全息干涉计量的特点-《信息光学理论与应用》

如果在同一张全息底片上对物体相继进行两次全息记录，则底片经显影、定影等处理后，其上就会记录同一物体的两个全息图。当用原参考光照明此全息图片时，就重现出原物体的两个三维像。由于这两个重现的像是在同一相干光源照明下产生的，各具有确定的振幅和位相分布，并且存在于近似相同的空间位置（只是在两次全息记录之间，物体可能发生了某种微小运动，如位移、转动或形变等），所以它们相互干涉并产生一系列明暗相间的干涉条纹，这些条纹有时分布在物体表面上，有时分布在物体前方或后方某个空间位置。当观察者移动他们的观察位置时，条纹显示出某种形式的视差。也就是说，如果从不同的方向观看这张全息图，观察者将会发现条纹好像是定域在不同的空间位置。

上述现象称为全息干涉。自然，形成全息干涉条纹不限于相继记录两个物波波面的情况，可以相继记录多个波面相互干涉的情况，也可以只记录一个物波波面的情况，然后使之与来自相干光源的相位相关的物波波面相干涉，等等。因此，定义全息干涉计量为两个或两个以上波面的干涉比较，而这些波面中至少有一个是全息重现波面。这样两个或两个以上波面的合成称为全息干涉图（Holographic Interferogram）。干涉条纹的形状可以随物体类型及其发生的运动状况的不同而有所不同，但这些条纹图样都有一个共同特点，即它们携带着关于物体运动或形变的信息，这样，科技人员就可根据干涉条纹的形状和分布状况来分析或计算物体所发生的运动或形变。这一科技领域称为全息干涉度量学（Holographic Interferometry）。

全息干涉法与经典干涉法十分相似，其干涉原理和测量精度也基本相同，只是获得两束相干光的方法不同。经典干涉中获得两束相干光的方法虽然很多，但总的说来不外两大类，即波面分割法（Wave-front Division，如杨氏双孔）和振幅分割法（Amplitude Division，如迈克尔逊干涉仪）。全息干涉的相干光波则是采用时间分割法（Time Division）获得的，亦即将同一光束在不同的时刻经变化后记录在同一张全息底片上，然后使这些波面同时重现发生干涉。时间分割法的特点是相干光束由同一光学系统产生，因而对光学系统中光学元件的要求要低一些，光学元件的数量也可以少一些。

全息干涉法与经典干涉法也有区别。经典干涉只能测量经过抛光的、几何形状简单的透明物体或反射面；全息干涉不仅可以测量透明物体，还可以测量非透明物体，并且物体可以是表面形状复杂的漫散射体。这是因为全息图具有足够大的信息容量，从而有可能以高的保真度来记录并重现一个复杂波面的细节，并用干涉方法研究三维的漫反射物体。全息照相术还可对事件做永久性的记录，这一特点对于研究瞬变过程（如枪弹飞行、瞬心爆炸场、燃烧场等）是特别重要的。此外，全息干涉术还可以通过物体表面的变化来检测其内部的缺陷，并具有无接触式全场测量的特点，由此逐步形成了全息无损检测（Holographic Nondestructive Testing，HNDT）这一门新兴的应用技术科学。

全息干涉度量学诞生于1965年，由R.L.鲍威尔、K.A.斯泰特森提出，其后得到了迅速的发展和广泛应用。现已渗透人们的生活、生产和各种科技领域，成为科学研究和工程检测的有力手段，是全息照相术最成功的应用之一。全息干涉术的要点是设法先在记录的全息图上形成干涉条纹，然后根据条纹的分布来对被测物体进行定性分析或做数值计算。现已形成许多种全息干涉度量术，其中最基本的有：(www.xing528.com)

①二次曝光全息干涉术；

②实时全息干涉术；

③时间平均全息干涉术。

下面分别对其基本原理进行简要介绍。