二次曝光全息干涉术-《信息光学理论与应用》精要

二次曝光全息干涉术（Double-Exposure Holographic Interferometry）是使用同一张全息底片，在两个不同时刻对物体做两次全息记录，一次是在物体发生运动或形变之前，另一次是在物体运动或形变后。物体的运动或形变通常是采用各种轻微激励的形式，例如，直接机械加力、加压或抽真空，加热或冷却等。底片经曝光、显影、定影等处理后，在原参考光照明下重现时，不同时刻记录的两个物像被同时重现叠加在一起，发生干涉。

为了从数学上分析在二次曝光过程中所发生的物理现象，假设先后记录的两个物光波用O1和O2表示，参考光波用R表示。于是，全息底片上所接收到的总光波场是各次曝光时物光波与参考光波的总和。各次曝光时的光波为

总曝光量为

式中，t为曝光时间，并设两次曝光时间相等。所以全息底片上总的光强分布可表示为

假设全息照相底片工作在线性区内，则由式（9.1.3）求得透射率的两个分量：

当用原参考光R重现全息图时，将得到一个透射场分量，它正比于O1+O2，其结果是全息图片上先后记录的两个虚像相干叠加，从而发生干涉。当用共轭参考光R*照明全息底片时，又将重现出两个实像，它们相干叠加的结果也产生干涉。(www.xing528.com)

假设两个物光波可以分别表示成

式中，s1、s2代表物体运动或形变前后相应的光程，则在重现像中与式（9.1.4）第一式对应的光强分布为

其中，s2-s1表征物体运动或形变所引起的物光波的附加光程变化，而Δφ=k（s2-s1）表征相应的位相改变。可以看到，重现像的光强分布被余弦因子调制，从而产生条纹。而余弦的宗量正是物体运动或形变所引起的位相变化Δφ，当Δφ等于π的奇数倍时得暗条纹，等于π的偶数倍时得明条纹。

在各种应用场合，Δφ可以和一些物理量（如位移、转动、应变、折射率、温度及密度等）联系起来。因此，通过分析干涉条纹图样算出Δφ，就可算出与之相联系的物理量。如图9.1.1所示是对某地质构造相似模型拍摄的二次曝光全息干涉图。

图9.1.1　对某地质结构模型拍摄的二次曝光全息干涉图

二次曝光干涉术的优点是：可提供均匀的条纹清晰度，并使振幅能在任意位相下被测量。