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1、全 息 干 涉 计 量Holographic Interferometry 第 一 章2024/9/191全息干涉计量 最新第一章 全息干涉计量 1.1 1.1 全息成像技术全息成像技术u 成像过程（成像过程（反射光路反射光路）记记 录录再再 现现2024/9/192第一章 全息干涉计量u 成像过程（成像过程（透射光路）2024/9/193第一章 全息干涉计量u定量分析： n记录：t为曝光时间。这样曝光的全息片，底片接受到的总能量为若适当选择处理工艺经显影定形后，其振幅透过率T（输出光波复振幅与输入光波复振幅之比） 为E 的线性函数。其中2024/9/194第一章 全息干涉计量n再现：C可见,
2、再现光波有三个分量2024/9/195第一章 全息干涉计量特殊情况：2024/9/196第一章 全息干涉计量u2.与传统成像的比较与传统成像的比较:常 规 照 相全息成像记记 录录 信信 息息物体的二维亮度分布物体的二维亮度分布物光与参考光的干涉物光与参考光的干涉花花 样样物体与记录底物体与记录底片片 的的 对对 应应 点点 点点 对对 应应点点 面面 对对 应应 再再 现现 信信 息息 二二 维维 光光 强强 分分 布布 复复 制制 物物 光光 波波 原原 理理 几几 何何 光光 学学 干涉记录衍射再现干涉记录衍射再现 像像 的的 维维 数数平平 面面 图图 像像 立立 体体 像像 2024
3、/9/197第一章 全息干涉计量u3. 像的性质像的性质: :p 像的虚实与像差 ：根据全息成像记录和再现条件的不同，再现像可能是虚根据全息成像记录和再现条件的不同，再现像可能是虚像，也可能是实像。像，也可能是实像。经光化学处理后的记录干板如经光化学处理后的记录干板如精确复位，当用记录时的当用记录时的参考光波照明它时在原物体的位置必得到一个再现虚像，参考光波照明它时在原物体的位置必得到一个再现虚像，此虚像与原物大小一样，无像差。此虚像与原物大小一样，无像差。2024/9/198第一章 全息干涉计量u 全息图的振幅透射率和衍射效率:p底片振幅透射率: 定义为用光照明底片时出射光波定义为用光照明底
4、片时出射光波复振幅与再现光波复振幅之比。复振幅与再现光波复振幅之比。 全息图衍射效率全息图衍射效率：定义为再现时定义为再现时定义为再现时定义为再现时1 1级出射光波光强与再现级出射光波光强与再现级出射光波光强与再现级出射光波光强与再现 光波光强之比。光波光强之比。光波光强之比。光波光强之比。012024/9/199第一章 全息干涉计量u 全息图的分类:p振幅全息图和位相全息图: T T 的幅角为常数时的幅角为常数时( (无位相调制无位相调制) )，全息图称为振幅全息图，全息图称为振幅全息图 T T 的模为常数时的模为常数时( (无强度调制无强度调制) )，全息图被称为位相全息图。，全息图被称为
5、位相全息图。p平面全息图和体积全息图：根据全息记录的物光波与参考光波干涉得到的光根据全息记录的物光波与参考光波干涉得到的光栅的栅间距与记录干板乳胶层厚度的比值，全息图可分为栅的栅间距与记录干板乳胶层厚度的比值，全息图可分为平面全息图平面全息图和和体积全体积全息图息图。如果上述比值较大，干涉光栅可看作二维光栅，则称全息图为平面全息。如果上述比值较大，干涉光栅可看作二维光栅，则称全息图为平面全息图；反之干涉光栅是三维的，此时再现过程服从布拉格衍射定律，则称全息图图；反之干涉光栅是三维的，此时再现过程服从布拉格衍射定律，则称全息图为体积全息图为体积全息图。2024/9/1910第一章 全息干涉计量p
6、同轴与离轴全息同轴与离轴全息 同轴与离轴全息成像是根据参考光与物光波是否基本上沿同方向传同轴与离轴全息成像是根据参考光与物光波是否基本上沿同方向传播来区分的。同轴全息是由全息成像的发明者播来区分的。同轴全息是由全息成像的发明者 D.Gabor 1948D.Gabor 1948年建议的。年建议的。这种全息再现时沿观察方向可同时看到三个衍射花样相互干扰不易分离。这种全息再现时沿观察方向可同时看到三个衍射花样相互干扰不易分离。19601960年年E. N.Leith E. N.Leith 和和 Upatnieks Upatnieks 提出了离轴全息光路克服了上述困难，提出了离轴全息光路克服了上述困难
7、，只要适当选择参考光的离轴角，在一定的观察距离上总可以把三个衍射只要适当选择参考光的离轴角，在一定的观察距离上总可以把三个衍射级的衍射花样分开。级的衍射花样分开。2024/9/1911第一章 全息干涉计量u不同类型的全息图的衍射效率不同类型的全息图的衍射效率 衍射效率定义为再衍射效率定义为再现时再现的级衍射像（原始像）的光强与再现现时再现的级衍射像（原始像）的光强与再现光波总光强之比，其值如下表：光波总光强之比，其值如下表：全息图类型全息图类型 平平 面面 透透 射射 体体 积积 透透 射射体体 积积 反反 射射 调制方式调制方式振振幅幅型型位位相相型型振振幅幅型型位位相相型型振振幅幅型型位位
8、相相型型衍射效率衍射效率(%)6.333.93.71007.21002024/9/1912第一章 全息干涉计量1.2 双曝光全息干涉 双（二次）曝光法是全息干涉最基本的方法，它同时再现变形前后的物光波，从它们相干后的干涉条纹分布得到试件表面变形或内部折射率变化的信息。2024/9/1913第一章 全息干涉计量1.双曝光成像过程的定量分析 记录：2024/9/1914第一章 全息干涉计量1.双曝光成像过程的定量分析 原参考光再现：再现原始（+1级衍射）像光强：2024/9/1915第一章 全息干涉计量1.成像过程的定量分析 条纹方程：条纹方程：p满足满足的点的光强达到局部极大，其的点的光强达到局
9、部极大，其轨迹构成亮条纹轨迹构成亮条纹p满足满足的点的光强为零，其轨迹构成的点的光强为零，其轨迹构成暗条纹；暗条纹；式中，式中，m，n 为整数为整数2024/9/1916第一章 全息干涉计量2.条纹解释： A.透射光路（透明试件）透射光路（透明试件）： 位相物体是指忽略内部折射效应的透明物体。当光位相物体是指忽略内部折射效应的透明物体。当光线穿过此物体时将沿入射方向出射不发生偏折，但产生线穿过此物体时将沿入射方向出射不发生偏折，但产生相应的位相延迟相应的位相延迟。 2024/9/1917第一章 全息干涉计量2.条纹解释条纹解释： B.反射光路（不透明试件）反射光路（不透明试件）： 由于观察系由于观察系统的孔径是有限统的孔径是有限的，因此仅仅以的，因此仅仅以试件表面上试件表面上 P 点点为中心的小区域为中心的小区域内的点对观察内的点对观察记录平面上记录平面上Q点点的光强有贡献的光强有贡献 。被称为被称为Q点对点对应的物面应的物面Airy斑，斑，其大小一般为微其大小一般为微米或几十微米量米或几十微米量级。级。2024/9/1918
