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1、激光模压彩虹全息图的制作原理及工艺葛宏伟裴敏许蕾张肇群(武汉华工图像股份有限公司)摘要阐述了激光模压彩虹全息图的制作原理及工艺,叙述了制作模压彩虹全息图的三个主要过程,即激光摄制原版全息图、电铸成型制金属模板及全息图的模压复制.提出了制作模压彩虹全息图的技术关键,如原版全息图的拍摄与处理方法,光刻胶全息图的拍摄与处理方法等,并对这些技术关键进行了阐述.关键词激光全息;模压彩虹全息图;激光技术分类号TB877.11948年,英国科学家D.Gabor发明了全息术,它能够记录和再现物体的三维信息,是传统照相技术的一次质的飞跃,引起了人们的广泛关注.随着激光
2、的出现,从60年代起,全息照相得到了很快的发展.70年代Benton提出彩虹全息术,用激光记录,白光再现,使人们在普通的白炽光下能看到五彩缤纷、立体感很强的彩虹全息图.80年代诞生了模压彩虹全息图,使全息技术从实验室走向市场转化为生产力,并成为当今应用研究的活跃领域.在制作模压彩虹全息图时,引入空间频率编码技术和加密技术,使其具有防伪性能;再加上模压全息图的制作技术难度很大,因此,模压全息图已成为当今各国公认的一种有效的防伪手段.从80年代中期起模压全息图大量进入商业市场,在货币、证券,商品防伪标志,促销、包装、出版、广告等领域得到日益广泛的应用.近
3、年来,我国的激光全息产业发展较快,为社会提供了大量的激光全息防伪产品,对打假防伪起到了很好的作用,收到了显著的社会效益.I(x,y)∝1O(x,y)12=1A0(x,y)expjΥ(x,y)]12=A2()()0x,y,1由公式(1)知底片只记录了光强,而把包含在Υ(x,y)的位相因子丢失了.因此普通的照片仅是一张二维光强分布的平面图像,而不反映物体的位相信息,没有立体感.如果能在照像时加入一束参考光,就能把位相信息转换为光强分布的变化,这样既可记录振幅信息,又能记录位相信息,这就是全息照相技术.全息照相术可分为两步:第一步记录(存储)物体信息;第二
4、步再现物体图像.1.1信息记录(存储)2信息记录即全息照相过程.图1为全息照相光路.由激光器发出的激光被分光镜B分为两束,一束为物光,另一束为参考光.物光经反射镜M1和扩束镜L1照射到物体上,由物体表面反射和散射,将激光照射在全息记录底片H上.另一束参考光则由M2反射和L2扩束后,也照射在H1全息照相原理1一张普通的乳胶底片只能记录光波的振幅(光强)信息而不能记录位相信息,而光波包含振幅和位相两部分,可表示为O(x,y)=A0(x,y)expjΥ(x,y),式中,A0(x,y)为振幅分布;exp[jΥ(x,y)]为位相分布,底片经冲洗处理后,其光强透
5、过率正比于1O(x,y)12,即图1全息照相光路收稿日期:1997203225.葛宏伟,男,1966年生,高级工程师;武汉华工图像股份有限公司(430074).华中理工大学学报1997年58上.这样,由同一单色光源发出的两束光同时照射到底片H上,根据光学干涉原理,在H的感光面上形成一个干涉场,此干涉场就记录了物体的振幅和位相信息.型制金属模板及模压复制.2.1激光摄制原版全息图3记录原版全息图即用光致抗蚀剂板(光刻胶版)作为记录介质摄制浮雕型白光再现全息图,这是整个模压技术最重要的工序之一,它关系到电成型的成败和模压全息图的质量.一般有以下几种记录方
6、法:a.两步记录法.第一步,首先用银盐全息干板记录物体的菲涅尔全息图,即利用激光与光学元件将从物体漫反射来的激光与另一束参考光在全息干板处干涉.曝光后经标准的暗室处理即成为全息图.为增大模压全息图的视场,应尽量增大主全息图的面积.由于是银盐全息干板,激光可使用氦氖激光器.第二步,在主全息图后加狭缝.用氩离子激光器或氦镉激光器发出的激光,经准直后沿原参考光的共轭方面照明主全息图,在赝实像的位置放置光刻胶板进行记录,经显影处理后,就得到一张浮雕型的白光重现彩虹全息图,这就是模压全息图制作工序中最原始的母全息图.为了说明干涉场的记录原理,设O(x,y)为物
7、光光波,R(x,y)为参考光光波,且令O(x,y)=AO(x,y)expjΥ(x,y);R(x,y)=AR(x,y)expjΥ(x,y),则干涉场复振幅分布UH(x,y)=O(x,y)+R(x,y),而光强分布IH(x,y)∝1O(x,y)+R(x,y)12=A2O(x,y)+AR(x,y)+22AOARcos[Υ(x,y)-Ω(x,y),式中,第一项A2x,y为物光强度,在底片上形O()成物光分布;第二项A2x,y为参考光强度,在底片上形成均匀背景;第三项为两束光的相干项,R()显然,此项已记录了物体位相信息,它是由干涉场的光强分布的变化而记录下来
8、的,而且这种分布是余弦分布,也就是说在干涉场内形成了随余弦变化的干涉条纹,正是这些干涉条纹记录了物光的位相信
