一种点阵全息图衍射效率的测量设备

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1、一种点阵全息图衍射效率的测量设备　　摘要：本文提出了一种点阵全息图衍射效率的测试方法，其优点在于巧妙地让零级与正负二级不能进入聚光系统，只有正负一级可以被记录，避开被测点干涉条纹方向变化影响的可能，并介绍依照这个方法研制出的一种点阵全息衍射效率的测量设备，该设备可以用于检测多种点阵全息防伪标识产品质量优劣，给企业用户提供可依据的识别工具。　　关键词：点阵全息图；衍射效率；测试方法；测量设备　　中图分类号：O436文献标识码：A一、市场需求　　目前国际上为方便识别商品正品性，早期的方法是贴上防伪标识，而防伪标识现在

2、最广泛使用的是把激光全息技术用到了防伪标识领域，被称为全息防伪标识。“全息”的意思为“全部信息”6，即相对于普通照相的只记录物体的明暗变化，激光全息照相还能记录物体的空间变化，是利用光的干涉原理，将物体发射的特定光波以干涉条纹的形式记录下来而成的图像，此图像记录了物体的全部信息。当光照到全息图上时，由于光的衍射，而观察到再现的物体像。由于激光是很好的相干光源，可用激光记录、激光再现，故称为激光全息。它被广泛用于医药、食品、以及机要证卡、电子产品商标以及奢侈品等上的防伪标识。激光全息技术是继激光器于20世纪60年代

3、问世之后迅速发展起来的一种立体照相技术。全息技术做出的防伪标识，性能稳定，造型精美，不易复制。因此在防伪产品行业中占据着非常重要的位置。但由于全息产品生产行业过于迅猛无序地发展，很多质量参差不齐的全息防伪标识被制作出来，使消费者很难识别产品的真假，威胁了正品生产厂企业的生产利益。因此为了充分发挥全息防伪标识的防伪能力，需要对全息防伪产品的制作质量进行检测和把关。在已有的国家检测标准中，被用于表征全息防伪标识制作质量好坏的特性参数主要是衍射效率和信噪比。起初被广泛应用的全息防伪标识是用两步法制成的彩虹全息图，GB/

4、T17000-1997（（防伪全息产品通用技术条件》给出了其特性参数的测量方法，并且已有比较成熟的测量仪器。随着计算机的广泛应用和直写技术的发展，很多新型的全息图如点阵全息图被应用于防伪产品行业。激光点阵全息防伪产品是激光彩虹全息技术与计算机控制技术结合制作的全息防伪产品，激光点阵全息图特点是具有360°可观测和动态视觉效果，且有极好的防伪性能和视觉效果。它是由一些极小的光栅点组成，每一个光栅点又包含非常微细的小于1μ6m的光栅，在制作时，电脑对光栅点逐点进行编码，使每一个点上的光栅的方向或密度发生变化，从而达到

5、预定的视觉效果。例如：计算机以300dpi制作的点阵全息图案，在1cm2面积内有1.4万个光栅点。由于点阵全息图的三维图像和色彩都具有异常灵活多变的动态效果，有着极大的视觉冲击力，这一技术的应用越来越广泛，比如：防伪包装、防伪标识、防伪全息膜、防伪全息纸等等。随着点阵全息技术的广泛应用，政府监管部门也加大了对其生产企业的产品质量，制定了标准的要求，也提出了更新的检验方法和检测手段。为了对此类新型标识的特性参数进行准确、简单、快速地测量，我们提出了一种点阵全息图衍射效率的测试方法，其优点在于巧妙地让零级与正负二级不

6、能进入聚光系统，只有正负一级可以被记录，避开被测点干涉条纹方向变化影响的可能，方法的目的是提高检测结果的准确性、可靠性，并简述根据这样一个方法研制出的一种测量点阵全息图衍射效率的检测设备。　　二、设计一种对点阵全息图衍射效率有效的测量方法　　早期的防伪标识采用的是彩虹全息图，当它被测量时，它的现成像的每一个像点成像均为狭缝像，当激光束倾斜入射在被测点时，衍射方向必然产生一个狭缝像。传统的测量方法是把这一束狭缝型的光束用相对孔径足够大的球面反射镜或会聚透镜组会聚成足够小的面积，用光能接收装置读出它的衍射光光强，即可

7、计算出防伪标识其彩虹全息图的衍射效率，以此来判断产品的优劣。　　而点阵全息图的每一个像点是两束平行光干涉而形成的，两束光所在的平面方位决定了干涉条纹的方向，两束光的夹角决定了干涉条纹的空间频率（或条纹的空间周期）。干涉条纹的方向与空间频率均是可变的参量，点的大小目前从300DPI/英寸到2540DPI/英寸。显然点阵全息图比彩虹全息图要复杂得多，产生的衍射条件非常不同，如果还沿用GB/T17000-1997《防伪全息产品通用技术条件》国家标准中测量方法，是会出现测量结果上的不准确性、不可靠性。如：当激光束倾斜入射

8、在被测像点处时，由于干涉条纹的方向与空间频率均是可变的，特别是干涉条纹的方向未知，使得衍射方向难以预料，可以看到在像面的法线方向形成了强弱不等且分散的若干个衍射光斑，从而，干扰了被测的像面，使得准确测量微元面积的衍射光很困难，也是难以实现的。如果仍然采用原来的方法测量，我们测得的衍射效率都在30%左右，远远高于国标≥65%的规定，显然用这种方法衡量产品是不合适的、也是不严