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1、,No.2第卷第期光学学报卫eb:ualy,19年月人口卫工人8B多模光纤束产生的散斑场全息照相孙远坤杜吉张以漠郭守勤冯和生(天津大学精密仪器工程系)(北京玻璃研究所)提要,本文在分析相千光激励下多模光纤束的辐射特性的基础上提出了以多模光纤束产生的激光散斑场,,作为物体服明光波和参考光波的散斑场全息照相理论和实验技术给出了与理论相一致的实验编朵同时。也讨论了散斑全息照相在全息干涉计量中的应用:。关键词振幅全息图;多模光纤一、引言,在全息照相和全息千涉系统中应用低损耗的单根光导纤维或非相关光导纤维束来传,、幻导激光束以提供物体照明光波和参考光波)或用相关光导纤维束
2、把物体信息光波甚至”1,。把全息干涉条纹传输至全息记录平面上’t,这样的系统可称之为光纤全息照相系统与,.:普通的光学全息照相系统相比它具有三个主要优点1使全息照相系统中的光学元件数.,,。目大大地减少甚至可以不用一个光学透镜或反射镜调整方便操作简单灵活性大2可、,可用于对处在危险环境中封闭系统中和远离光源或记录干板的物体进行全息记录和分析以脱离全息防震台。,在相干光激励的情况下单根多模光纤和多模光纤束的输出光场可以看作是一个准均。,,匀单色散斑场61[因此用非相关多模光纤束传导激光束以提供物体照明光波或用相关多,模光纤束把物体信息光波传输至全息记录千板的在被记
3、录的物体光波中将出现空间结构..。av记h。不均匀的散斑场BYZel)do等人研究了这类全息照片的再现理论问题伽期而当用多模光纤束产生的散斑场既作为物体照明光波又作为参考光波,那就将涉及到全息图。记录的物体光波和参考光波中均出现空间结构不均匀的散斑场全息照相问题本文以一根分又多模光纤束在激光激励下产生的散斑场作为物体照明光波和参考光波的散斑场全息照..,,a,oc,相为例在BYzeldvih理论基础上提出散斑场全息照相理论实验技术和相应的,同时也扼要地讨论了这种全息照相的应用。实验结果二、相干光激励下多模光纤的辐射特性,,在相干光激励下在一根多模光纤中传播的许多
4、模式之间是有联系的如果模式。和模二之间的:式时间延迟差满足下式,。。}`一云}<艺(1):19872月;:性月收稿日期年23日收到修改稿日期加87年形日期多模光纤束产生的散斑场全息照相,在满足(1)式的情况下,准确地说,当激励光薄多模光纤束产生的散斑场的时间相千性的带宽刁。和多模光纤束中导模之间的最大延时差击满足助飞·性卜、矛、产了.刁云《2万。产í刁。或`一《噜播1){玩,c。,。式中L为光纤长度为真空中光速在这种情况下与激励光源的时间相千性一致,,圆型芯径的多模光纤是减偏振的洲这是由于在输入为线偏振光时多模光纤各导模之间能量随机藕合的结果。它导致多模光纤束辐
5、射场中各个散斑的偏振态为随机分布的。.,:,实验给出线偏振光祸合到长18m的多模光纤束中其输出光偏振度为6沁左右可见它,,。的偏振态接近于自然光这将使干涉条纹对比度下降比三、多模光纤束产生的散斑场全息照相理论,现在从理论上研究间式表示的多模光纤束散斑场作为全息照相的物光和参考光时的。,e·散斑照像理论为了方便起见参考光和物光的散斑场电矢量表示为A(R)xP(`瓦R)·,,e和B(R)却(`几R)振幅A(R)和B(R)皆为空间坐标的慢变函数瓦和肠分别为和参。,:考光和物光波散斑场的中心方向相对应的传播矢量这样干板的曝光强度为·I,’e一IA(R)1+!B(R)1+
6、通(R)少(R)即〔`(k一勾R]+且.Be[一`一·R]。7)(R)(R)卿(瓦肠)(,,实验中我们采用高衍射效率的全息I型千板乳剂层厚约为10户m在参考光和物光20时,。经处理后的散斑场中心方向夹角大于记录的全息底片可以看成是一种薄全息图的干:板的介电系数的变化可以描述为ss·(R)一。+下:[}A(R)}’+B(R)}勺+7,{A(R).B(召)e〔`(k`一k公召〕}却.e`·。+过(R)B(R)lp〔一￡(k一几)jR}(8),其中。。为不受曝光量影响的介电常数均匀部分7:和7:是为了考虑全息记录材料的空间频率-。反差特性而引入的系数下:〔}’+B,式
7、(s)中的第二项A(R),!(丑)1勺当参考光和物光的波面为连续的(即非散,,;当考虑参考光为多模光纤束的散斑场斑)情况下它是一个常数而物光为一个携带了物体;7:’+B(R)函数,信息的散斑场时式〔!A(R)I}}勺显然是空间坐标的慢变也将在干板上。,通(R)可以表示为:形成余弦光栅略去(4)式的时间因子a。``,。。A(R)一馨馨“·(功[一夕月司(0)exPI’一a`,,一A(R)A(R)馨属盖“票(,)、1了1``。十嘻奚属冕%”“帆功`帆功”呱厂阳)(10),,上式第一项是光纤束输出散斑场各个散斑强度之和它不含有余弦光栅再现时不能产生衍..。。a,o为光
8、第二项为光纤束中Q根多模
