光电测试技术-第5章 激光干涉测试技术(4／6).ppt

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1、光电测试技术第5章激光干涉测试技术§5-4激光全息干涉测试技术§5-4激光全息干涉测试技术4.1全息术及其基本原理概念：全息的概念早在1948年就由英国的Gabor提出。所谓全息就是在摄影底片上同时记录物光波的振幅和位相的全部信息，通过再现，可以获得物光波的立体像。全息术是一种两步成像技术：记录，即以干涉条纹的形式在底片上存储被摄物体的光强和位相；再现，即用光衍射原理来重现被记录物体的三维形状。2021/7/313§5-4激光全息干涉测试技术4.1全息术及其基本原理全息术与普通照相相比具有以下特点：三维性。全息术能获得

2、物体的三维信息，成立体像。抗破坏性。全息图的一部分就可以再现出物体的全貌，仅成像的亮度降低、分辨力下降，而且全息图不怕油污和擦伤。信息容量大。光学系统简单，原则上无须透镜成像。2021/7/314§5-4激光全息干涉测试技术4.1全息术及其基本原理①全息图的记录设参考光波为因为参考光波是平面波，则振幅恒定，位相随y值变，以O点为参考，任一点P(x,y)的位相将比入射到O点光波的位相延迟了令则有θ全息底片物光波OP参考光波zy全息图的记录过程图示2021/7/315§5-4激光全息干涉测试技术4.1全息术及其基本原理①全

3、息图的记录对于物体光波，由于入射到全息底片上各点的振幅和位相均为(x,y)的函数，故P(x,y)点物体光波电场分布为注意与参考光波的比较全息底片仅对光强起反应，而光强可表示为光波振幅的平方，即该式表明，全息底片上的光强分布按正弦规律分布，而且干涉条纹的亮度和形状主要由物光波决定，因此物体光波的振幅和相位以光强的形式记录在全息底片上。全息底片经过显影和定影处理后，就成为全息图(又称全息干板)。2021/7/316§5-4激光全息干涉测试技术4.1全息术及其基本原理②物光波的再现如果处理过的全息干版的透过率和曝光光强成线性

4、关系，则其透过率为线性部分HtOt-H曲线2021/7/317§5-4激光全息干涉测试技术4.1全息术及其基本原理②物光波的再现如果用和参考光一样的光波再现全息图，则得到的透射光波为在整个全息图上近似为常数，则该项正好是一个常数乘上一个物体光波，它表示一个与物体光波相同的透射光波，这个光波具有原始光波所具有的一切性质，如果迎着该光波观察就会看到一个和原来一模一样的“物体”。所以，这个透射光波是原始物体波前的再现。由于再现时实际物体并不存在，该像只是衍射光线的反向延长线所构成，称之为原始物体的虚像或原始像。全息底片虚像O

5、照明光波zy物光波的再现图示再现物波该项也含有物体光波的振幅和位相信息，但是它和物光波前进方向不同，这可以从位相项中看出。它所表示的光波是比照明光波更偏离z轴的光束波前。前的负号预示着再现光波对原始物体光波在相位上是共轭的，即从波前来讲，若原来物体光波是发散的话，则该光波将是会聚的。此处，原来物体光波是发散的，所以，这一项所表示的光波在全息图后边某处形成原始物体的一个实像。该项是在照明光束方向传播的光波，它经过全息图后不偏转，但是振幅会发生变化。2021/7/318§5-4激光全息干涉测试技术4.1全息术及其基本原理②

6、物光波的再现如果再现过程中用另外方向的光束作为照明光波，再现像会随之变化。全息底片实像（共轭像）O照明光波zy物光波的再现图示虚像（原始像）实像O照明光波zy物光波的再现图示虚像重要性质：由图明显看出，由于全息图记录的是物体光波和参考光波产生的干涉条纹，它分布于整个全息图上，因此，如果全息图缺损一部分，仅减少了干涉条纹所占的面积，降低了再现象的亮度和分辨力，而对再现像的位置和形状是毫无影响的。这就是说，全息图对缺损、划伤、油污、灰尘等没有严格要求，这一点在应用中具有重要意义。2021/7/319§5-4激光全息干涉测试

7、技术4.1全息术及其基本原理③全息术对光源的要求由全息术的原理知道，全息图的记录和再现依赖于光的干涉和衍射效应。因此，全息术对所用光源的要求不仅同普通照相一样具有能使底片得以曝光的光能输出，而且应具有为满足光束的干涉和衍射所必须的时间相干性和空间相干性——一般选择激光器。2021/7/3110§5-4激光全息干涉测试技术4.1全息术及其基本原理④全息底片的要求全息底片一般采用在玻璃板基片上涂敷一层光敏卤化物膜层（俗称照相乳胶）制成的全息干板。对全息底片主要要求是分辨力。一般干涉条纹的密度是800lp/mm。因此，全息底

8、片的分辨力要求是很高的，普通底片不能满足要求。2021/7/3111§5-4激光全息干涉测试技术4.2全息干涉测试技术全息干涉测试技术是全息术应用于实际最早也是最成熟的技术，它把普通的干涉测试技术同全息术结合起来，具有许多独特的优势：1）全息干涉技术则能够对任意形状和粗糙表面的三维表面进行测量，测量不确定度可达光波波长数量级。2）