第二章 激光干涉测量技术（下）ppt课件.ppt

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1、激光测量技术LaserMeasurementTechnology11949年盖伯(D.Gebar)提出用一个合适的相干光源照射全息图，透射光的一部分就能重新模拟出原物的散射波前，于是重现一个与原物非常逼真的三维图像。1960年激光的出现促进了全息照相术的发展，全息术得到了不断完善，为此他荣获1971年诺贝尔物理学奖§2.4激光全息干涉测量技术全息干涉计量技术全息无损检测全息存储全息电影全息防伪应用21、全息图的记录一、全息技术的基本原理两步成像即全息图的记录和物光波的再现用相干光照射物体，物体散射出来的光波投射到

2、全息干板上，同时用同一光源发出的另一部分相干光波做参考光也照射到全息干板上，于是在干板上形成两束光的干涉。在感光乳胶的作用下，干涉条纹被记录下来。这样曝光后的干板再经过适当的显影、定影处理就成为全息底片。3设物体光波为入射到记录介质上各点的振幅和相位均为x,y的函数，故在P(x,y)点物体光波电场分布将是设参考光波为参考光波是一个强度均匀的平面波，以入射角i入射到记录介质上，则在任一点P(x,y)参考光波的电场分布可写为所以干板上的光强分布:4全息底片上的光强按余弦规律分布，由于参考光是固定不动的，全息底片上的干

3、涉条纹主要由物光束调制，即干涉条纹的亮度和形状主要由物体光波决定，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。基元全息图分析一个平面光波的空间传播特性可以用空间频率这个特征参量来描述，研究平面光波沿着传播方向的空间周期分布时，每一个空间频率对应一定波长的单色波，当研究垂直于z轴的一个平面上单色光波的复振幅分布时，每一个空间频率值对应一定方向传播的单色平面光波。物光波看作由许多不同方向传播的平面波分量的线性叠加，每一个平面波分量与参考平面波干涉而记录的基元全息图称为基元光栅，全息图可看做是许多基元全息图的

4、线性组合。5基元光栅的记录和再现整个全息图是由许多不同频率、条纹取向不同的基元光栅的线性组合。用原参考光照明全息图，每个基元光栅可在±1级衍射方向再现其相应的物光波平面波分量及其共轭，这些平面波分量再线性叠加起来，就恢复了原始物光波前及其共轭波前，以产生虚像或实像。6普通照相：记录了光的光强和颜色（频率）每毫米只能记录50～100个条纹；记录介质：银化物。全息图：记录了波前信息（光强及相位）；每毫米记录3000个以上条纹；记录介质：卤化银乳胶和重铬酸盐乳胶。7全息底片的透射率是记录过程时曝光光强的非线性函数，取线

5、性部分，则有重新复位全息底片，并去掉物体照射光束，透射光波为2.物光波再现第一项是照明光束传播的光波，它经全息照片后不偏转，是照明光波的继续，幅度被物光调制。包含物体上各点在记录时所发射的自相干和互相干分量，一般使全息在表观上看来出现一种均匀颗粒状分布或所谓的斑点图像，产生“晕状雾光”，当物体亮度很小时，可忽略不计。8第二项是与物光光波相同的透射光波，光强变化mAr2倍，这个光波具有原始光波所具有的一切性质。如果迎着这个光波观察就会看到一个和原来一模一样的“物体”，这个光波就好像是它发出似的，所以称这个透射波是原

6、始物体波前的再现。由于再现时实际物体并不存在，该像只是由衍射光线的反向延长线所构成的，称为原始物体的虚像或原始像。第三项所表示的光波是比照明光波更偏离于z轴的光束波前，相位前的负号表示再现光波对原始物体在位相上是共轭的，即从波前来看，若原来物体是发散的话，则该光波将是汇聚的，在记录介质后边某处形成原始物体的一个实像，光强变化mAr2倍，相位叠加了一线性值。910全息照相光路图113.全息干涉条纹的调制度物光对参考光的相位和幅值进行了调制M成为振幅调制度，0≤M≤1当严格按照余弦分布，也称条纹对比度4.全息技术对光

7、源的要求同普通照相一样具有能使底片得以曝光的光能输出；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12在全息图的记录中，为使物体光束和参考光束产生干涉，两光束必须来自同一光源；为了在全息底片上得到清晰的干涉图像，光源的时间相干性一定要好，即相干长度一定要大于物体光束和参考光束的最大光程差。另外，被记录物体大都是具有漫反射表面的三维物体，记录时物体上每一点衍射或漫反射的光波要与参考光波中任一点的光波进行干涉，这实际上是光束截面内不同空间点间光场的干涉问题，因此又需要光源有好的空间相干性。被摄物体横向范围

8、越大，空间相干性要求越高。一般来说，光源的时间相干性决定了能够记录物体的最大景深，空间相干性决定了能够记录物体的最大横向范围。激光器是最合适的全息照相光源：He-Ne激光器、氩离子激光器广泛用于静态全息照相，固体激光器如红宝石激光器凭借脉冲工作和高峰值功率的优点普遍用于动态全息。13三维立体图彩色图片，永不变颜色不可撕毁性（冗余度大）一次拍摄，可以得到两个图像（原始像和共