影响激光全息成像效果的因素研究

2018-08-28李静王晓萌

求知导刊 2018年13期

李静王晓萌

摘要：文章初步探讨了激光全息照相实验中成像效果的几个影响因素——曝光时间、显影时间、物光和参考光光程差以及物光与参考光光强比;通过调整实验方案，分别研究全息照相实验中曝光时间、显影时间、物光与参考光光强比和光程差对成像的影响。针对激光全息照相实验较高的要求，实验选择同一套仪器进行，无其他光路干扰。

关键词：激光全息照相;影响因素;曝光时间;显影时间;光程差;光强比

中图分类号：TB82 文献标识码：A

1.研究曝光时间对成像的影响

室温24.0℃，显影时间20s，定影时间120s。首先根据曝光要求选取大致的曝光时间4s，成像大致清晰;后调整至5.5s，发现曝光过度。故确定曝光时间的范围为3.5s～5.0s。根据成像效果分析，曝光时间在5.0s时，再现的物像清晰度最高。遂确定该室温下，相同的显影时间，曝光时间选取5.0s。

2.研究显影时间对成像的影响

（1）考虑到显影液浓度与温度对显影时间的影响，实验显影溶液与定影溶液不变。室温依然是24.0℃。

（2）选取最佳曝光时间5.0s，通过改变显影时间得到不同的全息照片。通过各成像效果发现，显影时间在20s时成像效果最好。以后的实验研究曝光时间设为5.0s，显影时间为20s。

3.研究物光与参考光光强比对成像的影响

选取曝光时间5.0s曝光，固定其他器件，物光光路保持不变。通过改变扩束镜L1的放置从而改变参考光光强，进而得到物光与参考光不同的光强比。通过光电检流计分别测量物光和参考光的光强。表1是物光与参考光光强测量数据表，通过比较成像效果发现，物光与参考光的光强比为1∶8时成像效果最好。

4.研究物光与参考光光程差对成像的影响

选取最佳曝光时间5.0s，物光光路不变，改变参考光的平面反射镜位置来改变两束相干光的光程差，同时调整扩束镜L1的位置保证物光和参考光光强比保持在1∶8。显影温度24.0℃，显影时间20s。

物光和参考光光程差数据记录如表2所示。

改变物光与参考光的光程差对成像效果并没有太大的影响，但相比较而言，光程差为5mm时成像效果最佳。

5.实验结论与分析

通过以上实验不难发现，相同的光路，同一批次的全息底片，室温在24.0℃时，曝光时间选取5.0s，物光与参考光光强比选取在1∶8、光程差选取在5.0mm时，可以获得最佳的成像效果。下面对其进行分析：

（1）曝光时间的影响。如果曝光时间太短，底板上条纹太浅甚至没有，复杂的衍射光栅无法形成，导致成像不明显。若曝光时间太长，底板可能太黑，光线的透过率降低。

（2）显影时间的影响。显影的程度是否适当对全息图质量影响很大。若显影时间太长，全息底片发黑，光线的透射率降低，无法再现物像;而显影时间太短，底片上条纹不能出现，无法形成复杂的衍射光栅，甚至只是一块透明玻璃片，也无法再现物像。

（3）物光与参考光光强比的影响。对于一般的双光束干涉来说，两束光光强相等时，干涉条纹对比度最强。而对全息照相的记录介质来说，曝光量和振幅透过率的特征曲线在两端发生变化，产生较高阶的衍射光，干涉效率降低。另一方面，当物光比参考光过强时，斑纹比较显著，产生较大量的晕轮线围绕零级衍射光，降低了成像的光通量，致使效率降低。

（4）物光与参考光光程差的影响。参考光和物光的光程差不能过大，不能大于所用激光的相干长度，否则两者不能相干，无法在全息干板上获得干涉条纹。

本文通过设计实验方案研究了曝光时间、显影时间、物光和参考光光强比和光程差对全息照相成像效果的影响;通过比较成像效果得出了最佳曝光时间、显影时间、物光与参考光光强比和光程差，可将其应用于实际中，提升拍摄效果。