影響激光全息成像效果的因素研究

李靜 王曉萌

摘 要：文章初步探討了激光全息照相實驗中成像效果的幾個影響因素——曝光時間、顯影時間、物光和參考光光程差以及物光與參考光光強比;通過調整實驗方案，分別研究全息照相實驗中曝光時間、顯影時間、物光與參考光光強比和光程差對成像的影響。針對激光全息照相實驗較高的要求，實驗選擇同一套儀器進行，無其他光路干擾。

關鍵詞：激光全息照相;影響因素;曝光時間;顯影時間;光程差;光強比

中圖分類號：TB82? ??文獻標識碼：A

1.研究曝光時間對成像的影響

室溫24.0℃，顯影時間20s，定影時間120s。首先根據(jù)曝光要求選取大致的曝光時間4s，成像大致清晰;后調整至5.5s，發(fā)現(xiàn)曝光過度。故確定曝光時間的范圍為3.5s～5.0s。根據(jù)成像效果分析，曝光時間在5.0s時，再現(xiàn)的物像清晰度最高。遂確定該室溫下，相同的顯影時間，曝光時間選取5.0s。

2.研究顯影時間對成像的影響

（1）考慮到顯影液濃度與溫度對顯影時間的影響，實驗顯影溶液與定影溶液不變。室溫依然是24.0℃。

（2）選取最佳曝光時間5.0s，通過改變顯影時間得到不同的全息照片。通過各成像效果發(fā)現(xiàn)，顯影時間在20s時成像效果最好。以后的實驗研究曝光時間設為5.0s，顯影時間為20s。

3.研究物光與參考光光強比對成像的影響

選取曝光時間5.0s曝光，固定其他器件，物光光路保持不變。通過改變擴束鏡L1的放置從而改變參考光光強，進而得到物光與參考光不同的光強比。通過光電檢流計分別測量物光和參考光的光強。表1是物光與參考光光強測量數(shù)據(jù)表，通過比較成像效果發(fā)現(xiàn)，物光與參考光的光強比為1∶8時成像效果最好。

4.研究物光與參考光光程差對成像的影響

選取最佳曝光時間5.0s，物光光路不變，改變參考光的平面反射鏡位置來改變兩束相干光的光程差，同時調整擴束鏡L1的位置保證物光和參考光光強比保持在1∶8。顯影溫度24.0℃，顯影時間20s。

物光和參考光光程差數(shù)據(jù)記錄如表2所示。

改變物光與參考光的光程差對成像效果并沒有太大的影響，但相比較而言，光程差為5mm時成像效果最佳。

5.實驗結論與分析

通過以上實驗不難發(fā)現(xiàn)，相同的光路，同一批次的全息底片，室溫在24.0℃時，曝光時間選取5.0s，物光與參考光光強比選取在1∶8、光程差選取在5.0mm時，可以獲得最佳的成像效果。下面對其進行分析：

（1）曝光時間的影響。如果曝光時間太短，底板上條紋太淺甚至沒有，復雜的衍射光柵無法形成，導致成像不明顯。若曝光時間太長，底板可能太黑，光線的透過率降低。

（2）顯影時間的影響。顯影的程度是否適當對全息圖質量影響很大。若顯影時間太長，全息底片發(fā)黑，光線的透射率降低，無法再現(xiàn)物像;而顯影時間太短，底片上條紋不能出現(xiàn)，無法形成復雜的衍射光柵，甚至只是一塊透明玻璃片，也無法再現(xiàn)物像。

（3）物光與參考光光強比的影響。對于一般的雙光束干涉來說，兩束光光強相等時，干涉條紋對比度最強。而對全息照相的記錄介質來說，曝光量和振幅透過率的特征曲線在兩端發(fā)生變化，產生較高階的衍射光，干涉效率降低。另一方面，當物光比參考光過強時，斑紋比較顯著，產生較大量的暈輪線圍繞零級衍射光，降低了成像的光通量，致使效率降低。

（4）物光與參考光光程差的影響。參考光和物光的光程差不能過大，不能大于所用激光的相干長度，否則兩者不能相干，無法在全息干板上獲得干涉條紋。

本文通過設計實驗方案研究了曝光時間、顯影時間、物光和參考光光強比和光程差對全息照相成像效果的影響;通過比較成像效果得出了最佳曝光時間、顯影時間、物光與參考光光強比和光程差，可將其應用于實際中，提升拍攝效果。

參考文獻：

[1]李書光.大學物理實驗[M].北京：科學出版社，2012.

[2]王朋朋，李小娟，葉伏秋.全息照相技術實驗方法的改進[J].吉首大學學報（自然科學版），2009（1）.