不同参物角两次成像全息摄影的实验研究

李云涛，王东升，刁振琦，魏英耐，饶凤飞，张建民，唐伟跃

(郑州大学物理工程学院，河南 郑州 450052)

0 引言

无论是传统照相，还是全息照相，都是对光的记录。光拥有强弱、颜色和方向等三种属性。早期的银版照相和黑白照片只能记录下光的明暗变化，而彩色照片除此之外，还能通过记录光的波长变化，反应出被摄物体的颜色。全息照相则是能同时捕捉到光的三种属性的一种摄影术，通过激光全息技术，记录下物体的全部光学信息，并可以逼真地再现物体在三维空间中的真实景象［1～3］。

全息照相技术已非常普及，利用光纤进行两次曝光的研究已有报道［4］，但到目前为止，利用普通光路，在一张全息干板上两次拍摄(不同参物角或调整干板角度)同一物体，再现时调整干板角度即可实现两次再现的研究，鲜有报道。本文尝试用二种不同方法的全息照相方案进行二次曝光。第一个方案是利用不同的参物角来进行二次曝光，摆好光路，首先在第一个实验台进行第一次曝光，然后在第二个实验台以不同的参物角进行第二次曝光。第二个方案则是摆好光路，曝光一次之后，保持全息防震平台上的各种光学元件和光路不变，将全息干板转动一小角度，得到二次曝光的全息图。

作者采用上述两种方法，用He－Ne激光做光源，利用全息台，两次曝光，成功地拍出了两次曝光的全息图。再现时，调整干板角度，可以清楚地看到两次被摄物体清晰的影像。可见，通过二次曝光，可以在同一张全息干板上记录更多的信息。

1 实验装置

全息实验台，He－Ne激光器(输出功率:8mW)，分束镜，反射镜，扩束镜，载物平台，全息干板，显影液(D19)，定影液(F5)。

1．1 不同参物角的两次全息摄影

摆好光路，首先在第一个实验台进行第一次曝光(参物角约为30°)，然后在第二个实验台以不同的参物角(约45°)进行第二次曝光。

光路示意图如图1所示。

图1 不同参物角的两次全息摄影光路示意图

S:激光光源，N:分束镜，M1、M2:反射镜，H:全息干板，O1、O2:被摄物体参物比:1．5∶1，参物角:30°、45°，曝光时间:6s，显影时间:120s，定影时间:300s。

1．2 改变全息干板角度的两次全息摄影

摆好光路，曝光一次之后，保持全息防震平台上的各种光学元件和光路不变，将全息干板转动一小角度，得到二次曝光的全息图。

参物光强比:1．5∶1，参物角:30°，曝光时间:6s。调整全息干板角度15°后，参物比、参物角和曝光时间均不变。显影时间:120s，定影时间:300s。

光路示意图如图2、图3所示。

图2 前全息光路示意图

图3 后全息光路示意图

S:激光光源，N:分束镜，M1、M2:反射镜，H:全息干板，O:被摄物体

2 实验结果

2．1 不同参物角两次全息摄影的再现

参物角为30°、45°两次曝光的全息再现图见图4、图5。从图中可以看到，改变全息干板再现角度前后，影像清晰，说明一张全息干板上可以记录更多的影像信息。

图4 参物角为30°的全息再现

图5 参物角为45°的全息再现

2．2 改变全息干板角度的两次全息摄影的再现

调整干板15°前、后的全息图见图6、图7。从图中可以看到，摆好光路进行第一次曝光所得的全息图影像清晰，改变全息干板角度进行第二次曝光所得到的全息图影像不太清晰。

图6 调整干板15°前的全息再现

图7 调整干板15°后的全息再现

3 实验讨论

(1)一张全息干板上，进行两次不同参物角、两次曝光的全息摄影，再现时不同参物角的全息图清晰。可见在一张干板上，可以记录更多的信息。

(2)一张全息干板上，改变干板角度、两次曝光的全息摄影，再现时，第一次曝光的全息图影像清晰，第二次曝光产生的全息图不够清晰。分析原因，可能是调整干板角度和改变被拍物体位置后，间歇时间过短，全息台不够稳定所造成;也可能是改变干板角度后，由于激光光源相干长度有限所造成。有待于进行进一步的研究。

(3)两次曝光全息可以得到两个全息图，那么三次、四次乃至更多能否实现?有待于进一步实验研究。

［1］王仕幡．信息光学理论与应用［M］．北京:北京邮电大学出版社，1998:331－338．

［2］张薇．用Y型多模光纤束拍摄半导体激光散斑全息图［J］．华东船舶工业学院学报，2000，14(5):92 －94．

［3］陈勇，刘东辉．全息照相及其应用［J］．塔里木农垦大学学报，2002，4(2):18 －26．

［4］冀勇，唐伟跃，陈香才，等．光纤全息两次成像的实验研究［J］．激光杂志，2007，18(2):10．