專利名稱：旋轉(zhuǎn)光楔(棱鏡)多重全息術(shù)及其應(yīng)用的制作方法
旋轉(zhuǎn)光楔(棱鏡)多重全息術(shù)及其應(yīng)用屬光學(xué)全息領(lǐng)域。
至今比較成功的多重全息方法是1981年V.G.KnlkarNi等人提出的利用光通過正交光柵產(chǎn)生的衍射光，得到10路參考光，拍攝了比較好的多重全息圖。但這種方法仍存在以下缺點(diǎn)1.構(gòu)成全息記錄的物光和參考光都用了4透鏡系統(tǒng)(四焦距系統(tǒng))，并通過一個(gè)二維可調(diào)的光欄取不同級(jí)別的衍射光作為參考光。因此，這種光路布置較復(fù)雜，所需光學(xué)元件多，成本高，使用不便。
2.光通過光柵產(chǎn)生的衍射光只能是有限的幾級(jí)，各級(jí)衍射光的傳播方向也是一定的。因此，用光柵產(chǎn)生的衍射光作為參考光，其通道數(shù)必然是有限的，而且，不能任意選擇，適應(yīng)性差。
3.作全息記錄時(shí)，要求物光和參考光光強(qiáng)之比是定值。但由光柵產(chǎn)生的衍射光的光強(qiáng)，是隨衍射級(jí)的增大而減弱的，當(dāng)用不同衍射級(jí)的衍射光作參考光時(shí)，物光和參考光光強(qiáng)的比值隨之而變。因而作多重記錄時(shí)，曝光時(shí)間就不易控制，所以其實(shí)際應(yīng)用就較困難。
本發(fā)明的任務(wù)在于研制一種能獲得通道數(shù)多，且光路系統(tǒng)簡單，光學(xué)元件少，調(diào)節(jié)方便，易于實(shí)現(xiàn)，應(yīng)用面廣的多重全息方法。
實(shí)現(xiàn)本發(fā)明任務(wù)的多重全息方法是采用旋轉(zhuǎn)光楔(棱鏡)多重全息術(shù)。其技術(shù)解決方案是，由激光器發(fā)出的光，經(jīng)分束鏡分成二束光，其中一束光經(jīng)擴(kuò)束鏡放大后，直接照射于被攝物體，由物體表面反(漫)射的光構(gòu)成物光波;其特點(diǎn)是由分束鏡分出來的另一束光，經(jīng)反射鏡和準(zhǔn)直光學(xué)系統(tǒng)構(gòu)成的平面參考光波，經(jīng)由旋轉(zhuǎn)光楔(或棱鏡)來控制它的傳播方向。即靠光楔(或棱鏡)的旋轉(zhuǎn)角度，來控制平面參考光波的傳播方向，光楔的旋轉(zhuǎn)角度不同，平面參考光波的傳播方向隨之而變。
由于此技術(shù)方案的平面參考光波只經(jīng)一光楔實(shí)現(xiàn)其空間調(diào)制，所以光路布置簡單，光學(xué)元件少;通過光楔旋轉(zhuǎn)，又實(shí)現(xiàn)了空間連續(xù)可調(diào)，所以通道數(shù)較多，參考光波可任意選擇，適應(yīng)性較廣;又因參考光均通過同一光楔，物光與參考光光強(qiáng)比是恒定的，作多重記錄時(shí)，曝光時(shí)間就容易控制。
附

圖1.為本發(fā)明旋轉(zhuǎn)光楔(棱鏡)多重全息的基本光路原理圖。
附圖2.為本發(fā)明旋轉(zhuǎn)光楔的工作原理圖。
附圖3.動(dòng)態(tài)信息存儲(chǔ)基本光路原理圖。
附圖4.多重象面全息基本光路原理圖。
附圖5.多重傅里葉變換全息基本光路原理圖。
附圖1中，由激光器(1)發(fā)出的光經(jīng)分束鏡(2)分成兩束光，其中一束光經(jīng)擴(kuò)束鏡(3)放大后，照射于被攝物體(4)，由物體(4)表面反射而構(gòu)成物光波，照射到干版(9)上;另一束光經(jīng)反射鏡(5)反射到反射鏡(6)，再由反射鏡(6)反射出來的光經(jīng)準(zhǔn)直光學(xué)系統(tǒng)(7)形成平行參考光波，再經(jīng)旋轉(zhuǎn)光楔(8)射入干版(9)上。它是利用不同物體(或同一物體的不同狀態(tài))的物光波與旋轉(zhuǎn)光楔旋轉(zhuǎn)而獲得的不同參考光，作多重記錄，得多重全息圖。其基本工作原理可由附圖2來說明。附圖2中的α角是原入射平行光線(1)經(jīng)旋轉(zhuǎn)光楔(R·W)后，使光線(2)或(3)偏離原入射平行光線(1)(虛線)方向的偏轉(zhuǎn)角。圖中的θ角，是偏離光線(2)或(3)與z軸的夾角，圖中的φ角是偏離光線(2)或(3)在(x，y)平面上的投影與x軸的夾角。由附圖2可知，當(dāng)θ角和φ角確定之后，平行參考光波的傳播方向也就確定了，因此通過旋轉(zhuǎn)光楔(R·W)的旋轉(zhuǎn)實(shí)現(xiàn)其空間的調(diào)制，實(shí)際上是通過光楔的旋轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)θ角與φ角的調(diào)制來控制平行參考光波的傳播方向。設(shè)原入射平行光與z軸的夾角為β，當(dāng)加上旋轉(zhuǎn)光楔后，使光線(2)偏離原入射光線(1)方向α，這時(shí)偏離的入射平行光線(2)與z軸夾角θmin＝β-α，當(dāng)旋轉(zhuǎn)光楔(R·W)旋轉(zhuǎn)180°時(shí)，偏離后的入射平行光線(3)與z軸夾角θmin＝β+α。所以旋轉(zhuǎn)光楔在0-360°之間旋轉(zhuǎn)時(shí)，θ角可取范圍在(β+α)與(β-α)之間，這就是θ角調(diào)制;當(dāng)旋轉(zhuǎn)光楔(R·W)旋轉(zhuǎn)時(shí)，φ角在0-360°連續(xù)可調(diào)。由上述工作原理可知，由于平行參考光只經(jīng)過一個(gè)旋轉(zhuǎn)光楔實(shí)現(xiàn)其空間(即θ、φ角)調(diào)制，所以光路布置比采用光柵系統(tǒng)簡單、方便，光學(xué)元件少;且通過光楔的旋轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)了θ角在(β+α)與(β-α)之間以及φ角在0-360°之間的連續(xù)可調(diào)，從而能獲得通道數(shù)較多，參考光可任意選擇，適應(yīng)性較廣的特點(diǎn);還因?yàn)閰⒖脊饩ㄟ^同一光楔，則物光與參考光光強(qiáng)比是恒定不變的，因而作多重記錄時(shí)，曝光時(shí)間就容易控制;再則就是，拍攝的多重全息圖，其再現(xiàn)象不僅可同時(shí)觀察到，且位于橢圓圓周邊上，橢圓的長半軸為z0Sin(β+α)，短半軸為Z0Sin(β-α)，橢圓中心在(x0、y0)處。式中(x0、y0、z0)為物體的中心坐標(biāo)。
附圖1的基本光路還可適用作多重位相全息，信息存儲(chǔ)，雙曝光多重全息，時(shí)間平均多重全息等基本光路。如附圖3、附圖4和附圖5就是本發(fā)明其中的三個(gè)應(yīng)用實(shí)例。
例圖3為動(dòng)態(tài)信息存儲(chǔ)基本光路原理圖。由激光器(He-Ne)發(fā)出的光經(jīng)分束鏡(BS)分成兩束光線，其中一束光線經(jīng)準(zhǔn)直光學(xué)系統(tǒng)(L1)照射到物體(S)后，經(jīng)過傅里葉變換透鏡(L2)和旋轉(zhuǎn)光楔(R·W)或棱鏡(R·P)得到物的頻譜射入平版(H);由分束鏡(BS)分出的另一束光線經(jīng)反射鏡(M1)與(M2)形成參考光波后，再經(jīng)旋轉(zhuǎn)光楔(R·W)或棱鏡(R·P)射入干版(H)。
附圖4是多重象面全息基本光路原理圖，由激光器(He-Ne)發(fā)出的光同樣經(jīng)分束鏡(BS)分成兩束，一束經(jīng)反射(M1)反射后，照于物體(S)，由物體(S)表面反射出的物光經(jīng)成象鏡(L)成象于干版(H)上;另一束經(jīng)反射鏡(M2)和準(zhǔn)直光學(xué)系統(tǒng)(L)形成的平面參考光的傳播方向由光楔(R·W)控制射于干版(H)上。
附圖5是多重傅里葉變換全息基本光路原理圖。它由激光器(He-Ne)發(fā)出的相干平面波，其中一部分照于物體(S)，其物光頻譜經(jīng)傅里葉變換鏡(L2)將物光頻譜落入頻譜面上，即干版(H)上(因干版(H)正好設(shè)置在頻譜面上);另一部分經(jīng)聚焦透鏡(L1)通過與物體同一平面的小孔，經(jīng)傅里葉透鏡(L2)得平面參考光，物頻譜與平面參考光的傳播方向均受旋轉(zhuǎn)光楔(R·W)控制。
權(quán)利要求
一種旋轉(zhuǎn)光楔(棱鏡)多重全息術(shù)及其應(yīng)用，是由激光器發(fā)出的光，經(jīng)分束鏡分成兩束光，其中一束經(jīng)擴(kuò)束鏡直接照射于物體表面形成物光波，另一束經(jīng)反射鏡和準(zhǔn)直學(xué)學(xué)系統(tǒng)構(gòu)成平面參考光波，其特征在于由旋轉(zhuǎn)光楔或棱鏡的旋轉(zhuǎn)來控制其傳播方向。
全文摘要
一種旋轉(zhuǎn)光楔(棱鏡)多重全息術(shù)及其應(yīng)用，屬光學(xué)全息領(lǐng)域。它是由激光器發(fā)出的光經(jīng)分束鏡分成兩束光，其中一束經(jīng)擴(kuò)束鏡直接照射于物體表面構(gòu)成物光波；另一束經(jīng)反射鏡和準(zhǔn)直光學(xué)系統(tǒng)構(gòu)成平面參考光波，再經(jīng)旋轉(zhuǎn)光楔或棱鏡的旋轉(zhuǎn)控制其傳播方向，從而獲得通道數(shù)較多，參考光波可任意選擇，光路布置簡單，方便，光學(xué)元件少，且物光與參考光光強(qiáng)比恒定，作多重記錄時(shí)，曝光時(shí)間易控制等特點(diǎn)。
文檔編號(hào)G02B26/08GK1063561SQ9110691
公開日1992年8月12日 申請(qǐng)日期1991年1月21日 優(yōu)先權(quán)日1991年1月21日
發(fā)明者林有義 申請(qǐng)人:南京航空學(xué)院