旋轉光楔(稜鏡)多重全息術及其應用的製作方法
2023-05-15 00:15:46
專利名稱：旋轉光楔(稜鏡)多重全息術及其應用的製作方法
旋轉光楔(稜鏡)多重全息術及其應用屬光學全息領域。
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1.構成全息記錄的物光和參考光都用了4透鏡系統(四焦距系統)，並通過一個二維可調的光欄取不同級別的衍射光作為參考光。因此，這種光路布置較複雜，所需光學元件多，成本高，使用不便。
2.光通過光柵產生的衍射光只能是有限的幾級，各級衍射光的傳播方向也是一定的。因此，用光柵產生的衍射光作為參考光，其通道數必然是有限的，而且，不能任意選擇，適應性差。
3.作全息記錄時，要求物光和參考光光強之比是定值。但由光柵產生的衍射光的光強，是隨衍射級的增大而減弱的，當用不同衍射級的衍射光作參考光時，物光和參考光光強的比值隨之而變。因而作多重記錄時，曝光時間就不易控制，所以其實際應用就較困難。
本發明的任務在於研製一種能獲得通道數多，且光路系統簡單，光學元件少，調節方便，易於實現，應用面廣的多重全息方法。
實現本發明任務的多重全息方法是採用旋轉光楔(稜鏡)多重全息術。其技術解決方案是，由雷射器發出的光，經分束鏡分成二束光，其中一束光經擴束鏡放大後，直接照射於被攝物體，由物體表面反(漫)射的光構成物光波;其特點是由分束鏡分出來的另一束光，經反射鏡和準直光學系統構成的平面參考光波，經由旋轉光楔(或稜鏡)來控制它的傳播方向。即靠光楔(或稜鏡)的旋轉角度，來控制平面參考光波的傳播方向，光楔的旋轉角度不同，平面參考光波的傳播方向隨之而變。
由於此技術方案的平面參考光波只經一光楔實現其空間調製，所以光路布置簡單，光學元件少;通過光楔旋轉，又實現了空間連續可調，所以通道數較多，參考光波可任意選擇，適應性較廣;又因參考光均通過同一光楔，物光與參考光光強比是恆定的，作多重記錄時，曝光時間就容易控制。
附
圖1.為本發明旋轉光楔(稜鏡)多重全息的基本光路原理圖。
附圖2.為本發明旋轉光楔的工作原理圖。
附圖3.動態信息存儲基本光路原理圖。
附圖4.多重象面全息基本光路原理圖。
附圖5.多重傅立葉變換全息基本光路原理圖。
附圖1中，由雷射器(1)發出的光經分束鏡(2)分成兩束光，其中一束光經擴束鏡(3)放大後，照射於被攝物體(4)，由物體(4)表面反射而構成物光波，照射到幹版(9)上;另一束光經反射鏡(5)反射到反射鏡(6)，再由反射鏡(6)反射出來的光經準直光學系統(7)形成平行參考光波，再經旋轉光楔(8)射入幹版(9)上。它是利用不同物體(或同一物體的不同狀態)的物光波與旋轉光楔旋轉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)經旋轉光楔(R·W)後，使光線(2)或(3)偏離原入射平行光線(1)(虛線)方向的偏轉角。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θ角和φ角確定之後，平行參考光波的傳播方向也就確定了，因此通過旋轉光楔(R·W)的旋轉實現其空間的調製，實際上是通過光楔的旋轉，實現θ角與φ角的調製來控制平行參考光波的傳播方向。設原入射平行光與z軸的夾角為β，當加上旋轉光楔後，使光線(2)偏離原入射光線(1)方向α，這時偏離的入射平行光線(2)與z軸夾角θmin＝β-α，當旋轉光楔(R·W)旋轉180°時，偏離後的入射平行光線(3)與z軸夾角θmin＝β+α。所以旋轉光楔在0-360°之間旋轉時，θ角可取範圍在(β+α)與(β-α)之間，這就是θ角調製;當旋轉光楔(R·W)旋轉時，φ角在0-360°連續可調。由上述工作原理可知，由於平行參考光只經過一個旋轉光楔實現其空間(即θ、φ角)調製，所以光路布置比採用光柵系統簡單、方便，光學元件少;且通過光楔的旋轉，實現了θ角在(β+α)與(β-α)之間以及φ角在0-360°之間的連續可調，從而能獲得通道數較多，參考光可任意選擇，適應性較廣的特點;還因為參考光均通過同一光楔，則物光與參考光光強比是恆定不變的，因而作多重記錄時，曝光時間就容易控制;再則就是，拍攝的多重全息圖，其再現象不僅可同時觀察到，且位於橢圓圓周邊上，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。
附圖1的基本光路還可適用作多重位相全息，信息存儲，雙曝光多重全息，時間平均多重全息等基本光路。如附圖3、附圖4和附圖5就是本發明其中的三個應用實例。
例圖3為動態信息存儲基本光路原理圖。由雷射器(He-Ne)發出的光經分束鏡(BS)分成兩束光線，其中一束光線經準直光學系統(L1)照射到物體(S)後，經過傅立葉變換透鏡(L2)和旋轉光楔(R·W)或稜鏡(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反射鏡(M1)與(M2)形成參考光波後，再經旋轉光楔(R·W)或稜鏡(R·P)射入幹版(H)。
附圖4是多重象面全息基本光路原理圖，由雷射器(He-Ne)發出的光同樣經分束鏡(BS)分成兩束，一束經反射(M1)反射後，照於物體(S)，由物體(S)表面反射出的物光經成象鏡(L)成象於幹版(H)上;另一束經反射鏡(M2)和準直光學系統(L)形成的平面參考光的傳播方向由光楔(R·W)控制射於幹版(H)上。
附圖5是多重傅立葉變換全息基本光路原理圖。它由雷射器(He-Ne)發出的相干平面波，其中一部分照於物體(S)，其物光頻譜經傅立葉變換鏡(L2)將物光頻譜落入頻譜面上，即幹版(H)上(因幹版(H)正好設置在頻譜面上);另一部分經聚焦透鏡(L1)通過與物體同一平面的小孔，經傅立葉透鏡(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光楔(R·W)控制。
權利要求
一種旋轉光楔(稜鏡)多重全息術及其應用，是由雷射器發出的光，經分束鏡分成兩束光，其中一束經擴束鏡直接照射於物體表面形成物光波，另一束經反射鏡和準直學學系統構成平面參考光波，其特徵在於由旋轉光楔或稜鏡的旋轉來控制其傳播方向。
全文摘要
一種旋轉光楔(稜鏡)多重全息術及其應用，屬光學全息領域。它是由雷射器發出的光經分束鏡分成兩束光，其中一束經擴束鏡直接照射於物體表面構成物光波；另一束經反射鏡和準直光學系統構成平面參考光波，再經旋轉光楔或稜鏡的旋轉控制其傳播方向，從而獲得通道數較多，參考光波可任意選擇，光路布置簡單，方便，光學元件少，且物光與參考光光強比恆定，作多重記錄時，曝光時間易控制等特點。
文檔編號G02B26/08GK1063561SQ9110691
公開日1992年8月12日 申請日期1991年1月21日 優先權日1991年1月21日
發明者林有義 申請人:南京航空學院