李云濤，王東升，刁振琦，魏英耐，饒鳳飛，張建民，唐偉躍

(鄭州大學(xué)物理工程學(xué)院，河南 鄭州 450052)

0 引言

無論是傳統(tǒng)照相，還是全息照相，都是對光的記錄。光擁有強(qiáng)弱、顏色和方向等三種屬性。早期的銀版照相和黑白照片只能記錄下光的明暗變化，而彩色照片除此之外，還能通過記錄光的波長變化，反應(yīng)出被攝物體的顏色。全息照相則是能同時(shí)捕捉到光的三種屬性的一種攝影術(shù)，通過激光全息技術(shù)，記錄下物體的全部光學(xué)信息，并可以逼真地再現(xiàn)物體在三維空間中的真實(shí)景象［1～3］。

全息照相技術(shù)已非常普及，利用光纖進(jìn)行兩次曝光的研究已有報(bào)道［4］，但到目前為止，利用普通光路，在一張全息干板上兩次拍攝(不同參物角或調(diào)整干板角度)同一物體，再現(xiàn)時(shí)調(diào)整干板角度即可實(shí)現(xiàn)兩次再現(xiàn)的研究，鮮有報(bào)道。本文嘗試用二種不同方法的全息照相方案進(jìn)行二次曝光。第一個(gè)方案是利用不同的參物角來進(jìn)行二次曝光，擺好光路，首先在第一個(gè)實(shí)驗(yàn)臺進(jìn)行第一次曝光，然后在第二個(gè)實(shí)驗(yàn)臺以不同的參物角進(jìn)行第二次曝光。第二個(gè)方案則是擺好光路，曝光一次之后，保持全息防震平臺上的各種光學(xué)元件和光路不變，將全息干板轉(zhuǎn)動一小角度，得到二次曝光的全息圖。

作者采用上述兩種方法，用He－Ne激光做光源，利用全息臺，兩次曝光，成功地拍出了兩次曝光的全息圖。再現(xiàn)時(shí)，調(diào)整干板角度，可以清楚地看到兩次被攝物體清晰的影像?？梢?，通過二次曝光，可以在同一張全息干板上記錄更多的信息。

1 實(shí)驗(yàn)裝置

全息實(shí)驗(yàn)臺，He－Ne激光器(輸出功率:8mW)，分束鏡，反射鏡，擴(kuò)束鏡，載物平臺，全息干板，顯影液(D19)，定影液(F5)。

1．1 不同參物角的兩次全息攝影

擺好光路，首先在第一個(gè)實(shí)驗(yàn)臺進(jìn)行第一次曝光(參物角約為30°)，然后在第二個(gè)實(shí)驗(yàn)臺以不同的參物角(約45°)進(jìn)行第二次曝光。

光路示意圖如圖1所示。

圖1 不同參物角的兩次全息攝影光路示意圖

S:激光光源，N:分束鏡，M1、M2:反射鏡，H:全息干板，O1、O2:被攝物體參物比:1．5∶1，參物角:30°、45°，曝光時(shí)間:6s，顯影時(shí)間:120s，定影時(shí)間:300s。

1．2 改變?nèi)⒏砂褰嵌鹊膬纱稳z影

擺好光路，曝光一次之后，保持全息防震平臺上的各種光學(xué)元件和光路不變，將全息干板轉(zhuǎn)動一小角度，得到二次曝光的全息圖。

參物光強(qiáng)比:1．5∶1，參物角:30°，曝光時(shí)間:6s。調(diào)整全息干板角度15°后，參物比、參物角和曝光時(shí)間均不變。顯影時(shí)間:120s，定影時(shí)間:300s。

光路示意圖如圖2、圖3所示。

圖2 前全息光路示意圖

圖3 后全息光路示意圖

S:激光光源，N:分束鏡，M1、M2:反射鏡，H:全息干板，O:被攝物體

2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果

2．1 不同參物角兩次全息攝影的再現(xiàn)

參物角為30°、45°兩次曝光的全息再現(xiàn)圖見圖4、圖5。從圖中可以看到，改變?nèi)⒏砂逶佻F(xiàn)角度前后，影像清晰，說明一張全息干板上可以記錄更多的影像信息。

圖4 參物角為30°的全息再現(xiàn)

圖5 參物角為45°的全息再現(xiàn)

2．2 改變?nèi)⒏砂褰嵌鹊膬纱稳z影的再現(xiàn)

調(diào)整干板15°前、后的全息圖見圖6、圖7。從圖中可以看到，擺好光路進(jìn)行第一次曝光所得的全息圖影像清晰，改變?nèi)⒏砂褰嵌冗M(jìn)行第二次曝光所得到的全息圖影像不太清晰。

圖6 調(diào)整干板15°前的全息再現(xiàn)

圖7 調(diào)整干板15°后的全息再現(xiàn)

3 實(shí)驗(yàn)討論

(1)一張全息干板上，進(jìn)行兩次不同參物角、兩次曝光的全息攝影，再現(xiàn)時(shí)不同參物角的全息圖清晰?？梢娫谝粡埜砂迳希梢杂涗浉嗟男畔?。

(2)一張全息干板上，改變干板角度、兩次曝光的全息攝影，再現(xiàn)時(shí)，第一次曝光的全息圖影像清晰，第二次曝光產(chǎn)生的全息圖不夠清晰。分析原因，可能是調(diào)整干板角度和改變被拍物體位置后，間歇時(shí)間過短，全息臺不夠穩(wěn)定所造成;也可能是改變干板角度后，由于激光光源相干長度有限所造成。有待于進(jìn)行進(jìn)一步的研究。

(3)兩次曝光全息可以得到兩個(gè)全息圖，那么三次、四次乃至更多能否實(shí)現(xiàn)?有待于進(jìn)一步實(shí)驗(yàn)研究。

［1］王仕幡．信息光學(xué)理論與應(yīng)用［M］．北京:北京郵電大學(xué)出版社，1998:331－338．

［2］張薇．用Y型多模光纖束拍攝半導(dǎo)體激光散斑全息圖［J］．華東船舶工業(yè)學(xué)院學(xué)報(bào)，2000，14(5):92 －94．

［3］陳勇，劉東輝．全息照相及其應(yīng)用［J］．塔里木農(nóng)墾大學(xué)學(xué)報(bào)，2002，4(2):18 －26．

［4］冀勇，唐偉躍，陳香才，等．光纖全息兩次成像的實(shí)驗(yàn)研究［J］．激光雜志，2007，18(2):10．