光信息處理技術(shù)及應(yīng)用

1、6019各種各種全息圖及其應(yīng)用全息圖及其應(yīng)用體積全息圖體積全息圖計算全息計算全息全息全息記錄介質(zhì)記錄介質(zhì)16019體積全息圖體積全息圖當(dāng)用于全息記錄的感光膠膜厚度足夠厚時，它在物光和參考光當(dāng)用于全息記錄的感光膠膜厚度足夠厚時，它在物光和參考光的干涉場中將記錄到明暗相間的三維空間曲面族，這種全息圖的干涉場中將記錄到明暗相間的三維空間曲面族，這種全息圖在再現(xiàn)過程中將主要顯示出體效應(yīng)，與前一節(jié)所介紹的平面全在再現(xiàn)過程中將主要顯示出體效應(yīng)，與前一節(jié)所介紹的平面全息圖的特點有很大差別。這一類全息圖稱為體積全息圖息圖的特點有很大差別。這一類全息圖稱為體積全息圖體積全息圖體積全息圖膠膜厚度滿足關(guān)系式膠膜厚度

2、滿足關(guān)系式 式中式中d d表示干涉條紋周期，表示干涉條紋周期，n n為記錄介質(zhì)的折射率，為記錄介質(zhì)的折射率， 為記錄波為記錄波長長 ndh26019體積全息圖的記錄體積全息圖的記錄 先討論物光波和參考光波都是平面波的情形。根據(jù)光的先討論物光波和參考光波都是平面波的情形。根據(jù)光的干涉原理，在記錄介質(zhì)內(nèi)部應(yīng)形成等間距的平面族結(jié)構(gòu)，干涉原理，在記錄介質(zhì)內(nèi)部應(yīng)形成等間距的平面族結(jié)構(gòu)，稱為體光柵，如下圖示稱為體光柵，如下圖示 36019布喇格定律布喇格定律與與布喇格條件布喇格條件 條紋面應(yīng)處于條紋面應(yīng)處于R 和和 O兩光夾角的角平分線，它與兩束光的兩光夾角的角平分線，它與兩束光的夾角夾角應(yīng)滿足關(guān)系式：應(yīng)

3、滿足關(guān)系式： 體光柵常數(shù)體光柵常數(shù) 應(yīng)滿足關(guān)系式應(yīng)滿足關(guān)系式 式中式中為光波在介質(zhì)內(nèi)傳播的波長。為光波在介質(zhì)內(nèi)傳播的波長。體積全息圖對光的衍射作用與布喇格（體積全息圖對光的衍射作用與布喇格（BraggBragg）對晶體的對晶體的X X射線衍射現(xiàn)象所作的解釋十分相似，因而常借用所謂的射線衍射現(xiàn)象所作的解釋十分相似，因而常借用所謂的“布喇格定律布喇格定律”來討論體積全息圖的波前再現(xiàn)來討論體積全息圖的波前再現(xiàn). .上上式稱為式稱為“布喇格條件布喇格條件”，角度角度稱為稱為“布喇格角布喇格角”。12()/22sin46019體全息圖對角度和波長的選擇性體全息圖對角度和波長的選擇性 若把條紋面看作反射鏡

4、面，則只有當(dāng)相鄰條紋面的反射光若把條紋面看作反射鏡面，則只有當(dāng)相鄰條紋面的反射光的光程差均滿足同相相加的條件，即等于光波的一個波長的光程差均滿足同相相加的條件，即等于光波的一個波長時，才能使衍射光達(dá)到極強。時，才能使衍射光達(dá)到極強。若波長和角度稍有偏移，衍射光強將大幅度下降，并迅速若波長和角度稍有偏移，衍射光強將大幅度下降，并迅速降為零。降為零。特殊的應(yīng)用前景：特殊的應(yīng)用前景： 體全息圖可以用白光再現(xiàn)。因為在由多種波長構(gòu)成的復(fù)合體全息圖可以用白光再現(xiàn)。因為在由多種波長構(gòu)成的復(fù)合光中，僅有一種波長即與記錄光波相同波長的光才能達(dá)到光中，僅有一種波長即與記錄光波相同波長的光才能達(dá)到衍射極大，而其余波

5、長都不能出現(xiàn)足夠亮度的衍射像，避衍射極大，而其余波長都不能出現(xiàn)足夠亮度的衍射像，避免了色串?dāng)_的出現(xiàn)。免了色串?dāng)_的出現(xiàn)。 體全息圖可用于大容量高效率全息存儲。因為當(dāng)照明光角體全息圖可用于大容量高效率全息存儲。因為當(dāng)照明光角度稍有偏離，便不能得到衍射像，因而可以以很小的角度度稍有偏離，便不能得到衍射像，因而可以以很小的角度間隔存儲多重三維圖象而不發(fā)生象串?dāng)_間隔存儲多重三維圖象而不發(fā)生象串?dāng)_56019透射體全息透射體全息 透射體全息圖的情形：透射體全息圖的情形： 物光和參考光從介質(zhì)的同側(cè)射入，介質(zhì)內(nèi)干涉面幾乎與介質(zhì)表面垂直物光和參考光從介質(zhì)的同側(cè)射入，介質(zhì)內(nèi)干涉面幾乎與介質(zhì)表面垂直，因而再現(xiàn)時表現(xiàn)為

6、較強的角度選擇性。當(dāng)用白光再現(xiàn)時，入射角度，因而再現(xiàn)時表現(xiàn)為較強的角度選擇性。當(dāng)用白光再現(xiàn)時，入射角度的改變將引起再現(xiàn)像波長的改變的改變將引起再現(xiàn)像波長的改變 66019反射體全息反射體全息反射體全息圖的情形：反射體全息圖的情形： 物光和參考光從介質(zhì)的兩側(cè)相向射入，介質(zhì)內(nèi)干涉面幾乎與介質(zhì)表面平物光和參考光從介質(zhì)的兩側(cè)相向射入，介質(zhì)內(nèi)干涉面幾乎與介質(zhì)表面平行，再現(xiàn)時表現(xiàn)為較強的波長選擇性行，再現(xiàn)時表現(xiàn)為較強的波長選擇性 反射體全息能避免色串?dāng)_的出現(xiàn)，是一種較好的白光再現(xiàn)全息圖，用白反射體全息能避免色串?dāng)_的出現(xiàn)，是一種較好的白光再現(xiàn)全息圖，用白光再現(xiàn)反射體全息時光再現(xiàn)反射體全息時 ，只能得到單色再

7、現(xiàn)像，只能得到單色再現(xiàn)像 由于記錄介質(zhì)在后處理過程中發(fā)生乳膠的收縮，條紋間隔變小，使再現(xiàn)由于記錄介質(zhì)在后處理過程中發(fā)生乳膠的收縮，條紋間隔變小，使再現(xiàn)像波長發(fā)生像波長發(fā)生“蘭移蘭移”76019體積全息圖的衍射效率體積全息圖的衍射效率體積全息圖衍射效率的定義平面全息圖衍射效率的定義體積全息圖衍射效率的定義平面全息圖衍射效率的定義相同相同 科格尼克（科格尼克（Kolgenik）在在1969年提出的耦合波理論，以年提出的耦合波理論，以麥克斯韋方程組為基礎(chǔ)，根據(jù)記錄介質(zhì)的電學(xué)或光學(xué)常麥克斯韋方程組為基礎(chǔ)，根據(jù)記錄介質(zhì)的電學(xué)或光學(xué)常數(shù)被調(diào)制的情況，直接解方程組，求出衍射效率的公式數(shù)被調(diào)制的情況，直接解方

8、程組，求出衍射效率的公式體積全息圖的分類無論是透射體全息還是反射體全息都體積全息圖的分類無論是透射體全息還是反射體全息都可依據(jù)書中表可依據(jù)書中表5.2所示的方法進行所示的方法進行“無吸收位相全息圖無吸收位相全息圖”是指記錄介質(zhì)的吸收可以忽略的是指記錄介質(zhì)的吸收可以忽略的情形情形“混合型全息圖混合型全息圖”是指既包含有振幅調(diào)制又包含有位相是指既包含有振幅調(diào)制又包含有位相調(diào)制的全息圖。調(diào)制的全息圖。余弦位相型體積全息圖衍射效率最大余弦位相型體積全息圖衍射效率最大86019各種類型全息圖的最大衍射效率各種類型全息圖的最大衍射效率 96019計算全息計算全息計算全息將計算機技術(shù)與光全息術(shù)結(jié)合起來，可以

9、實現(xiàn)光計算全息將計算機技術(shù)與光全息術(shù)結(jié)合起來，可以實現(xiàn)光學(xué)全息術(shù)無法實現(xiàn)或難以實現(xiàn)的某些特殊功能。學(xué)全息術(shù)無法實現(xiàn)或難以實現(xiàn)的某些特殊功能。光全息術(shù)是利用光的干涉原理，借助于參考光將物光波的光全息術(shù)是利用光的干涉原理，借助于參考光將物光波的復(fù)振幅記錄在感光材料上，能夠?qū)崿F(xiàn)這種記錄的必要條件復(fù)振幅記錄在感光材料上，能夠?qū)崿F(xiàn)這種記錄的必要條件是物體的真實存在是物體的真實存在很多實際應(yīng)用中理想的很多實際應(yīng)用中理想的“物體物體”是很難制作，例如，用于是很難制作，例如，用于檢測光學(xué)元件加工質(zhì)量的標(biāo)準(zhǔn)件，用于光學(xué)信息處理的空檢測光學(xué)元件加工質(zhì)量的標(biāo)準(zhǔn)件，用于光學(xué)信息處理的空間濾波器，用于數(shù)據(jù)存儲系統(tǒng)的相移

10、器間濾波器，用于數(shù)據(jù)存儲系統(tǒng)的相移器計算全息發(fā)展極其迅速，已成功地應(yīng)用在三維顯示、空間計算全息發(fā)展極其迅速，已成功地應(yīng)用在三維顯示、空間濾波、光學(xué)信息存儲和激光掃描等諸多方面濾波、光學(xué)信息存儲和激光掃描等諸多方面106019計算全息圖的制作計算全息圖的制作計算全息圖的計算機制作分為五步：計算全息圖的計算機制作分為五步： 對物光信息的采集對物光信息的采集：對于實際存在的物體，可利用掃描儀：對于實際存在的物體，可利用掃描儀或數(shù)字?jǐn)z像機進行數(shù)據(jù)采集。而對于那些實際不存在的物或數(shù)字?jǐn)z像機進行數(shù)據(jù)采集。而對于那些實際不存在的物體，可將其函數(shù)形式直接從鍵盤輸入計算機體，可將其函數(shù)形式直接從鍵盤輸入計算機

11、抽樣：抽樣：用抽樣定理將物函數(shù)離散化，得到物體或者波面再用抽樣定理將物函數(shù)離散化，得到物體或者波面再離散樣點上的值，取抽樣單元數(shù)不超過物的空間帶寬積離散樣點上的值，取抽樣單元數(shù)不超過物的空間帶寬積 計算：計算：計算物函數(shù)再全息平面上的光場分布計算物函數(shù)再全息平面上的光場分布 編碼：編碼：（兩種途徑）干涉的計算機仿真和迂回位相法（兩種途徑）干涉的計算機仿真和迂回位相法 存儲：存儲：用計算機繪圖儀直接畫在紙上，然后用精密照相翻用計算機繪圖儀直接畫在紙上，然后用精密照相翻拍在照相底片上，適當(dāng)放大或縮小到合適的尺寸拍在照相底片上，適當(dāng)放大或縮小到合適的尺寸116019物信息的采集物信息的采集 物光信息

12、的采集是指確定物光信息的函數(shù)形式，一般表現(xiàn)物光信息的采集是指確定物光信息的函數(shù)形式，一般表現(xiàn)為復(fù)振幅透射率函數(shù)（或反射率函數(shù)）為復(fù)振幅透射率函數(shù)（或反射率函數(shù)）對于實際存在的物體，可利用掃描儀或數(shù)字?jǐn)z像機進行數(shù)對于實際存在的物體，可利用掃描儀或數(shù)字?jǐn)z像機進行數(shù)據(jù)采集據(jù)采集對于那些實際不存在的物體，可將其函數(shù)形式直接從鍵盤對于那些實際不存在的物體，可將其函數(shù)形式直接從鍵盤輸入計算機輸入計算機物函數(shù)需要離散化，一般取抽樣單元數(shù)不超過物的空間帶物函數(shù)需要離散化，一般取抽樣單元數(shù)不超過物的空間帶寬積，即滿足關(guān)系式寬積，即滿足關(guān)系式 MN xyfxfy 式中式中M、N分別為分別為X方向和方向和Y方向的抽

13、樣單元數(shù)，方向的抽樣單元數(shù)，x和和y為為物體的空間寬度，物體的空間寬度，fx和和fy為物的頻帶寬度為物的頻帶寬度126019物信息的處理物信息的處理 計算傅里葉變換全息圖：計算傅里葉變換全息圖：被記錄的復(fù)數(shù)波面是物波函數(shù)的傅被記錄的復(fù)數(shù)波面是物波函數(shù)的傅立葉變換。必須使用計算機完成物函數(shù)的傅里葉變換（借助立葉變換。必須使用計算機完成物函數(shù)的傅里葉變換（借助快速傅立葉變換算法完成），得到全息圖平面的光場復(fù)振幅快速傅立葉變換算法完成），得到全息圖平面的光場復(fù)振幅函數(shù)。計算全息多采用傅里葉變換全息圖。函數(shù)。計算全息多采用傅里葉變換全息圖。計算菲涅耳全息圖：計算菲涅耳全息圖：被記錄的復(fù)數(shù)波面是物體發(fā)出

14、的菲涅耳被記錄的復(fù)數(shù)波面是物體發(fā)出的菲涅耳衍射波。須計算物函數(shù)經(jīng)菲涅耳衍射到達(dá)全息圖的復(fù)振幅分衍射波。須計算物函數(shù)經(jīng)菲涅耳衍射到達(dá)全息圖的復(fù)振幅分布，再將該復(fù)振幅分布編碼成全息圖的透過率變化。布，再將該復(fù)振幅分布編碼成全息圖的透過率變化。計算像全息：計算像全息：被記錄的復(fù)數(shù)波面是物波函數(shù)本身或者其幾何被記錄的復(fù)數(shù)波面是物波函數(shù)本身或者其幾何像。只需由計算機完成物函數(shù)的坐標(biāo)縮放變換與抽樣。像。只需由計算機完成物函數(shù)的坐標(biāo)縮放變換與抽樣。全息圖平面上函數(shù)的抽樣數(shù)不得少于物函數(shù)的抽樣數(shù)全息圖平面上函數(shù)的抽樣數(shù)不得少于物函數(shù)的抽樣數(shù) 136019信息的編碼信息的編碼 到達(dá)全息圖的物光波通常呈現(xiàn)為復(fù)數(shù)形

15、式，包括振幅信息到達(dá)全息圖的物光波通常呈現(xiàn)為復(fù)數(shù)形式，包括振幅信息和位相信息；和位相信息；將二維光場復(fù)振幅分布變換為全息圖的二維透過率函數(shù)分將二維光場復(fù)振幅分布變換為全息圖的二維透過率函數(shù)分布的過程，稱為計算全息的編碼。布的過程，稱為計算全息的編碼。計算全息的編碼主要為如下兩大類：計算全息的編碼主要為如下兩大類： 一種途徑是對光全息術(shù)的計算機仿真，用計算機算出全息一種途徑是對光全息術(shù)的計算機仿真，用計算機算出全息圖上參考光波與物光波的干涉條紋分布函數(shù)，這種編碼方圖上參考光波與物光波的干涉條紋分布函數(shù)，這種編碼方式稱為干涉型編碼方式，用這種方法制作的全息圖稱為干式稱為干涉型編碼方式，用這種方法制

16、作的全息圖稱為干涉型計算全息圖。涉型計算全息圖。（缺點：參考光波的加入增加了空間帶（缺點：參考光波的加入增加了空間帶寬積，因此全息圖上的抽樣點數(shù)必須增加）寬積，因此全息圖上的抽樣點數(shù)必須增加） 分別對振幅和相位編碼（計算全息所特有的：迂回位相分別對振幅和相位編碼（計算全息所特有的：迂回位相法）。法）。146019不規(guī)則光柵的衍射效應(yīng)不規(guī)則光柵的衍射效應(yīng)當(dāng)平面波垂直照射線光柵時，假定柵距恒定，第當(dāng)平面波垂直照射線光柵時，假定柵距恒定，第k級衍射都級衍射都是平面波，等相位面是垂直于這個方向的平面，并設(shè)柵距為是平面波，等相位面是垂直于這個方向的平面，并設(shè)柵距為d，第，第k級的衍射角為級的衍射角為qk

17、，則由光柵方程可知，在則由光柵方程可知，在qk方向方向上相鄰光線的光程差為上相鄰光線的光程差為 如果光柵的柵距在某一位置增大了如果光柵的柵距在某一位置增大了D， 則該處沿方則該處沿方qk方方向相鄰光線的向相鄰光線的光程光程差差為為則則qk方方向衍射波在該位置引入的相位延遲為（迂回相位）向衍射波在該位置引入的相位延遲為（迂回相位）sinkkLdk22()sin2kkkkLLkd()sinkkLd 156019迂回位相信息編碼方法迂回位相信息編碼方法 迂回位相用全息圖上兩個獨立的參量來編碼物函數(shù)的振幅和位相迂回位相用全息圖上兩個獨立的參量來編碼物函數(shù)的振幅和位相由于這兩個獨立參量均為非負(fù)的實數(shù)，因

18、而可用一般的記錄介質(zhì)由于這兩個獨立參量均為非負(fù)的實數(shù)，因而可用一般的記錄介質(zhì)記錄。記錄。這種方法是在一個抽樣單元內(nèi)用一個長方形透明孔來反映物函數(shù)這種方法是在一個抽樣單元內(nèi)用一個長方形透明孔來反映物函數(shù)在這一點的值?？椎膶挾仍谶@一點的值?？椎膶挾菳mn是一個常量，令其高度是一個常量，令其高度Hmn與物函數(shù)與物函數(shù)歸一化振幅成正比，孔的中心點離抽樣點的距離歸一化振幅成正比，孔的中心點離抽樣點的距離 dmn與其位相成比與其位相成比例例設(shè)物波函數(shù)在第（設(shè)物波函數(shù)在第（m，n）個抽樣點的表達(dá)式為：個抽樣點的表達(dá)式為： Omn=Amnexpjmn 式中式中mn分別表示分別表示X、Y方向的抽樣序號，方向的抽

19、樣序號，Amn是物波的歸一化振是物波的歸一化振幅（即以物的最大振幅值對其它值進行歸一）幅（即以物的最大振幅值對其它值進行歸一）mn為物波在該抽樣為物波在該抽樣點的位相。點的位相。166019編碼公式和抽樣單元示意圖編碼公式和抽樣單元示意圖 迂回位相編碼示意圖：迂回位相編碼示意圖： 編碼公式：編碼公式：圖中圖中mx0，ny0表示抽樣單元的中心位置表示抽樣單元的中心位置 常數(shù)）（BBxdyAHmnmnmnmnmn200176019信息的存儲信息的存儲 計算全息圖通常都用光學(xué)方法實現(xiàn)波前重現(xiàn)，因而存儲手計算全息圖通常都用光學(xué)方法實現(xiàn)波前重現(xiàn)，因而存儲手段必須與此相適應(yīng)段必須與此相適應(yīng)信息存儲的方法有

20、多種，最普遍的一種是用計算機繪圖儀信息存儲的方法有多種，最普遍的一種是用計算機繪圖儀將計算機處理的結(jié)果直接畫在紙上，然后用精密照相拍制將計算機處理的結(jié)果直接畫在紙上，然后用精密照相拍制在照相底片上，適當(dāng)放大或縮小到合適的尺寸，制成實用在照相底片上，適當(dāng)放大或縮小到合適的尺寸，制成實用的全息圖的全息圖還可用圖形發(fā)生器、光繪儀、顯微密度儀、激光光束掃描還可用圖形發(fā)生器、光繪儀、顯微密度儀、激光光束掃描記錄裝置等來制作振幅型計算全息圖記錄裝置等來制作振幅型計算全息圖對于浮雕型位相計算全息圖（如相息圖），由于只記錄物對于浮雕型位相計算全息圖（如相息圖），由于只記錄物的位相信息，因此還必須用光刻機、離子

21、束刻蝕機或電子的位相信息，因此還必須用光刻機、離子束刻蝕機或電子束刻蝕機等制作束刻蝕機等制作 186019計算全息圖的再現(xiàn)計算全息圖的再現(xiàn)計算全息圖的再現(xiàn)方法是根據(jù)全息圖類型來確定的計算全息圖的再現(xiàn)方法是根據(jù)全息圖類型來確定的用用干涉編碼法制作干涉編碼法制作的傅里葉變換全息圖，可以用下圖所的傅里葉變換全息圖，可以用下圖所示的光學(xué)系統(tǒng)來再現(xiàn)。用置于處的點光源通過透鏡示的光學(xué)系統(tǒng)來再現(xiàn)。用置于處的點光源通過透鏡L1生生成平行光，照明透鏡成平行光，照明透鏡L2前焦面上的計算全息圖前焦面上的計算全息圖H，在透鏡在透鏡L2后焦面處光軸上觀察再現(xiàn)像后焦面處光軸上觀察再現(xiàn)像 196019迂回位相編碼計算全息

22、圖的再現(xiàn)迂回位相編碼計算全息圖的再現(xiàn)對于對于用迂回編碼法制作用迂回編碼法制作的全息圖，再現(xiàn)時，用衍射角度保證的全息圖，再現(xiàn)時，用衍射角度保證在一個抽樣單元內(nèi)獲得從在一個抽樣單元內(nèi)獲得從0 0到到2 2變化的位相差。變化的位相差。因為透鏡前后焦面是傅里葉變換關(guān)系，前焦面上對中心的偏因為透鏡前后焦面是傅里葉變換關(guān)系，前焦面上對中心的偏離在后焦面上表現(xiàn)為波面位相的變化。這就是迂回位相編碼離在后焦面上表現(xiàn)為波面位相的變化。這就是迂回位相編碼的物理基礎(chǔ)。的物理基礎(chǔ)。206019計算全息術(shù)的應(yīng)用（計算全息術(shù)的應(yīng)用（1 1） 三維圖象顯示：三維圖象顯示： 計算全息可對那些能方便地用數(shù)字描述但卻難以實際制作的

23、物體進行計算全息可對那些能方便地用數(shù)字描述但卻難以實際制作的物體進行三維顯示三維顯示計算全息元件：計算全息元件： 用于校正普通全息元件像差用的像差校正器用于校正普通全息元件像差用的像差校正器 用于激光掃描器，可實現(xiàn)多束光同時高速掃描用于激光掃描器，可實現(xiàn)多束光同時高速掃描 用于數(shù)據(jù)存儲中進行編碼的相移器用于數(shù)據(jù)存儲中進行編碼的相移器 功能特殊的全息透鏡功能特殊的全息透鏡216019計算全息術(shù)的應(yīng)用（計算全息術(shù)的應(yīng)用（2 2）光學(xué)檢測：光學(xué)檢測： 計算全息制作標(biāo)準(zhǔn)波面精計算全息制作標(biāo)準(zhǔn)波面精度很高度很高光學(xué)信息處理中的光學(xué)信息處理中的各種空各種空間濾波器間濾波器： 用于圖象消模糊的逆濾波用于圖象

24、消模糊的逆濾波器器 用于像邊緣增強或圖象加用于像邊緣增強或圖象加減的微分濾波器減的微分濾波器 圖象處理的各種帶通濾波圖象處理的各種帶通濾波器等等器等等除法濾波器除法濾波器226019全息全息記錄介質(zhì)記錄介質(zhì)全息記錄介質(zhì)是記錄光全息圖的載體，因而要求記錄材料有全息記錄介質(zhì)是記錄光全息圖的載體，因而要求記錄材料有較高的分辨率，較強的衍射效率，較大的動態(tài)范圍和較高的較高的分辨率，較強的衍射效率，較大的動態(tài)范圍和較高的感光靈敏度。感光靈敏度。目前用于全息記錄的材料種類繁多：目前用于全息記錄的材料種類繁多： 鹵化銀乳膠鹵化銀乳膠 重鉻酸明膠重鉻酸明膠 光致抗蝕劑光致抗蝕劑 光導(dǎo)熱塑光導(dǎo)熱塑 光致變色材料

25、光致變色材料 液晶液晶 光致聚合物光致聚合物 光折變晶體光折變晶體 小桿細(xì)菌視紫紅質(zhì)（小桿細(xì)菌視紫紅質(zhì)（BRBR）這里僅介紹具有代表性的六種材料這里僅介紹具有代表性的六種材料 236019鹵化銀乳膠鹵化銀乳膠 膠片（或干板）的結(jié)構(gòu)如下圖示，鹵化銀乳膠均勻涂布在片膠片（或干板）的結(jié)構(gòu)如下圖示，鹵化銀乳膠均勻涂布在片基上，構(gòu)成軟片或干板基上，構(gòu)成軟片或干板記錄的物理過程記錄的物理過程 曝光：鹵化銀鹽在光的作用下先是分解再還原成單個金屬銀原子，以微曝光：鹵化銀鹽在光的作用下先是分解再還原成單個金屬銀原子，以微粒的形式散布在乳膠內(nèi)部，形成潛像。這樣析出的銀粒子密度很小，只粒的形式散布在乳膠內(nèi)部，形成潛

26、像。這樣析出的銀粒子密度很小，只是形成了進一步顯影的中心是形成了進一步顯影的中心 顯影：還原劑作用下，顯影中心周圍的鹵化銀大量地被還原成金屬銀顯影：還原劑作用下，顯影中心周圍的鹵化銀大量地被還原成金屬銀 定影：使未反應(yīng)的鹵化銀晶粒溶于定影液中，保持影像的穩(wěn)定性。定影：使未反應(yīng)的鹵化銀晶粒溶于定影液中，保持影像的穩(wěn)定性。 漂白：利用漂白劑的氧化作用，使底板上黑色的金屬銀變成近乎透明的漂白：利用漂白劑的氧化作用，使底板上黑色的金屬銀變成近乎透明的鹵化銀鹽，使全息圖由振幅型轉(zhuǎn)化為位相型，以提高衍射效率鹵化銀鹽，使全息圖由振幅型轉(zhuǎn)化為位相型，以提高衍射效率246019鹵化銀乳膠的特性鹵化銀乳膠的特性幾

27、個物理量的定義：幾個物理量的定義： 曝光量曝光量E：定義為入射到感光表面上每單位面積的光能量，單位定義為入射到感光表面上每單位面積的光能量，單位常用毫焦耳常用毫焦耳/厘米厘米2（mJ/cm2）或微焦耳或微焦耳/厘米厘米2（J/cm2） 入射光強度入射光強度I ：定義為單位時間里通過單位面積的光能量，單位定義為單位時間里通過單位面積的光能量，單位常用毫瓦常用毫瓦/ 厘米厘米2（mW/cm2）或或 微瓦微瓦/厘米厘米2（W/cm2） 曝光時間曝光時間T：定義為記錄介質(zhì)受光照射的時間，用分或秒為單位定義為記錄介質(zhì)受光照射的時間，用分或秒為單位 上述三個物理量的關(guān)系為：上述三個物理量的關(guān)系為：E =

28、IT 透射率透射率 ：定義為透射光強和入射光強之比，即強度透射率定義為透射光強和入射光強之比，即強度透射率 = I透射透射 / I入射入射 光密度光密度D也稱黑度：也稱黑度：定義為透射率倒數(shù)的對數(shù)：定義為透射率倒數(shù)的對數(shù)： D = lg（1/ ）256019鹵化銀乳膠的鹵化銀乳膠的感光特性感光特性 照片的光密度照片的光密度D與曝光量的對數(shù)與曝光量的對數(shù)lgE之間的關(guān)系曲線，簡稱之間的關(guān)系曲線，簡稱H-D曲曲線線可大致分為五段：灰霧區(qū)；趾部；線性區(qū)；飽和區(qū)；過飽和區(qū)可大致分為五段：灰霧區(qū)；趾部；線性區(qū)；飽和區(qū)；過飽和區(qū)照相多用線性區(qū)。設(shè)照相多用線性區(qū)。設(shè)CD段的斜率為段的斜率為tg ，常用膠片的

29、常用膠片的 值表示之：值表示之： = tg 也常稱為反差系數(shù)，也常稱為反差系數(shù)， 值越高值越高 說明反差越大。說明反差越大。 值的大小除與值的大小除與 膠片型號有關(guān)外，還與曝光量膠片型號有關(guān)外，還與曝光量 和顯影條件有關(guān)。選擇合適的參和顯影條件有關(guān)。選擇合適的參 數(shù)，可獲得預(yù)期的數(shù)，可獲得預(yù)期的 值。值。266019鹵化銀乳膠的鹵化銀乳膠的分辨率和信噪比分辨率和信噪比 分辨率：分辨率：乳膠能記錄的空間光強度變化的最小周期，單位乳膠能記錄的空間光強度變化的最小周期，單位通常用通常用“線對線對/mm”。分辨率的高低取決于鹵化銀顆粒的大分辨率的高低取決于鹵化銀顆粒的大小外，還與曝光量和顯影條件等有關(guān)

30、。用稀釋顯影法可以小外，還與曝光量和顯影條件等有關(guān)。用稀釋顯影法可以提高乳化銀乳膠的分辨率提高乳化銀乳膠的分辨率信噪比信噪比 通常表示為通常表示為“S/N”，S和和N分別表示信號和噪聲的光強度分別表示信號和噪聲的光強度 形成噪聲的因素很多：有光散射；顯影液選擇不當(dāng)；顯影形成噪聲的因素很多：有光散射；顯影液選擇不當(dāng)；顯影速度過快；漂白處理不當(dāng)速度過快；漂白處理不當(dāng) 提高信噪比的途徑：盡可能減小顆粒尺寸；選擇適當(dāng)?shù)娘@提高信噪比的途徑：盡可能減小顆粒尺寸；選擇適當(dāng)?shù)娘@影液和顯影速度影液和顯影速度書中表書中表5.4列出了國內(nèi)常用的幾種鹵化銀乳膠板的主要列出了國內(nèi)常用的幾種鹵化銀乳膠板的主要性能指性能指

31、標(biāo)。標(biāo)。276019鹵化銀乳膠的常規(guī)處理方法鹵化銀乳膠的常規(guī)處理方法 鹵化銀乳膠板曝光后的化學(xué)處理是很重要的環(huán)節(jié)，其過程鹵化銀乳膠板曝光后的化學(xué)處理是很重要的環(huán)節(jié)，其過程為：顯影為：顯影水洗水洗停顯停顯定影定影水洗水洗干燥。干燥。（1）顯影：顯影： D-19是最常用的高反差顯影劑，顯影時間是最常用的高反差顯影劑，顯影時間2-5分鐘。分鐘。 D-76是是一種低調(diào)顯影劑，適用于曝光量范圍很寬的傅里葉變換全息圖。一種低調(diào)顯影劑，適用于曝光量范圍很寬的傅里葉變換全息圖。 （2）停顯：停顯：一般用水沖洗即可達(dá)停顯效果，但用停顯液效果更好。一般用水沖洗即可達(dá)停顯效果，但用停顯液效果更好。（3）定影：定影：

32、常規(guī)的定影液是常規(guī)的定影液是F-5，時間在時間在5分鐘以上。分鐘以上。（4）水洗：水洗：目的是清除底片上的定影液和其他物質(zhì)，必須充分（目的是清除底片上的定影液和其他物質(zhì)，必須充分（5）干燥：）干燥：可用自然干燥，為縮短時間也可浸入無水乙醇后吹干可用自然干燥，為縮短時間也可浸入無水乙醇后吹干（6）漂白：漂白：有時為了提高衍射效率，可將全息圖進行漂白處理，使其轉(zhuǎn)有時為了提高衍射效率，可將全息圖進行漂白處理，使其轉(zhuǎn)化為位相型?；癁槲幌嘈?。還有一種方法是顯影后先漂白后定影，有利于長期保存還有一種方法是顯影后先漂白后定影，有利于長期保存 286019重鉻酸鹽明膠（重鉻酸鹽明膠（DCGDCG） 重鉻酸鹽明

33、膠是一種很重要的全息記錄材料，它幾乎具有重鉻酸鹽明膠是一種很重要的全息記錄材料，它幾乎具有相位全息圖的理想特性相位全息圖的理想特性可產(chǎn)生很大的折射率變化，衍射效率最高可達(dá)可產(chǎn)生很大的折射率變化，衍射效率最高可達(dá)100%,分辨分辨率可高達(dá)率可高達(dá)5000線對線對/mm以上，噪聲低再現(xiàn)像顯得很以上，噪聲低再現(xiàn)像顯得很“干干凈凈” 重鉻酸鹽明膠的曝光機理十分復(fù)雜，處理過程與鹵化銀明重鉻酸鹽明膠的曝光機理十分復(fù)雜，處理過程與鹵化銀明膠不同，膠不同，DCG的缺點的缺點:靈敏度低，穩(wěn)定度差，在高溫高濕度環(huán)境下靈敏度低，穩(wěn)定度差，在高溫高濕度環(huán)境下容易消象。容易消象。在實際應(yīng)用中需經(jīng)封膠處理，才能長期保存。在實際應(yīng)用中需經(jīng)封膠處理，才能長期保存。DCG光柵的光柵的-E曲線見教科書