实时全息干涉术在信息光学中的应用

实时全息干涉术（Real-Time Holography）要求先记录一张原始的（或标准的）物光波面的全息图，经显影、定影等处理后将其精确复位于和记录时相同的位置（复位精度须达到光波波长量级，因而实际操作时，全息干板大多采用专门设计的干板架及显影、定影槽就地处理），然后用原参考光束和原物光束分别照明全息图片和物体，观察重现的原始（标准）物光波面与待测试物光波面的干涉情况。实时干涉法的特点是：能够目睹物体受到某种作用（机械的、电的、热的……）后，在实时过程中所发生的任何微小变化。因此把这种干涉法称为实时干涉法。实时干涉法在工业生产和自动检测系统中具有实用价值。例如，应用实时干涉法可以检测产品外形或光学面的加工是否合格。其办法是先制作一张标准件（合格产品或标准光学面）的全息图，精确复位后用被测件取代标准件，观察者可以根据所出现的干涉条纹的形状及其疏密分布，判断产品在加工中产生的缺陷。

为了从数学上分析实时干涉法中发生的物理过程，假定原始物光波振幅可表示为

参考光波表示为

在线性记录条件下，全息图的复振幅透过率为

由于原始物光波面的全息图复位后仍用参考光照明，变化后的物光波也参与照明，故这时全息图的透射光波可表示为(www.xing528.com)

将式（9.1.9）代入式（9.1.10），得

式中，第1、2、3项是用参考光照明重现的原物零级和正、负一级衍射像；第4、5、6项则是用变化后的物光波照明重现的零级和正、负一级衍射像。其中第2项和第4项所产生的干涉是我们感兴趣的，这一部分透过全息图的光强度为

由此可见，在视场中的光强按余弦规律变化，具有两束光干涉的特点。不过由于重现时衍射效率较低，重视物光波与直射物光波的振幅相差很大，使干涉条纹的对比度较差。因此，需要增加重现像的亮度而减小物体变化后的物光照明。通常在实时干涉法中，当记录全息图时，选择参考光与物光的强度比为3∶1比较适宜；而在重现时，增大参考光的强度，使参考光与物光的强度比增加（如增至100∶1）。可以采用可变分束比的分光镜，便于适当调节干涉以使条纹对比度最佳化。

实时干涉法的缺点是：对光束稳定性要求很高，一般难以保证精度；此外，所得干涉条纹的对比度偏低，这给观测带来一定的困难。