而再现像也位于全息图平面上。此时，即使再现照明光的方向改变，像的位置也不发生变化，只是看起来颜色有所变化罢了。这就是像面全息图可以用白光照明再现的原因所在。

应当注意，像面全息图的像不象普通全息图那样冗余地编码，而是局部地编码在全息图上，因此，再现时照明光束必须照到整个全息图才能把像完整地再现出来。此外．由于像面全息图本身的特征限制了物体的三维特性，故它仅具有有限的景深。

如果在本实验中，参考光不是从全息干板的乳剂面入射，而是从全息干板的背面入射，则所得到的全息图既是像面全息图，又是反射全息图，称之为反射像面全息图。反射像面全息图具有反射全息图的特性，当用自光再现时，随着入射角的不同，再现像将呈现不同的颜色。

三、实验光路与内容

像面全息图有多种光路，介绍以下两种常用的光路： 参考光路一：

光路说明：像面全息图的记录光路如图2-1所示。激光器La发出的激光束经反射镜M1

折转后被分束镜BS分成两束：透过BS的光束经反射镜M2反射后被扩束镜L01扩束并照明物体（物体可用硬币或小瓷物），物体被镜头L成像在全息干板上构成物光；被BS反射的一束光经反射镜M3，反射后被扩束镜L02扩束并照明全息干板H，作为参考光。由于全息干板位于像面上，故记录的是像面全息图。

图2-1 像面全息图记录光路一

La——激光器； M1~M3——反射镜； K——光电开关； BS——分束镜；

L——镜头； L01、L02——扩束镜； H——全息干板

参考光路二：

光路说明：图2-2也是一种像面全息的记录光路．激光束通过曝光定时器的光开半之后，至分束器BS，反射光束又被平面镜M1反射，经过扩束器L01扩束后照亮物体，该物体由透镜L成像在全息感光板H上；而透过BS的光束被平面镜M2反射，再被扩束器L02扩束，作为参考光束到达H，与物光束相干，记录于感光乳胶层。

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图2-2 像面全息图记录光路二

La——激光器； M1、M2——反射镜； K——光电开关； BS——分束镜；

L——镜头； L01、L02——扩束镜； H——全息干板

四、实验仪器

光学平台，He-Ne激光器，溴钨灯，曝光定时器，薄透镜，反射镜，光电开关，分束镜，扩束镜，全息干板，小物品，载物台，安全灯，直尺，细线，小白屏；

五、实验步骤

1．选择元件

根据光路图选择合适的光学元件及镜架。BS最好采用分束比可连续调节的渐变分束镜。成像透镜L选用大相对孔径的照明物镜，以增大物光强度和再现像的清晰范围。

2．调整光路

选择其中一条光路按照光路图拼搭和调整光路。通过移动反射镜调整参考光的光程，使参考光与物光的光程差接近于零。物光与参考光的夹角不要太大，一般在30~40°之间。全息干板H应位于物体的共轭面(即成像面)上。物体像的大小可通过调整物体和全息干板的位置来控制。最好将物体置于两倍焦距处，使之1:1成像。以防止像的失真。

3．调整光束比

根据物体的反射性能，通过调节分束镜BS，使参考光与物光的光束比为2:l~4:l。 4．曝光记录

在暗室中裁片、装架，稳定一分钟后进行曝光。曝光时间10s左右，显影时间与定影时间可根据室温相应调整，即得到吸收型像面全息图。

5．漂白处理

为了提高衍射效率，用R10漂白液(A液、B液l：l配制)进行漂白处理，把黑色部分消除后再稍做浸泡，水洗数分钟后凉干，即得到相位型像面全息图。

6．像全息图再现像的观察

本实验光路采用发散的球面波作为参考光照明记录，再现时可以用一个灯丝稍集中的溴

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钨灯，按记录时参考光的方向照明。记录时也可改用平行光作为参考光，此时须加一个准直物镜用平行光再现，也可直接用太阳光再现。像面全息图可用白光宽光源再现，再现像是消色差的，位于全息图平面上(二维物体)或跨立在全息图平面上(三维物体)。

六、思考题

1．像面全息图的再现像、像全息图的再现像和物体的像三者有何区别?

2．现有一张某物体的菲涅耳全息图，试利用它来制作该物体的像面全息图。要求画出原理性的光路图，并叙述制作步骤。

3．试设计一个拍摄反射像面全息图的光路。

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实验三 全息资料存储

一、实验目的

1．掌握傅里叶变换全息图用于资料存储的原理及光路。 2．学会拍摄傅里叶变换全息图，及观察其再现图象。 3．了解全息资料存储实验中对光路中各元件的要求。

二、实验原理

由于全息术是一种包括记录和再现的两步成像技术，只要将这两步过程以空间信号的形式写入和读出，全息图就成为一个图文资料的存储器。全息存储技术分有透镜的傅里叶变换全息存储和无透镜的傅里叶变换全息存储两种。

先简单介绍的是一种利用无透镜傅里叶变换全息术实现全息资料存储的方法。所谓无透镜傅里叶变换全息术是指有一定尺寸的物与全息图之间为有限距离，但不用傅里叶变换透镜，而将参考点光源与物放在同一平面内，虽然物的衍射波是菲涅耳衍射，然而获得的干涉条纹却是被调制的杨氏干涉条纹，将这些干涉条纹拍摄成全息图。

本实验实际采用的是有透镜的傅里叶变换全息图实现全息存储，由现代光学原理知道，透镜具有傅里叶变换性质，当字符片置于透镜的前焦面上时，在透镜的后焦面上就得到物光波的傅里叶变换频谱，形成谱点，其线径约为1mm，如果再引入参考光到频谱面上与之干涉，便可在该平面记录下物光波的傅里叶变换全息图。拍摄成功后，挡住物光，当我们用一与原参考光光束方向一致的再现光束照射这个点时，便能再现出原来的成像光束，从而在像上得到原字符片的再现象。

三、实验光路

全息资料存储有多种光路，可以根据要求自行设计多种光路，也可以参考以下两种光路，在下面两种参考光路中变换透镜L可用照相机镜头代替，镜头F数（f/D）要小，光圈调至最大。光源可用5mW激光器。

参考光路一：

光路说明：记录光路如图3-1所示，由激光器输出的光束给全反射镜M1转折射到分束镜BS，BS将光分成两束，透过的一束再经反射镜M2偏折，打到显微物镜L0上，由L0和

Lc将光变为平行光束。平行光束射到输入平面P上（“光学信息”四字底片），P位于傅里叶

透镜物方焦平面上，当物光穿过字符片的透明部分时，将会发生衍射。待存字符上各点发出的衍射光经过傅里叶透镜后，将会聚在傅里叶透镜的像面上。如果在傅里叶透镜的像方焦平面上放上全息干板，并且将由BS反射的另一束光（参考光）经反镜M3反射后引入到全息干板上，物光与参考光在全息干板上相干叠加，就能把物光所携带的信息记录在一个直径为1.5mm的点上。

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