脉冲夹层全息照相术

本文介绍一种利用夹层全息照相术与脉冲激光器相结合的新方法。在特制办全息照片旋转支架上，夹在一起的两块感光板在激光器的双重脉冲运转期间通过狭缝进行曝光。这两个脉冲间的间隔小于1亳秒。然后，在一个鉴定支架上，一块板相对于另一个旋转，结果由这两个脉冲形成的象迭加在一起。这时，将两块板粘合在一起。如果将乳剂分开，那末在两脉冲之间物体倾斜所引起的条纹可在再现时使夹层全息照片作类似的但大得多的倾斜而得到消除。甚至倾斜的方向——向前或朝后——都是这样确定的。     

脉冲激光全息照相术

在用连续波激光摄制全息照片时,物体的位置往往是固定的,物体移动应不大于光波长的几分之一。这种对于记录高空间频率全息照片所必需的物体高稳定性,使得连续波激光不能用来摄制活动物体的全息照片。但是只要缩短全息照相的曝光时间,那么对于物体的稳定性以及机械或空气的扰动的存在都毫无关系。本文讨论的脉冲激光源,其输出能量足以在几十毫微秒内进行全息底片曝光。利用完善的工艺和恰当措施,用这种脉冲激光便可摄制迄今尚不能取得全息象物体的全息照片,这些物体有如枪弹、液体射流、大气悬粒、飞虫(见图1)和人。物波的重现通常采用连续波He-Ne激光。     

红宝石脉冲激光全息照相术

本文介绍了全息照相发展的简要历史,全息照片的基本特点,全息照相的基本理论,几种基本的脉冲全息照相的方法,用于脉冲全息照相的红宝石脉冲激光器以及脉冲全息照相的一些应用和存在的问题。一、全息照相发展概况     

全息照相脉冲

五年前研究人员梦寐以求的既大、又好、又亮,而且具有无限广阔的用途的全息照片,正成为某些实验室研究手段的惯用部分。第一个而且仍将是最广泛地用于全息照相术的激光器是连续波气体激光器。这种激光器小型、廉价、使用简单,不过它们也给实验者带来某些困难。     

高速全息照相术

高速照相作为高速现象的分析手段发展起来。人眼有视觉暂留效应,使观察高速运动物体受到了限止,要详细认识变化情况是不可能的,于是就需要高速照相。     

声学全息照相术

声学全息照相术中最引人注目的是巳研究过多种全息照相探测器方案。从各种探测方案得出多种成象器件，对医疗诊断、工业检验、水下研究和地质勘探等领域有贡献。两种最成功的探测器是液体表面接收器和扫描的压电接收器，前者提供成帧速率在100帧/秒以上的瞬时实时成象，后者广泛地用于压力罐检验。     

全息照相术用于测试

虽然在联机无损检验中很少采用全息术，英国马可尼公司空间与防御系统分部最近却安装了这样一种系统，用来检验沉浸硬焊组件。据说全息照相法费用比普通超声试验设备贵一倍，在诸如冷却板层间的散热片会使超声波散射的这类应用中，它的效果会更好些。这种系统是与国家物理验室合作研制成的,虽然该室和原子武器研究所等一、两个机构也有类似的设备，这种系统却是第一台运转的联机全息照相试验装置。     

高密度全息照相术存贮

日本日立制作所发展了一种能高密度地记录数字和模拟这两种信息的激光全息照相术技术。在这种存储中,能在约φ1毫米大小的全息照相底片上记录八开纸那么大的原图。     

染料激光全息照相术

美国海军水下系统中心关于染料激光全息照相术的早期实验系以不同波长拍摄活的物体的全息照片。谢詹科（Peter Shajenko)在华盛顿举行的电子装置会议上作报告时,谈到海军水下系统中心的水下全息照相术的工作。用可调染料激光器选择在海水中具有最大透射系数的波长,能在海水中在两个波长上拍摄双曝光全息照片,显示出物体的等高线轮廓条纹,从而确定物体的大小和形状。生物全息照相的干涉量度可在将来测量激光和活机体或细胞的选择性相互作用所产生的微小变化。     

全息照相术的趋向

一九四八年五月，《自然》杂志上出现了一篇题为“新的显微原理”(Gabor作于1948)的短文。这是全息照相历史的朴素开端：它终于向全世界提供了一种现实的三维照相法，给科学家和工程师提供了二种有力的多用途工具，并使发明者获得诺贝尔奖金。最近几年，无论科学家或是律师，在他们有机会看过由全息照片产生的三维图像后，他们都被吸引了。     

全息照相术及其实践

本文讨论了什么是全息照片以及如何制得全息照片,并介绍了如何确定某种全息照相系统是否有效的详细过程。特别着重讨论了条纹图案的形成,因为条纹的清晰度决定了全息照相术的要求与质量。还讨论了几种全息照相系统,指出它们各自的优缺点,同时介绍了所需要的光学元件。     

医用声学全息照相术

在1970~1975年间曾出现一次将超声成象术应用到临床医学的高潮。当时应用频率范围为1~10兆赫的超声能量发展了多种成象技术。今天这些应用主要属于脉冲回波技术的范畴，如腹内显象法和用于产科的Β-扫描截面显象法，用于脑回波摄影术的Α-扫描，以及用于心动回波描记术的M-扫描。一种叫做多普勒超声的特殊脉冲回波技术在测量血液流动的应用上与日俱增。在Erikson最近的文章里对于超声在医学上的应用增长情况有很好的述评。     

脉冲激光器在全息照相方面的应用

在大多数情况下,高速现象的全息照相需用红宝石激光器来记录全息照象底片。本研究所在研制‘全息照相机’——光学系统方面已取得结果,用它来弥补普通Q开关红宝石激光器光源在空间和时间相干性方面存在的局限性。现已制成了具有透射和反射双重作用全息照相的全息照相机。以前的一种全息照相机已被用于对液体火箭发动机的燃烧现象进行全息照相,包括一个直径为18吋,推力为25,000磅的一个火箭发动机。同时它还可用来记录飞行导弹,空气动力尾流(经过全息照相干涉),放电等离子体等。     

脉冲全息照相(实验室的装置)

1947年P.D.盖伯首先提出全息照相,即“无透镜的照相”或“波前再现照相”。在六十年代初激光器的发展提供高强度高相干性的光源,使得原有的全息术固有特点得到实用之前,全息照相仍是实验室的珍品。在实验和理论方面发展激光全息照相十年之后的今天,很多技术得到发展,这就有利于把激光全息照相应用在非破坏性试验、应力分析、冲击和液体流动现象以及需要测量很小的物理畸变或变化(光波长量级)的其他场所。对于全息照相特别要进一步研究激光器本身以改进功率、相干性和轻便。虽然在生产线上全息检验仍不能普遍的出现,但全息照相已移出全息实验室进人到产品研究实验室,甚至到车间。本文简单叙述全息相干技术概念,得出一般应用的依据,并叙述利用Q调红宝石激光器本身的特点作全息光源,举出几个脉冲全息照相应用的例子。     

喷射现象的全息照相术

为了观测喷射现象中各个粒子在空间的分布以及粒子的形状和大小,我们应用了几种不同的全息照相光路,进行了实验分析.(1)透射式离轴全息照相光路照相时,把激光分为两束,一束用来照明物场,另一束则充作参考光,如图1所示,由物场中粒子散     

全息照相术检查矿井安全

美国亚拉巴马大学的Park于今年6月份公布了利用全息干涉条纹来计算岩石块应力和应变特性以确定矿井安全的方法。这种新方法仅需2~3分钟时间,而传统方法最少也得化4小时，每次试验成本大约1美元，而传统方法需20~30美元。     

全息照相术的工业应用

全息照相无损检验的新发展重新提起了人们对工业应用之兴趣，这些发展包括具有较长相干长度的激光器，新的共振腔设计、以及采用特殊Q开关技术等，它们为全息照相无损检验开辟了新的应用领域。     

从展览会看全息照相术

自从对三维激光摄影术的大规模支持失败以来，只有少数图像研究者仍设法用这种新方法工作下去。他们取得了一些进展，而且激发起新的、增长的兴趣，这样，今后两年内看到全息照片的人可能比过去十年中看到的人的总数还多。     

层叠式体积全息照相术

体积全息照相通常通过将光敏物质曝光在干涉光下得到。阿拉巴马大学的研究人员另辟蹊径,通过层叠二进制光栅,每次产生一径束来形成体积全息。二进制光栅之间的间隔代表布喇格平面。一个典型的全息照相包含3个高反射率的TiO2光栅,用SU8(一种低折射率聚合物材料)相互隔离。底部光栅置于玻璃基底上。整个制作过程中最具挑战性的便是光栅层之间的间隔。要获得合适的间隔,采用了一种针对接触面准直器的高精度层准直技术,该项技术利用了制造于底层上的光栅和照相复制光栅之间的衍射。这样,间隔便极易控制在100nm公差范围之内,但是层间距还不能非常理想地控制。     

用于全息照相的脉冲红宝石激光器的进展

在全息照相中很早就采用了脉冲红宝石激光器,最近在技术上又获得了重大的进展。用温度控制的多种标准具来增加相于长度,用生长较好的红宝石晶体来改善光束的均匀性。在无损相干特性的情况下所获得的脉冲宽度减至2.5毫微秒,因而提供了一个较短的全息照相的曝光时间。红宝石激光器容易出现多脉冲,脉冲间隔达2微秒。目前较大尺寸的红宝石晶体适于获得较大的能量输出而不会达到破坏阈值。现在,脉冲红宝石激光器摆脱了封闭的“O”形结构的束缚,从实验推广到了极重要的工业领域。