摘 要：全息照相是利用光的干涉现象来实现的，它用激光作为光源，通过全息记录和再现过程实现。全息照相与普通照相相比有着许多显著的优点，它既记录光波的振幅，又记录位相的全部信息。另外还相应的出现了微波全息、X光全息和超声全息等新技术，全息技术已发展成为亟待光学的一个新领域。本文主要介绍了全息照相的原理及全息照片的获取方法。
关键词：全息照相；光干涉；激光
中图分类号：O438.1 文献标识码：A 文章编号：1674-7712 （2014） 24-0000-01
一、全息照相概述
所谓全息照片就是一种记录被摄物体反射（或透射）光波中全部信息的先进照相技术。光学全息照相是通过三维物体进行全息照相并再现其立体图像。本文是通过两支光纤来传输激光而实现两束光进行干涉，从而在干板上形成干涉，而达到感光。全息照片不用一般的照相机，而是用一台激光器。激光束用分光镜一分为二，其中一束照到被拍摄的景物上。另一束直接照到感光胶片即全息干板上。当光束被物体反射后，其反射光束也照射在胶片上，就完成了全息照相的摄制全过程。
二、全息照片的获得
普通的照相方法只能记录物体表面各点发出的光或反射的光的振幅（强度）分布，不能记录光波的相位信息，所以只能显现出被摄物体的平面像，不能反映被摄物体表面凹凸及远近的差别，所以并没有立体感。全息照相则是利用光的干涉把光波的振幅和相位信息同时记录在感光底板上，所以可以再现出被摄物体的立体图像。全息照相的相干光波可以是平面波，亦可以是球面波。本文以平面波为例浅析说明全息照相的形成原理。这里要提出的是两列波相干涉必须是同频率的相干平面单色光波。而同长度的并列的双路光纤能很好传输同一个激光器射出的光波，很容易实现这一干涉条件。
光干涉的理论分析指出，干涉图像中亮条纹和暗条纹之间亮暗程度的差异（反差），主要取决于参与干涉的两束光的强度（振幅的平方），而干涉条纹的疏密程度则取决于这两束光位相的差别（光程差）。全息照相就是采用干涉方法，以干涉条纹的形式记录物光波的全部信息。由于利用光的干涉进行全息记录，就要求光源满足相干的条件。一般使用相干性极好的激光作为光源拍摄全息照片的光路如图1所示。
图1 全息照相装置图
由图1可以看出，从激光器出来的光线，经过光纤的固定端进入两条光纤。一条是作物光，照射在物体上后再反射到干板上；另一条是参考光直接投射到干板上，将在干板上产生干涉。两根光纤的固定端与激光器耦合，两根光纤的自由端出射均匀的圆光斑，出射物光与参考光线的光强比，可以通过调节耦合处光纤端面与激光束的相对位置来实现。根据物体反射光的强弱，可以选择物光与参考光之比大致在4：1至10：1之间。由于两条光纤长度相同，因此只需要考虑光在空气中传播的距离，以控制两路光线的光程差。曝光时间大约为10秒左右，经过显影、定影处理后，就成为全息照片。全息照片要在物光纤的出射光束下才能再现，即可看到清晰地全息图。为了提高观察效果，这时可以把激光束尽可能耦合进物光纤中射到全息图上，进行观察。
三、全息照片的获取过程分析
首先要强调的是全息照片必须在暗室中进行。除曝光定时器电源外，其他仪器及附件均放在同一个全息台（或较稳定的桌子）上。接下来打开激光器，出现激光。然后将光快门的连线接到曝光定时器的接线柱上，打开定时器的开关，调节曝光时间并按下复位按钮；将定时、对焦开关倒向对焦。此时快门打开，调节快门高低及左右使激光很好的穿过快门。然后摆好各支架位置，在干板架放上一毛玻片（相当干板）。再将光纤固定端及底座移至快门处，调节光纤固定端的高低使激光通入光纤，并且使耦合出两束光的需要比。调节光纤自由端的位向，使参考光投射到毛玻璃中心处。参考光纤自由端到干板处的距离宜控制在10cm～16cm内，物光纤头到物距离宜控制在8cm～14cm。将开关倒向定时，取掉毛玻璃。接着关掉暗室灯，划好干板。放入干板架上，待3分钟后，按曝光定时器启动按钮。待曝光结束，将干板放入显液盘里进行显影。显影时间要根据经验而定（一般控制在3～5分钟）；将干板从盘中用夹子取出，在清水中清洗后放入定影盘内定影，时间上可以长一些（5分钟以上），定好后从定影盘中取出放入清水冲洗全息片。最后打开暗室灯，用吹风机吹干全息片。以上就是全息照片的获取全过程。
四、全息照相的再现方式
将全息片放在干板架上，用物光照射到全息片上，移动干板底座，找到最清晰的全息图形，如图2。
图2 全息照片的再现观察方式
五、获取过程中的注意事项
在拿干板时，注意药面不要用手指抓；放干板时，药面应向在迎光方向；在使用光纤过程中为防止光纤折断或拉断，不能用力折、拉，要注意光纤头端面的保护，防止划伤或污染，不用时可以用镜头纸封好加以保护。
六、显影液及定影配方
（一）显影液配方：D—19高反差强力显影剂（全息用）、水（800ml t=50℃）、米吐尔（2g）、无水亚硫酸钠（90g）、对苯二酚（8g）、无水碳酸钠（48g）、溴化钾（5g）、加水至1000ml。
（二）定影液配方：F—5酸性坚膜定影液、水（700ml t=60℃～70℃）、结晶硫代硫酸钠（240g）、无水亚硫酸钠（15g）、醋酸（30%）（45ml）、硼酸钠（7.5g）、硫酸铝钾（15g）、加水至1000ml。
参考文献：
[1]龚勇清，何兴道.激光原理与全息技术[M].北京：国防工业出版社，2010.
[2]哈珀.科学鬼才：全息技术应用41例[M].北京：人民邮电出版社，2012.
[作者简介]贾强（1981-），男，讲师，研究方向：电工与电子技术。
