彩色全息制版常用光源及其选择

由全息的特点可知，全息制版的特点是通过参、物光的干涉记录三维物体的真实像。然而在全息记录过程中，从三维物体不同部位表面散射和反射的光由于物体的深度不同，到达全息干版时的光程也不同，当其与参考光波干涉时，两者的光程差将在很大的范围内变化。所以要求记录光源有较长的相干长度，即较好的时间相干性；而且为了能把具有较大空间分布范围的物体记录下来，要求照明光束在较大横截面内各光线间是相干的，即要求光束具有较好的空间相干性；此外，为了满足全息记录所需要的时间和空间相干性，在全息记录系统中往往将光束分束后稍加扩束，用作参考光波和物体的照明光波，这就要求光源的能量在空间有较高的集中度。目前，可以满足这些要求的尚只有激光器，其他普通光源无法满足这些条件。因此至今，记录三维物体的全息图只能用激光，采用白光记录全息图还只限于二维物体。
全息制版常用的激光器
激光器的选择
一般用全息干版记录三维物体的全息图可用he－ne激光器。拍摄景深大的物体可用长相干长度的he－ne激光器。用重铬酸盐明胶作记录介质时最好用输出波长为400nm 的ar+激光器，而选用光致抗蚀剂则应选用输出波长为441nm的 he－cd激光器或输出波长为457．9nm 的ar＋激光器。如拍摄活动物体的全息图，则需要用脉冲激光器。
全息常用的激光器见表1。
名称
输出波长/nm
输出功率/nw
输出方式
激光管长/m
he-ne激光器
632.8
632.8
339.0
1～5
10～100
～20
连续
0.3～0.5
1.0～2.0
～1.0
he-cd激光器
441.6
325.0
1～50
连续
1.0～2.0
ar+-cd激光器
636.0
635.5
533.7
537.8
441.6
30～50
连续
1.0～2.0
ar+激光器
457.9
476.5
488.0
496.5
501.7
514.5
1～18
连续
0.3～20
kr+激光器
476.2
530.9
568.1
647.1
676.4
752.5
连续
0.2～20
红宝石激光器
694.3
连续
0.3～20
nd3+yag
1060.0
脉冲
虽然大自然中物体的颜色色彩缤纷，变化多端，然而根据颜色的视觉理论，视网膜上有三种感色的锥状细胞，分别对红、绿、蓝（r、g、b）三种颜色敏感，我们把这三种颜色称为三原色。研究表明，自然界中变化多端的各种色彩原则上都可用三原色按不同比例混合而成。这种不同的比例反映在照相材料上，则为不同的灰度等级。彩色胶印印刷，就是将不同灰度等级的记录介质转化成由大小不一、疏密不匀的网点所构成的印版，然后以四原色或多色套印，再现出原稿的层次和色调。虽然彩色全息印刷在再现原稿的色彩方面与彩色印刷有着截然不同的方式，前者是通过黄、品红、青、黑油墨以色料减色法再现原稿，而后者则以红、绿、蓝三原色色光的加色法再现原稿色彩的，但是，除了它们在复制过程中的具体工艺技术上有很大差别外，以三原色分解原稿和以三原色叠加再现原稿色彩的原理是一致的。所以，记录物体的真彩色全息图时应选用白色激光器。研究表明，三原色可与三种纯光谱相对应，为此国际照明委员会制定了三原色标准。1931cie－rgb真实三原色表色系统规定：红原色的波长＝700.0nm,绿原色的波长为＝546．1nm，蓝原色的波长为＝435．8nm。1964ciergb系统规定：红、绿、蓝原色则分645．2nm、526．3nm、444．4nm。全息记录需使用激光器，现有激光器的输出波长与三原色波长一般不符，故只能选用比较接近的波长。例如，可用k＋白色激光器或ar＋－cd激光器作为三原色激光源。根据目前激光器工业的现状，适合于全息制版的激光输出有以下几组波长供选用（如表2所示）。
表2 彩色全息用三原色激光波长
组
波长/nm
激光
颜色
组
波长/nm
激光
颜色
1
647.1
520.8
476.2
氪
氪
氪
红
绿
蓝
5
632.8
514.5
477.1
氦－氖
氩
氩
红
绿
蓝
2
647.1
520.8
441.6
氪
氪
氦－镉
红
绿
蓝
6
647.1
514.5
488.0
氩－氪
氩－氪
氩-氪
红
绿
蓝
3
632.8
514.5
488.0
氦－氖
氩
氩
红
绿
蓝
7
636.0
635.5
533.7
537.8
441.6
氦－镉
氦－镉
氦－镉
红
绿
蓝
4
632.8
532.0
488.0
氦－氖
nd:yag
氩
红
绿偏黄
蓝
选择的原则主要从色彩的真实感考虑，应该使三种波长在x-y色品图（图2）中所占的三角形面积为最大，同时要考虑到诸如激光器输出功率等其他因素。例如表2中第三组（图2中实线三角形）、第二组（点线三角形）和第五组（图2中虚线三角形），从色品图来看第二组占优，且黄较丰富；而从输出功率方面来看，由于477．1nm波长的功率比488．0nm的功率小得多，则第三组较合适。此外，也要根据实验室的条件来选取合适的三原色激光波长。
用三基色激光记录时，有三个全息图重叠在一张干版上。如果仍用三基色激光沿参考光的方向明该全息图，则有九个组成原始像的衍射光波。其中红、绿、蓝三个波长对各自颜色光波形成的全息图的三个衍射光波在同一方向，并产生和物体颜色相同的真彩色虚像。而它们对不同颜色光波形成的全息图共产生六个方向不同的衍射光波，造成了再现像的色串扰。因此，真彩色全息的关键之一是消除色串扰。
图 1932cie色品图


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