体全息光栅成像的基本光栅分析法

　　体全息光栅是体全息成像系统的主要成像元件,体全息光栅按其光栅矢量的特征可分为周期型和非周期型两种.周期型体光栅的光栅矢量在全息图体积内为恒定值,可以由两束平面波干涉形成.非周期形体光栅的光栅矢量在全息图体积内随位置而变化,可以由一束球面波与领一束平面波或者两束球面波干涉形成.体全息成像系统采用的PR体全息光栅是周期型体光栅,而SP体全息光栅则是非周期型体光栅.因此,可以利用耦合波理论,以及基元光栅叠加原理,研究体全息光栅的衍射成像特性.

　　下面采用耦合波理论并结合周期型基元光栅叠加原理,描述两束光夹角对所记录的非周期型体光栅深度选择性的影响,以及球面参考光体全息成像系统和平面参考光体全息成像系统深度选择性的差别.

　　由一束球面波和一束平面波或者两束球面波干涉形成体全息光栅,其光栅间距在全息图体积内的不同位置处是不同的,可以称为非周期型的体光栅.实际上,非周期体光栅可看作多个具有确定周期的基元体光栅的叠加,因此可以利用各基元体全息光栅的衍射特性,叠加得到非周期体全息光栅的衍射特性.

　　光束照射在物体上,各物点发出的物光波通常具有曲面形状的波前.从位于距离透镜焦点△z位置处的点源发出参考光波,如果体全息光栅由该曲面参考光波前与平面信号光波干涉形成,体全息图光栅平面的去向是沿着全息图变化的.若物体成像重构的探测光波与此曲面参考光波完全相同,则探测光波在整个全息图上均满足布拉格匹配条件,因此可实现高衍射效率成像重构.反之,如果照射到体全息图的成像探测光波具有不同于原曲面参考光波的波前形状,如使用平面波探测光,则只有少部分的探测光波前满足体全息光栅匹配条件,可以被选择成像重构,导致成像重构时衍射效率低并且信息有缺失.