淺談激光全息照相技術(shù)及其應(yīng)用

全息照相技術(shù)起源于二十世紀(jì)四十年代，英國科學(xué)家伽佰第一次獲得了全息圖及其再現(xiàn)像，為全息術(shù)的發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。十幾年后激光的出現(xiàn)，為全息提供了相干性很好的光源，激光全息照相技術(shù)得到了飛速的發(fā)展和廣泛的應(yīng)用。從80年代激光全息技術(shù)傳入我國并發(fā)展于防偽領(lǐng)域，90年代為激光全息防偽的鼎盛時(shí)期。我們應(yīng)用最多的激光全息圖像是激光彩虹模壓全息圖，下面淺談一下激光彩虹模壓全息圖的相關(guān)技術(shù)原理。
一、激光全息照相技術(shù)
激光全息照相技術(shù)用途最廣泛的是用來制作彩虹全息圖，其制作過程分三階段來完成，即激光全息照相母版制作、電鑄金屬模壓版、彩虹全息圖模壓復(fù)制。在這里，我們對這三階段分別進(jìn)行簡單介紹。
1、激光全息照相原理
激光全息照相是指用激光干涉的方法將我們需要的物體圖像信息記錄于感光載體上，再經(jīng)過光的衍射等技術(shù)處理形成在可見光下也能再現(xiàn)的彩虹全息圖的過程。簡單的說，激光全息照相就是干涉記錄和衍射再現(xiàn)。
干涉記錄 激光器發(fā)出的相干性很好的激光束經(jīng)過分光鏡分為兩束光，一束光被稱為參考光，經(jīng)過反射鏡、擴(kuò)束鏡后照射在感光載體上（一般是光致抗蝕劑的光刻膠版）；另一束光被稱為物光，經(jīng)過光學(xué)鏡組后照射在物體上，經(jīng)過物體反射后的物光攜帶著物體的光信息，與參考光相遇在感光載體上，并在感光載體上形成干涉條紋。這個(gè)干涉條紋記載了我們拍照物體的全部信息，包括光強(qiáng)信息和位相信息。這個(gè)感光載體經(jīng)過顯影、定影，就是我們拍攝的激光全息照片。這種照片在普通光照下是看不見圖像的，只有在激光參考光束的照射下才能看見全息圖像。要想在普通光源條件下也能欣賞到精美的全息圖，就必須進(jìn)行第二步的拍攝過程，即衍射再現(xiàn)。
衍射再現(xiàn) 激光器發(fā)出的光一分為二,一束再現(xiàn)光束(也就是二次拍攝的物光束)照射在第一步中得到的激光全息照片上,并在激光全息照片前面放一塊開有水平狹縫的擋板,透過激光全息照片的再現(xiàn)光束穿過狹縫,照射到另一塊新的感光載體上,并記錄了激光全息照片的光信息；而另一束參考光與再現(xiàn)光相遇在新的感光載體上，也形成了含有光信息的干涉條紋。這塊已經(jīng)曝光后的感光載體經(jīng)過顯影、定影等處理后得到的全息照片，就是可以在普通光源下直接欣賞的彩虹全息圖。
為了得到高質(zhì)量的彩虹全息圖,在我們?nèi)⒄障鄷r(shí)必須滿足三個(gè)條件:第一，采用相干性很好的光源，激光正是這樣的相干光源；第二，拍照時(shí)物光和參考光的光程差要越小越好，這兩束光的光強(qiáng)比一般要控制在1：1～1：10之間，兩束光的夾角一般控制在30°～60°改變兩束光的夾角，可以得到不同色彩的圖像；第三，拍照系統(tǒng)和環(huán)境必須穩(wěn)定，激光器、光學(xué)鏡頭、被拍物體、感光載體都應(yīng)該固定在一個(gè)防震平臺上，如果是氣墊防震平臺效果更好，拍照期間要避免拍照室內(nèi)空氣流動和溫差變化，在拍照室的周圍應(yīng)該挖有一定深度的防震溝，防止外部環(huán)境的震動影響光路的變化。
這樣得到的彩虹全息圖不能大量復(fù)制，在工業(yè)生產(chǎn)中引進(jìn)模壓工藝來進(jìn)行大批量復(fù)制。在模壓之前我們要準(zhǔn)備制作較多的模具，這些模具我們稱為模壓版，制作模壓版的工藝叫電鑄。
2、電鑄模壓金屬版的工藝
激光全息照相得到的是一塊表面刻有彩虹全息圖的光刻膠版（玻璃板基的感光載體），從微觀上看是浮雕型的凹凸溝槽，它含有物體的光強(qiáng)信息和相位信息，我們要復(fù)制它也就是要完全復(fù)制相同或相反的凹凸溝槽。這個(gè)過程分兩個(gè)階段來完成：
第一，將光刻膠版上的圖文信息（凹凸溝槽）復(fù)制到金屬鎳版上。這個(gè)過程又分四步：（1）光刻膠版表面清潔處理。為了后面銀鏡反應(yīng)的順利完成和銀層牢固，必須要清除光刻膠層表面的油污和雜質(zhì)，由于光刻膠（光致抗蝕劑）在堿性環(huán)境下易溶解，所以必須用中性洗滌劑清洗，并用無離子水沖洗干凈。（2）光刻膠版表面敏化處理。用氯化亞錫溶液處理光刻膠表面，在其表面形成均勻分布的亞錫離子，這些亞錫離子就是銀鏡反應(yīng)中的反應(yīng)中心。（3）光刻膠版表面銀鏡反應(yīng)，也就是在光刻膠版表面通過化學(xué)的方法鍍上一層細(xì)膩均勻的銀層（3～5μm），使其表面金屬化，可以作為下一步電鑄中的電極。（4）電鑄復(fù)制。將金屬化的光刻膠版放在電鑄槽中作為電化學(xué)反應(yīng)中的陰極，金屬鎳塊作為陽極，電鑄液一般是氨基磺酸鎳，經(jīng)過一定時(shí)間的反應(yīng)后，在陰極表面形成一塊金屬鎳版，這塊鎳版與光刻膠版嚴(yán)密偶合，凹凸溝槽完全相反，經(jīng)過剝離后這就是一塊與光刻膠版完全相反的模壓母版。
第二，由模壓母版復(fù)制

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