[发明专利]基于三次曝光技术消色差的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于三次曝光技术消色差的方法，尤其涉及一种基于三次曝光技术消色差的方法，属于多光谱成像领域。

背景技术

全息波导光栅利用光栅的衍射原理，将衍射光通过全反射原理，使其进入玻璃基底中形成波导进行传播，当遇到另一块光栅后，则同样通过光栅的衍射原理，从波导中出射进入人的眼睛。这样人可以透过玻璃观察到远处的景物，又可以同时观察由波导传输形成的图像。

全息记录按其物理意义可被称为波前的记录和重现，是1948年英国物理学家丹尼斯·盖伯在1948年提出的。盖伯从理论和实验上证明，用一个参考光波和物体的衍射光波(物光波)干涉，可以完全记录物光波的振幅和相位信息，并且由此干涉图可以对照明光波进行衍射，从而再现原来的物光波，及物体的像。

波前记录从光的干涉基本原理理论可知，双光束干涉的强度分布于两束光的位相差有关，等强度线即是等相位差线。如果一束相干光为简单光波(比如平面波或者球面波)，它在记录平面的位相分布为已知，于是干涉强度分布就和另一束的位相分布具有简单的对应关系。利用参考光和物光波的干涉可以实现对物光波位相的编码。

波前的重现是以全息图对再现光波的衍射为基础。为此，用一束相干光波照射全息图，如果再现光波就是记录是的参考光波，这正是原始物体光波的重现。对观察者来说，由全息图重现的物光波和从原始物体发出的物光波是没有区别的。

光在传播路径中，遇到不透明或透明的障碍物，绕过障碍物，产生偏离直线传播的现象称为光的衍射。惠更斯提出，媒质上波阵面上的各点，都可以看成是发射子波的波源，其后任意时刻这些子波的包迹，就是该时刻新的波阵面。惠更斯-菲涅尔原理能定性地描述衍射现象中光的传播问题。菲涅尔充实了惠更斯原理，他提出波前上每个面元都可视为子波的波源，在空间某点P的振动是所有这些子波在该点产生的相干振动的叠加，称为惠更斯-菲涅尔原理。

根据光栅的标量衍射理论，可得：

d(nsinβ_diff，k+sinθ_inc)＝kλ其中d为光栅的周期，k为衍射级次，n为波导介质的折射率，βdiff，k为波导中的第k级衍射角，θinc为入射角，λ为波长。

耦合波理论是从麦克斯韦方程出发，根据记录介质在有调制的情况下的电学或者光学常数，直接解出方程组，可以求出在各种情况下衍射效率。

耦合波理论假设接近布拉格角的单波长光入射到体积全息光栅中，只有两束光被假设出现在光栅中，一束为入射的参考光波，另一束为信号光波。只有满足或者至少近似满足布拉格条件的光波才会被考虑，其他的多级衍射或者强烈的违背了布拉格条件的将不被考虑。这些假设使得耦合波理论只对体积全息光栅适用。

物光波和参考光波相干叠加，在三维空间形成了干涉场，如果这些干涉场被厚的全息记录材料记录下来，则全息图上的干涉条纹则为三维干涉场的等强度面与记录材料的截面。一般全息记录材料的厚度大于干涉条纹空间周期，甚至全息材料的厚度超过50个条纹间距。这种情况下，平面全息图的衍射机理将不再适用，必须考虑全息图的三维特性，这种建立在三维模型基础上的全息图称为体积全息图。

当两束光从记录材料的同一侧入射时，再现时要在照明光波的透射方向观察，称为透射式体积全息图。如图记录光波分别从介质的两侧入射时，则在现实要从照明光波的反射方向观察，这种全息图称为反射式全息图。图中的虚线表示等强度面。对称记录的点基元体积全息图，其等强度面是一组与光轴平行或者垂直的平行等间距的平面条纹。

当照明光波进入体积全息图以后，将在全息光栅的每一个点处发生衍射，引起入射波和衍射波之间的能量耦合。因此描述照明光波在体积全息图中的传播，必须应用非均匀介质中的麦克斯韦方程和相应的边界条件。耦合波理论即是这样一种衍射理论，它通过求解非均匀介质中的麦克斯韦方程，从而得出不同类型体积全息图衍射效率的解析表达式。

由于全息光学元件有色差，所以用在波导成像中，产生的色差会影响所成像真实色彩的再现。L.Eisen等人提出了采用渐变折射率材料作玻璃基底，但此种方法在实现起来很困难。索尼公司的Hiroshi Mukawa等人提出了利用三层全息乳胶层，每一层乳胶分别对红绿蓝波长敏感，然后制作三层光栅，对光线耦合，实现消色差。但此种方法对制作工艺的要求极高，而且耗时，成本也很高。

发明内容

鉴于上述现有技术的不足之处，本发明的目的在于提供