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本文综述了粒子场激光全息照相的发展历史,阐述了粒子场激光全息照相的目的和意义;围绕获得再现质量良好的全息图的照相条件,进行了较深入的理论和实验研究。 一、从理论上,本文对激光脉宽与粒子横向和纵向运动速度的关系进行了研究,数值计算了激光脉宽和粒子场速度的关系,并对粒子直径与干板分辨率、干板尺寸的关系,以及谱线宽度对再现效果的影响进行了理论分析。同时,结合理论和实验,确定了获得好的再现效果需要的激光能量的范围,得到干板的黑密度应在1.6附近的结论。本文还详细讨论了高斯光束对记录和再现的影响。 二、重点研究了照相远场距离和粒子场全息图条纹对比度的关系。本文首次从模拟实验中得到天津Ⅲ型干板响应对比度的最小值(约为0.025),以及不规则粒子获得较清晰再现像的远场数的上限值(约为30),为实验中确定物场与干板的距离提供了依据。同时,对小远场数下粒子再现场的对比度进行了数值计算,给出了再现场对比度与激光能量的定性关系。实验证明,远场数在5以上时,再现场的背景干扰才可以忽略。 三、从波动光学、几何光学两个方面同时分析了4f系统对粒子场全息图的转移原理,并分析了f1=f2和2f1=f2的4f系统传像后粒子场中粒子间相对距离的变化。由于所研究的粒子非常小,本文首次研究比较了这两套4f系统对小粒子衍射光信息通过能力的差别,得出物场摆放在2f1=f2的4f系统中的最佳位置应当是在第一个透镜之后某一距离处的结论。另外,本文还对不同放大倍数4f系统的记录和再现情况作了比较全面的研究,并数值分析了不同放大倍数下4f系统的再现场的对比度和最佳干板黑密度的差别,结论是:采用放大的4f系统,会增大记录条纹的对比度、增加记录景深;干板的最佳黑密度值减少,相应的透过率将增大。 四、以圆形粒子为例,本文详细计算了在干板记录不同次瓣数目的情况下粒子再现场的光强分布的差别,通过与实验结果比较,验证了理论分析的正确性。此外,分析得出再现平面就是粒子边缘对比度最大的平面的结论。还有,本文研究发现,从再现面的粒子的强度分布可以判断干板记录全息图的情况,这为改进洗像工艺提供了初步的依据。