飞秒激光干涉场用于数字全息记录的分析

摘要：本文通过计算机模拟研究了具有时域和空域高斯分布的飞秒激光脉冲的干涉场及其在飞秒数字全息技术中的应用。根据高斯脉冲的数学形式构建了两光束干涉的模型，并通过计算得到了二维干涉场的分布。在此基础之上，基于像面数字全息技术的原理，模拟了不同光束夹角下具有 Peaks 相位分布的物体的数字全息记录，得到了全息图并对其进行了相位重构。通过将再现相位与原始相位值得统计及对比，阐明了飞秒数字全息记录能力受到物光参 10 考光夹角限制即随着物光参考光夹角的增大飞秒激光全息图记录面积及再现相位的统计特性下降的现象。 

关键词：光学；飞秒激光脉冲；干涉；数字全息

0  前言 

近年来，随着飞秒激光技术的发展，飞秒激光脉冲全息技术得到了广泛的应用。相比于传统的脉冲激光器，飞秒激光脉冲宽度更短，具有了更高的时间分辨率和更短的相干长度。

目前，基于飞秒激光泵浦探测的数字全息技术[1]已被应用于研究光与物质的相互作用的超快过程[2]，由于能够探测同时到作用区域物质的振幅和相位信息，因此为作用机理的研究提供了重要的实验数据；基于飞秒脉冲短相干性的全息层析技术[3]为复杂形貌的测量提供了一个新的思路，有效避免了全息测量中散斑噪声的影响；飞秒全息加工技术[4]

已被应用于微光栅结构加工中，并且在衍射光学元件、集成光学领域具有应用潜力。尽管上述工作所获得的都是飞秒脉冲相干所生成的干涉场，但是目前在干涉场的特征描述和处理过程中仍采用了与连续激光干涉场相同的方法。实际上，由于飞秒脉冲激光具有极短的脉冲宽度，其干涉场的空间分布与连续激光也有所不同，而研究两者的共性和差异则对完善飞秒激光脉冲全息的应用非常关键，因此本文通过数值模拟对此进行了分析与讨论。

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