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鑒于此,來自比利時列日大學的研究團隊 Marc Georges 等人總結了熱紅外波段、太赫茲波段的數(shù)字全息技術研究的應用與挑戰(zhàn),以“Holography in the invisible. From the thermal infrared to the terahertz waves: outstanding applications and fundamental limits”為題在 Light: Advanced Manufacturing 發(fā)表綜述文章。
該綜述文章主要探討了肉眼不可見的長波紅外光(如 7 μm 到 15 μm范圍)和太赫茲波段(如 300 μm 到 3 mm范圍,即 1 到 0.1 THz)的數(shù)字全息技術,并給出了其相比于可見光全息技術的特點與現(xiàn)有的挑戰(zhàn)。
1.波長對干涉圖樣記錄相機的參數(shù)影響。由于更大波長形成的干涉圖樣的散斑或條紋間距較大,所用的 CCD 或記錄相機的像元間距較大(如 17 μm,而可見光用的相機的像元間距為 4 μm),因此對于較大尺寸的物體(如 2 m x 2m),長波全息技術具有更大的離軸角度(off-axis angle)。然而,受限于衍射極限,其復現(xiàn)圖像時的橫向分辨率也會降低 1 到 2 個數(shù)量級,為了更清晰的復現(xiàn)原物體,需要將物體與相機的間距拉近。對于 THz 波段,甚至縮小到 5 cm(挑戰(zhàn))。
2.相位測量與分辨率。無論是可見光全息技術還是長波長全息技術,所記錄的干涉圖樣變化可用于計算傳輸波的相位變化。由于相位差與光程差有關,因此常利用相位差大小檢測兩次測量中物體發(fā)生的形變大小(會產生光程差)。通俗地講,采用不同波長相當于采用不同精度的尺子。可見光“尺子”的精度高,但量程小,對于產生較大形變(如 50 μm)的物體,可見光產生的干涉圖樣過度密集,無法較好地呈現(xiàn)出形變的信息。利用長波長“尺子”,雖然測量精度降低,但量程大,能夠滿足較大形變的測量,通過數(shù)字全息技術,可用于如大面積輪胎形變、太空用機身形變等應變的實時監(jiān)測。
3.反射類型。當物體表面的粗糙度遠小于工作波長時,光波入射到物體表面會形成鏡面反射,當物體粗糙度遠大于工作波長時,則形成散射,記錄的干涉圖樣也為散斑(這是全息技術計算中所需要的)。然而,某物體的粗糙度對于可見光而言可形成散射,對于長波長,特別是 THz 波段時,卻容易變成鏡面反射,加大了如拋物面等物體的物體波收集的難度(挑戰(zhàn))