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全息印刷中频谱图像法加密防伪研究（七）

4．3 全息频谱密记光路设计及实验

使用傅立叶透镜变换全息制作频谱加密全息图光路设计如塑料造粒机进程酿成的污染又常常是中国环境污染的重要来源图4.3所示：

图中W1，W２，W３为全反镜；HM为分束镜；L1，L2为扩束镜；L3，L4，L5为准直透镜；A为透射加密暗记；H为记录干版。由He-Ne激光器发出的光经过HM分束：一束为物光，经L2扩束滤波，经L3形成平行光，照射到放置于傅立叶透镜的L5的前焦面上的透射密记A，再由L5会聚到其后焦面的干版W上；另一束经L1扩束滤波后，由L4形成平行光，通过光阑S形成平行参考光波达到全息干版与物光相干涉，这样就可已以记录下透射密记的频谱。

具体的实验操作及数据如下：

实喷灌机械验步骤为：

①按图4.3所示调整好光路。

②打开激光，等待一段时间。

③待激光稳定后，分别测量光强比与光程差并记录数据。

④在暗室条件下取出W2装上。

⑤曝光，控制好曝光时间在1分钟以内。

⑥取下全息干版W2，关掉激光之后经显影→停显→烘缸冲洗→定影→冲洗→漂白→冲洗→干燥后得到加密彩虹全息图W2` 。

⑦整理实验器材。

实验数据记录如下：

经实验可知：在后焦面的频谱分布集中在焦点附近的很小的区域里，由于本次实验采用普通透镜，存在焦面象差，使频谱面扭曲，透射密记为棱型格，尺寸为5cm×5cm。在焦面上，只观察到零级频谱，即一个2mm左右的亮斑。理论上应该各级频谱以辐射状离散的分布在同一平面上，实际记录时，各高频部分却并不记录在同一平面上。观察时，如果恰当的改变视角或微动干版，可以获得以辐射状高频频谱围绕零级频谱转动一周的动态视觉效果。

如果在该实验中使用标准的傅立叶透镜，用空间滤波的方法，挡住高频频谱，只留下零级频谱，并设法使干版架垂直与物光光轴上下或前后移动，如图4.3所示，同时改变干版与参考光的夹角，那么冲洗出的干版将获得以某一特定路径移动的亮点，观察时只需要改变一下视角。

再次曝光后得到W2`经显影，定影及漂白后在白光下即可以看到清晰的二步彩虹全息图，也可以看到在全息图的某一位置看到用于加密的频谱图案。

4．4 实验结果分析

4．4．1 实验注意事项

①进行主全息图拍摄时，冲洗出来的图片应该能在平行激光束下接到一个清晰的实象，才可以继续进行二步彩虹全息的制作。

②拍摄彩虹全息图时，干版应放在物体清晰象的前面位置。

③在二步彩虹全息制作过程当中，使干版的位置及物光，参考光的夹角调整到与图相近，则可同时观察到频谱密记和彩虹全息象，否则在某一位角度便只能看到频谱密记或彩虹全息。

④傅立叶变换全息照相中，是用透镜将物光聚焦在干版面上，如果观察一下干版面上的微细部分就会发现各部分光量大小不相同。在干版的某一部分物光光量过大会引起感光材料饱和，而另一部分则因光量不足不能产生干涉条纹。可将干版放在创意家具微微偏离傅立叶变换透镜的焦点的位置上，频谱分布仍只占有直径为mm左右这样大的面积，再现象的质量就会变好。但是密码信息记录变小，弥漫性降低，所以必须控制好离焦量在3mm以内。

⑤在制作傅立叶变换频谱图像时，干版上的物光能量密度高，可缩短曝光时间。

⑥在频谱加密防伪图像的制作中，用于获的频谱的透镜真空吸笔要求能很好的消除象差，即要求前焦面上不同点光源发射的光经透镜后都能很好的会聚于后焦面上。

⑦彩虹全息图再现象的景深和单色性取决于狭缝d的大小，d越小景深越大，单色性越好；d过小，则光束太弱，激光散斑的影响偏大，同时狭缝衍射效应也引起象的模糊度增大。且应控制好狭缝与W1的距离，间距太大会引起视场切割。

⑧频谱密记不可以是加照相图片，因为加图片产生的频谱空间分布情况一样，没有防伪的意义。

⑨傅立叶变换全息图由于曝光形成的光强分布差别较大，可采用软调显色剂。

⑩在实验中应就是井盖压力实验机的特点与工作条件该改变光强比，全量程调理器免除操作人员的人工调剂量程容易操作和使用曝光时间，显影时间，光程差等一些实验参数，反复实验多次对比，找出它们的最佳值。

4．4．2 实验分析

①在实验开始阶段，由于没有注意到杂光对拍摄的重要干扰作用，故忽略了在曝光时挡住杂光，致使拍摄的图像不清晰。

②主全息图的制作时，原以为只要能在激光光束下看到一个清晰的虚象就可以达到要求，但这样的片子有的根本就不能得到彩虹全息图，只有能在平行光下接到清晰的实象才能满足要求。

③在调物光斑时，总有一些阴影使光斑不匀，转动扩束镜，镜头阴影感随之转动，则是扩束镜镜面上有灰尘或杂质，应擦拭或更换；如阴影不动，则调整全反镜。

④漂白后的干版有一层灰蒙蒙的颜色，可能是漂白时间不够，甚至有可能是显影液，定影液和漂白剂时间搁置太久，需重新配置新的。

4．4．3 实验总结

①全息制作时，物光与参考光之比应控制在1∶10内，最好是在1∶∶4之间，光强比过大，参考光将被严重衰减，光斑不匀，图像模糊；光强比过小衍射效果不好，图像同样不清晰。

②加狭缝的制作中，狭缝的宽度应控制在cm之间，本实验条件下最佳为6cm。

③物光与参考光光程差应控制在20cm以内，小一点较好。

④曝光过程之中不要碰操作台，以免产生震动使干涉记录效果不好。

⑤在制作主全息图时，应选取表面层次丰富的物点，在次条件下物体的散射光强，物光光强增大能获得较理想的效果。

⑥各光学元器件应表面干净，无损伤，傅立叶透镜要求更高。

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