徐昆贤
（上海激光技术研究所）
点全息图光学元件用作诸如聚焦透镜等成象系统时，只有在再现光束与参考光束的波前和波长均相一致时才能获得高分辨率象。但在实际应用中再现光束的波长往往不大可能与参考光束波长相一致。这时由于波长移动再现所产生的象差(主要为球差)就限制了全息图的成象分辨率（1）。
我们研制的DCG全息记录介质由于它有适中的感光度、高的分辨率和衍射效率、低的噪音等优良特性。因此是制造全息光学元件较理想的记录介质〔2〕。但DCG对环境稳定性较差，它对湿度非常敏感。因此，时间一长全息图就会退化消失。现已证明用玻璃平板以环氧树脂四周密封DCG感光层是保持DCG全息、图环境稳定性的较好办法。如果这时玻璃盖极的厚度按照本文所推导的公式来选择，还可以达到补偿DCG全息图因波长移动再现
——再现波长，——记录波长)所产生的球差。从而提高了成象分辨率。因此，用作制造DCG全息光学元件的基板和盖板都必须是按光学要求加工的光学平行平板。为简单起见，我们仅研究平行参考光束轴上点源全息图的情形。全息图是由距平板处R。的点源发出的球面波与平面参考波记录。再现光束为共扼参考光束，故全息图在再现时成实象(图1)。图1(a)为按顺光束记录和再现几何学;图1(b)为按逆光束记录和再现几何学。满足点全息图成完善象的高斯方程〔3〕:
图1轴上点源全息图记录和再现几何学
(a)顺光束记录和再现;(b)逆光束记录和再现图中:O，R，C，I——分别表示物光束，参考光束，再现光束和成象光束，Ro，RR，R。，RI——分别表示物点、参考点再现点和象点距全息图的距离;a。，aR，ac，aI一分别表示物光束、参考光束、再现光束和成象光束的孔径角。
由图1，参考光束和再现光束均为平行光束，aK=a。=0。方程变为:
由图一的几何关系有：
式中r为全息图半径。代入(2)得：
全息图在轴近范围（） 成象时，
可知当再现与记录波长比变化时，全息图因波长移动再现所产生的球差在>1时，L’AH为正;当<1时，L’AH为负。
(1)顺光束记录，>1再现这时，全息图因波长移动再现而产生正球差。同时由光学中已知，处于会聚光束中的平行平板恒产生负球差。其值为:
d为平板的厚度，a为光束的会聚角。
(7)、(8)式表明:当>1时正好异号。而且都有与tg2a的相同依赖关系。因此我们在DCG全息图上为了防止退化而加上的密封玻璃盖板的厚度经过计算选择后就能达到补偿全息图球差的目的(图2)。由条件:得为补偿DCG全息图球差所需盖板的厚度:
由图2可知:平行的再现光束C先经过基板(这时基板不产生球差)，然后由全息图乳剂面形成的会聚成象光束通过与全息图的乳剂面保持有一小空气间隙的密封盖板。如果我们按式(9)选择板厚度，则由盖板在近轴区域对全息图再现象点I（0）所形成的象和由盖板在边缘光线对全息图再现象点I(r)所形成的象正好交于I点，即近轴光线和边缘光线正好交于I点。所由盖板所产生的负球差正好与波长移动再现所产生的正球差相抵消。
(2)逆光束记录，>1再现。
有密封盖板的逆光束记录的全息图再现成象时与顺光束记录时全息图再现成象(是相似的。不同的只是这时平行再现光束不是先经过基板而是先经过盖板，然后由全息图形成的会聚光束再通过基板。全息图因波长移动再现所产生的正球差是由再现时处于会聚光束中的基板(不是盖板)产生的负球差来补偿。
(3)顺(或逆)光束记录，<1再现。由(7)式可知:<1时，顺(或逆)光束记录的DCG全息图因波长移动再现所产生的球差为负。全息图再现成象时，盖板(或基板)处于会聚成象光束中，产生球差亦为负。故两者不是相消而是相加。为了使盖板(或基板)所产生的球差尽可能小，则要求选用尽刃一能薄些的盖板(或基板)。因为与盖板(或基板)厚度d成线性关系;还与a角成平方关系。a越小，也越小。顺光束记录全息图加薄的密封盖板一般问题不大。因为这时不会影响全息图的刚度。但是逆光束记录的全息图，选用薄的基板则会使全息图变形。所以这时可选用较厚一些的密封盖板，以作为补偿。
