根据上面的讨论,记录全息影像的介质需要有能力解析出干涉条纹。介质也必须足够敏感,以能够在尽量短的时间内完成拍摄,使得系统尽可能的保持其光学稳定性。光学稳定性是指两束光之间的相对位移需要远小于λ/2。使用大功率脉冲激光器可以在几纳秒的时间内在特定的材料上记录下全息图样。
记录介质需要将干涉图样转换成能够改射在其上的光线的幅度或者相位的光学元素,这被称为幅度全息和相位全息。在幅度全息照片中,照片上不同位置对光线的吸收率不同,这是由于在冲洗出来的照片中,胶片上的感光乳剂根据照射其上的光强度不同剩余的数量也不相同。在相位全息照片中,材料的光学距离(折射率或者厚度)随着光强的变化而发生变化。
大多数用于相位全息照片的感光材料可以达到理论上的衍射效率 ,对于厚全息照片来说,效率达到了100%(布拉格衍射区域),而对于薄全息照片,效率达到33.9%(拉曼-奈斯衍射区域,全息照片通常只有几微米厚)。幅度全息照片的效率要比相位全息照片的效率低,因此较少使用。
下面的列表显示了用于全息摄影的主要的感光材料。注意这些材料并不包括用于大规模复制已有全息照片的那些材料。表中分辨率的极限表示曝光后形成的光栅每毫米最多的线条数。曝光需要很长的曝光时间,而短曝光时间(少于1毫秒,如使用脉冲激光)需要大曝光量。
材料 | 可否重用 | 加工方式 | 全息类型 | 最高效率 | 曝光量 [mJ/cm²] | 分辨率极限 [mm−1] |
---|---|---|---|---|---|---|
感光乳剂 | 否 | 湿加工 | 幅度 | 6% | 0.001–0.1 | 1,000–10,000 |
相位 (漂白) | 60% | |||||
重铬酸盐明胶 | 否 | 湿加工 | 相位 | 100% | 10 | 10,000 |
光刻胶 | 否 | 湿加工 | 相位 | 33% | 10 | 3,000 |
光致热敏材料 | 是 | 充电加热 | 相位 | 33% | 0.01 | 500–1,200 |
感光树脂 | 否 | 后曝光 | 相位 | 100% | 1–1,000 | 2,000–5,000 |
光致变色材料 | 是 | 否 | 幅度 | 2% | 10–100 | >5,000 |
光致折变材料s | 是 | 否 | 相位 | 100% | 0.1–50,000 | 2,000–10,000 |
弹性体 | 否 | 无 | 相位 | -- | 300 | -- |
全息打印机
全息打印机是一种全息图像的打印设备,它可以根据一个三维模型或视频序列输出全彩色的数字全息图像。一台这样的机器价值可能达到50万美元,体积大概能占据一个小房间。它使用红色、绿色和蓝色的激光在全息胶片上刻印上一系列全息像素。全息像素包含有从它的位置可以观察到的整个图像的信息。每个全息象素的信息是根据产生的计算机图像计算得出的。全息胶片的介质是一曝光后可能还需要冲洗。随后,这层薄膜将被压在一个硬塑背板上。由于每个全息像素都需要使用三种颜色单独印刷,打印一张数字全息图像可能需要若干个小时。每个全息像素的大小大约是1平方毫米。
目前全世界仅有少数几家数字全息打印机制造商。
压印与大规模生产全息照片制作成功以后可以对它进行复制,复制可以采用于全息摄影类似的光学方法,或者通过压印来制作表面浮雕全息照片。表面浮雕全息照片使用光阻材料或者光致热敏材料进行记录,而且可以以较低的成本进行大规模的复制生产。现在,这种压印的全息图像已经得到了广泛的应用,如信用卡或合格产品上印刷的安全信息。加拿大皇家造币厂甚至还通过复杂的冲印工艺在金币和银币上制造全息图像。1984年,国家地理杂志出版了第一本封面印有全息图案的杂志。
压印工艺的第一步是通过电子沉积法在记录了全息图像的光阻材料或者光致热敏材料上镀上镍,以制造压模。当镍层达到了要求的厚度,就将它与全息照片分离,随后装在金属背板上。用于复制全息照片的材料包括聚酯薄膜、树脂分离层、以及用以构成全息图像层的热塑薄膜。
压印的过程可以通过简单的热压来实现。底层用来复制全息图像的,为热塑层,这层首先需要加热,当超过软化点温度后,使用压模压制。这个形状在薄膜冷却以后依然保持,然后从压模剥离。为了允许通过反射来观察到压印的全息图像,还需要在记录了全息图像的薄膜后添加一层反射层。这层薄膜通常使用铝来制造。
目前研究表明,可以通过表面炸药爆炸来创建需要的表面浮雕,以在钢铁上直接印刷全息图像[14]。