全息干板的感光过程涉及到银原子和光电子的动力学过程,这些动力学特性决定了全息干板对不同曝光时间尺度具有不同的感光效率。介绍了用随机过程方法建立的全息干板时间响应理论模型,用该模型分析了Slavich VRP-M型全息干板的时间响应特性并进行了数值模拟。设计了三套不同的曝光实验装置用于时间响应特性的研究,给出了8个时间点的实验数据,在曝光量不变的情况下,曝光时间范围为0.5 ns～10 s。实验结果与理论结果比较吻合,表明全息干板在曝光过程中存在低照度和高照度互易律失效。最后简要分析了互易律失效对全息照相的影响。

针对微粒场全息记录的特点,讨论了记录介质的分辨率和记录介质大小的选择;分析了全息记录介质的感光成像原理,对激光能量的高斯分布和曝光量对微粒场记录的影响进行了研究,给出了光束位置和曝光量对实验的影响结果,并对选用的3种记录介质在给定的处理工艺下的特性曲线进行了对比测试;选定的SY-2型记录介质,记录微粒场时适宜的曝光量为180μJ/cm2.

本文介绍了用同轴Fraunhofer全息测量强动载下材料表面微喷射粒子场的数据处理方法.在全息像重建过程中,将再现的三维粒子场由计算机控制分成许多小薄层采集.在数据处理过程中根据图像中粒子边缘,决定在整幅图或局部采用边缘检测的方法提取大粒子,根据图像的灰度分布将图像分成很多小区域,在每个小区域采用不同的阈值分割图像.在处理结果的校正中根据粒子场的特点,去除过大、过小和重复统计粒子.采用该方法得到了粒子的空间分布图像及粒子大小的统计结果.

用阈值函数分析了粒子场同轴全息非线性记录对再现像的影响,从理论上得到了非线性记录影响粒子场同轴全息再现像的模型,并数值模拟了不同形状粒子在非线性记录下的再现像,得到再现像出现了边缘剪切效应.实验验证了数值模拟的结果,完善了粒子场同轴全息理论,并为粒子场同轴全息图像处理提供了光学产生边缘剪切效果,节约了图像处理的时间.

本文根据Gurney-Mott原理建立了一个新型随机模型用于分析全息干板在激光辐照下的互易律失效规律,概述了互易律失效的原因,提出了建模思路,数值模拟出了互易律失效曲线以及曲线形状随曝光强度的变化.

研究全息干板的时间响应特性需要系列宽度的光脉冲,而微秒光脉冲需要通过外置开关来实现。目前广泛使用的电光开关、声光开关存在消光比低或光能利用率不够等缺点,为得到宽度合适、消光比高、光能利用率高的微秒光脉冲,设计了由快开快门和爆炸快门相结合的开关系统。该系统不受光偏振态和波长限制,抗干扰能力强,结构简单,适用范围广,脉冲前后沿均小于15 μs；输出宽度可通过延时在一定范围内调节,消光比达50000倍,透射率大于90%。讨论了系统的工作原理及实现方法,测量了该开关输出光脉冲的典型波形,并对开启时间的漂移进行了讨论；此开关已在全息干板互易律失效规律的实验研究中得到了较好的结果,为快开快门和爆炸快门的使用提供了一个新的应用领域。

利用超短脉冲激光作为记录光源可以在瞬间将高速运动微粒"冻结"的原理,建立了同轴Fraunhofer远场全息测试系统,研究了在爆轰加载下物质的微射流现象.获取了清晰的高速运动微射流粒子场的全息图,通过激光再现给出了微射流粒子的分布、形状、尺寸速度等信息.

用脉冲激光同轴全息技术建立了全息照相系统和高精度同步时序系统,获得了采用爆轰加载产生高速运动的微射流全息图,并再现出微射流的全息像,得到粒子的大小和分布情况,从图像处理得到粒子尺寸的统计结果表明,最大尺寸在300μm左右,最小尺寸在30μm左右.证明了研制的全息系统和测试技术可以测量高速的微射流场.