33、体相位全息光学元件：原理、特性与应用

体相位全息光学元件：原理、特性与应用

1. 引言

全息图可被视为一种三维激光照片，在合适的点光源下观察，能呈现出具有出色深度和分辨率的显著图像。体相位全息光学元件虽不用于视觉展示，但在拉曼光谱仪中作为组件使用时，相较于传统光学元件，具有显著的性能优势。布拉格或体相位衍射与传统的表面浮雕光栅或薄膜介质干涉滤光片的工作原理不同。本文将探讨其历史背景、材料与制造技术、物理和光学特性，并详细介绍用于拉曼光谱学的三种主要全息组件：陷波滤光片、激光带通滤光片和体相位全息光栅。

2. 背景

1891 年，Lippmann 使用高分辨率照相乳剂、汞蒸气线作为光源以及汞镜作为反射背景，制作出了可在反射白光下观看的彩色照片，记录下干涉图案，产生了第一个反射全息图。1948 年，Gabor 提出波前重建原理，最初目的是提高电子显微镜的分辨率，但当时低相干光源和卤化银记录材料的限制，只能产生噪声大、效率低的全息图。激光的引入为创建现代全息图所需的干涉图案提供了具有空间和时间相干性的光源。1962 年，Leith 和 Upatnieks 展示了离轴参考光束技术，创建了第一个实用的透射全息图；同年，Denisyuk 从照相底片的另一侧引入参考光束，制作出第一个现代反射全息图。

随着全息技术的发展，卤化银基光敏乳剂的衍射效率有限以及散射和吸收问题，促使人们对卤化银乳剂进行改进化学处理或寻找更好的材料。1968 年，Shankoff 提出重铬酸盐明胶是一种具有显著更好分辨率和衍射效率的光敏材料，但需要进一步研发才能广泛应用。重铬酸盐明胶自 19 世纪初就被用作印刷行业生成浮雕图像的光敏材料。20 世纪 70 年代，人们持续关注重铬酸盐明胶的性能改进，80 年代初至中期，研究人员更专注于开