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单频激光器支撑全息术从安全防伪到真彩三维复制的广泛应用

全息术的基本原理由诺贝尔奖得主丹尼斯·盖伯(Dennis Gabor)在20世纪上半叶发现,他因“全息方法的发明与发展”于1971年获得诺贝尔物理学奖。然而,直到1960年激光器发明之后,光学全息术才真正起步,既作为记录方法,也作为呈现三维图像的艺术形式得到发展。

如今,更加紧凑且功率更高的单纵模(SLM)固态激光器的普及——具备写入全息图所需的长相干长度与稳定波长——连同新一代敏感记录乳胶的发展以及波长可选的LED照明光源的出现,共同为全息技术开辟了新的应用领域。

当代全息应用包括钞票与护照上的安全防伪全息、生成超逼真的全彩物体三维复制件,以及制作所谓全息光学元件(HOE)——例如用于虚拟现实(VR)与增强现实(AR)设备中的图像投影。在许多应用(如安防行业)中,全息光学元件的大批量复制通常采用压印技术实现;但AR/VR眼镜对分辨率的要求高得多,因此需要借助激光器打印此类元件。

激光技术、记录乳胶与照明光源的发展也推动白光全息术取得显著进步,为全息技术在物体超逼真三维复制方面开辟了新的应用空间。诸如Optoclones之类的真彩全息图已达到很高的逼真程度,现被用于制作法贝热彩蛋等珍贵文物的三维复制件。当文物因过于脆弱或贵重而无法运输时,全息图能够让更多观众获得观览这些物品的体验。此类白光全息图需以3至5个波长组合曝光数小时完成记录。为能在文物自身所处环境中完成采集,近期上市的商用全息成像系统已实现便携化设计,能够承受频繁运输带来的压力。

技术要求

上述各类全息与干涉技术均要求使用可见光谱段的单频或单纵模(SLM)激光器,须具备长相干长度、优异的波长稳定性与精度,以及较高且稳定的输出功率。随着这些技术的应用从实验室环境转向生产级环境,对长期可靠性、稳定性以及环境条件变化适应性的要求日益提高。

HÜBNER Photonics的Cobolt单纵模(SLM)二极管泵浦激光器(DPL)产品线提供从紫外到近红外多种波长的广泛选择。此类激光器具备百米量级的稳定相干长度、理想的TEM00光束、宽工作温度范围内的优异波长稳定性以及经过验证的可靠性,适用于工业环境中要求严苛的全息应用。在可见光波段,蓝—绿—红区域提供大量固定波长谱线(如457 nm、473 nm、491 nm、515 nm、532 nm、561 nm、640 nm、660 nm),输出功率达半瓦量级,可依据记录乳胶与照明光源灵活选择最适宜的波长。

此外,C-WAVE可调谐单频激光器为全息应用提供了独特的技术特点。其波长选择的高度灵活性支持写入波长的完全定制,使全息图更难被复制,因而对安防类应用颇具吸引力;波长可调性还可使曝光波长与照明光源(如LED)的特定颜色相匹配,从而改善全息图或全息光学元件的质量。

相关研究

相关成果见诸SPIE会议论文(2021,专用高功率激光合束器促进全息技术进步;2020,保障全息术可靠的单频激光性能;2019,面向全息应用的激光器)、PhotonicsViews与EuroPhotonics期刊(2020/2019,数字全息显微技术)以及国际全息显示研讨会(ISDH 2018)报告,并有面向白光全息术的激光器应用报告。

相关产品

Cobolt 04-01系列为单频连续波二极管泵浦激光器,波长457–1064 nm,功率25–400 mW,适用于拉曼光谱、显微镜、激光多普勒测速与动态光散射。

Cobolt 05-01系列为高功率单频连续波二极管泵浦激光器,波长320–1064 nm,功率10 mW–3 W,适用于全息术、拉曼光谱、显微镜、流式细胞术与科研。

C-FLEX为紧凑型激光合束器,波长375–1064 nm,功率50–1000 mW,适用于显微镜、拉曼光谱与全息术。

C-WAVE系列为宽调谐连续波激光器,波长450 nm–3.5 μm,功率200–1000 mW,适用于纳米光子学、量子研究与拉曼光谱(TERS)。

单频激光器支撑全息术从安全防伪到真彩三维复制的广泛应用

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