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浅谈激光全息照相技术及其应用

全息照相技术起源于二十世纪四十年代，英国科学家伽佰第一次获得了全息图及其再现像，为全息术的发展奠定了基础。十几年后激光的出现，为全息提供了相干性很好的光源，激光全息照相技术得到了飞速的发展和广泛的应用。从80年代激光全息技术传入我国并发展于防伪领域，90年代为激光全息防伪的鼎盛时期。我们应用最多的激光全息图像是激光彩虹模压全息图，下面浅谈一下激光彩虹模压全息图的相关技术原理。

一、激光全息照相技术

激光全息照相技术用途最广泛的是用来制作彩虹全息图，其制作过程分三阶段来完成，即激光全息照相母版制作、电铸金属模压版、彩虹全息图模压复制。在这里，我们对这三阶段分别进行简单介绍。

1、 激光全息照相原理

光源上采取独特的、精密的设计

激光全息照相是指用激光干涉的方法将我们需要的物体图像信息记录于感光载体上，再经过光的衍射等技术处理形成在可见光下也能再现的彩虹全息图的过程。简单的说，激光全息照相就是干涉记录和衍射再现。

干涉记录 激光器发出的相干性很好的激光束经过分光镜分为两束光，一束光被称为参考光，经过反射镜、扩束镜后照射在感光载体上（一般是光致抗蚀剂的光刻胶版）；另一束光被称为物光，经过光学镜组后照射在物体上，经过物体反射后的物光携带着物体的光信息，与参考光相遇在感光载体上，并在感光载体上形成干涉条纹。这个干涉条纹记载了我们拍照物体的全部信息，包括光强信息和位相信息。这个感光载体经过显影、定影，就是我们拍摄的激光全息照片。这种照片在普通光照下是看不见图像的，只有在激光参考光束的照射下才能看见全息图像。要想在普通光源条件下也能欣赏到精美的全息图，就必须进行第二步的拍摄过程，即衍射再现。

衍射再现 激光器发出的光一分为二,一束再现光束(也就是二次拍摄的物光束)照射在第一步中得到的激光全息照片上,并在激光全息照片前面放一块开有水平狭缝的挡板,透过激光全息照片的再现光束穿过狭缝,照射到另一块新的感光载体上,并记录了激光全息照片的光信息；而另一束参考光与再现光虽然短时间不会出现问题相遇在新的感光载体上，也形成了含有光信息的干涉条纹。这块已经曝光后的感光载体经过显影、定影等处理后得到的全息照片，就是可以在普通光源下直接欣赏的彩虹全息图。

为了得到高质量的彩虹全息图,在我们全息照相时必须满足三个条件:第一，采用相干性很好的光源，激光正是这样的相干光源；第二，拍照时物光和参考光的光程差要越小越好，这两束光的光强比一般要控制在1：1～1：10之间，两束光的夹角一般控制在30 ～60 改变两束光的夹角，可以得到不同色彩的图像；第三，拍照系统和环境必须稳定，激光器、光学镜头、被拍物体、感光载体都应该固定在一个防震平台上，如果是气垫防震平台效果更好，拍照期间要避免拍照室内空气流动和温差变化，在拍照室的周围应该挖有一定深度的防震沟，防止外部环境的震动影响光路的变化。

这样得到的彩虹全息图不能大量复制，在工业生产中引进模压工艺来进行大批量复制。在模压之前我们要准备制作较多的模具，这些模具我们称为模压版，制作模压版的工艺叫电铸。

2、 电铸模压金属版的工艺

激光全息照相得到的是一块表面刻有彩虹全息图的光刻胶版（玻璃板基的感光载体），从微观上看是浮雕型的凹凸沟槽，它含有物体的光强信息和相位信息，我们要复制它也就是要完全复制相同或相反的凹凸沟槽。这个过程分两个阶段来完成：

第一，将光刻胶版上的图文信息（凹凸沟槽）复制到金属镍版上。这个过程又分四步：（1）光刻胶版表面清洁处理。为了后面银镜反应的顺利完成和银层牢固，必须要清除智能卡光刻胶层表面的油污和杂质，由于光刻胶（光致抗蚀剂）在碱性环境下易溶解，所以必须用中性洗涤剂清洗，并用无离子水冲洗干净。（2）光刻胶版表面敏化处理。用氯化亚锡溶液处理光刻胶表面，在其表面形成均匀分布的亚锡离子，这些亚锡离子就是银镜反应中的反应中心。（3）艺术摄影光刻胶版表面银镜反应，也就是在光刻胶版表面通过化学的方法镀上一层细腻均匀的银层（3～5 m），使其表面金属化，可以作为下一步电铸中的电极。（4）电铸复制。将金属化的光刻胶版放在电铸槽中作为电化学反应中的阴极，金属镍块作为阳极，电铸液一般是氨基磺酸镍，经过一定时间的反应后，在阴极表面形成一块金属镍版，这块镍版与光刻胶版严密偶合，凹凸沟槽完全相反，经过剥离后这就是一块与光刻胶版完全相反的模压母版。

第二，由模压母版复制更多的模压工作版。这个过程同样是在电铸槽里完成的，母版在入槽前，要进行表面钝化处理，就是将母版表面或淋或泡一定时间的浓硫酸或重铬酸钾溶液，形成一层氧化物，便于电铸后子版与母版的剥离。通过这种方法，可以不断的复制模压版。我们将最后直接用于模压的金属版叫模压工作版，其它的为制备模压工作版而准备的金属版统称为模压母版。复制模压母版在软槽里进行，复制模压工作版在添加了硬度剂的硬槽里进行。

3、 模压复制的工艺过程

模压工艺的主要生产设备是圆压Ti余量圆的高速全息模压机。将模压工作版通过夹具固定在模压机的版辊上，利用加热加压的方式，将模压工作版上的浮雕全息图转移到PET膜上，这就完成了彩虹全息图的大批量复制。为了增强彩虹全息图的衍射效果，可以通过预镀或后镀一层铝膜。模压后一般要经过涂胶、复合、模切等后加工处理。

二、激光全息照相技术的应用

在我国，激光全息照相技术最大的用途是用在防伪领域的激光全息防伪标识。激光全息防伪标识在其从无到有不断发展过程中，对保护消费者的健康和利益起到发光涂料了很大的作用。激光全息防伪标识主要有三种不同类型的标识。

1、永久型 这种类型的激光全息防伪标识采用永久性的PET材料做防伪标识的载体，使用时将标识直接贴在被贴物表面，使用方便，适合机械自动贴标。其主要缺点是这种标识可以反复使用，能从被贴物表面揭下来转贴到其他物体表面，影响了防伪效果。针对这个问题，湖北晨光实业公司率先在国内开发出了一种新型激光防伪复合包装工艺，就是将永久型的激光全息防伪标识利用自主开发的自动贴标系统，准确贴在商品多层包装材料夹层中特定位置上，并将多层包装物与激光全息防伪标识紧密复合成一个整体。这种技术有效提高了激光全息防伪标识的防伪性能。

2、一次型 这种类型的激光全息防伪标识同永久型有相似的地方，不同的是它是以一次性的PET材料作载体，从被贴物表面揭下后，激光全息写真机图像被破坏，无法再次使用，这种破坏可以是无规则的，也可以是按先设计好的规则破坏。

3、烫印型 这种类型的激光全息防伪标识是将载体PET上图像信息通过热压的方式完全转移到被贴物表面，4.活塞与实验机缸体之间的合作间隙过大因此它是无法剥离下来的；而且，这种标识的生产工艺要复杂得多，要求也严格得多，没有一定的经济实力和技术实力的企业是无法生产的。烫印型激光全息防伪标识也可以分为三种类型：通用版乱烫型、专用版乱烫型、专用版定位烫型。

三、激光全息照相技术的发展趋势

不可否认的是，激光全息防伪标识在使用过程中，也被大量的仿制，甚至能以假乱真，这给消费者、使用企业和生产企业带来了巨大的损失。对我们从业者来说，这既是压力也是动力，在和假冒伪劣斗争过程中，我们也开发出来很多新的技术、新的设备、新的工艺。特别是新的制版技术有了很大的发展，由最开始的平台照相技术，发展到后来的计算机全息点阵技术，现在更出现了湖北晨光的计算机全息照相技术。越来越多的激光全息防伪技术陆续被开发，如激光加密技术、计算机编码加密技术、文字和图像微缩技术、真彩三维技术、计算机OVD光变技术、与其他方向的防伪技术相结合的综合防伪技术等等。同时，不断创新的激光全息防伪技术与纸张印刷、包装材料相结合的发展方向也是我们的未来前进之路。

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