平面全息圖

平面全息圖是通過記錄介質厚度遠小於所記錄干涉條紋間距形成的二維全息圖，其核心特徵在於僅需記錄平面振幅透射率分布而無需考慮材料厚度。該技術包含表面浮雕型與折射率型兩種製作路徑，振幅透過率表現為複數形式，包含振幅調製與相位延遲分量。相較於體積全息圖，平面全息圖不具備布拉格衍射效應，但可通過傅立葉級數展開產生多級衍射波，其中±1級衍射波對應物光波與共軛波的再現。其衍射效率計算採用一級衍射光通量與總照明通量之比，矩形函式形式的效率優於正弦型。

基本介紹

• 英文名稱：plane hologram 
• 學科歸屬：光學工程 
• 核心特徵：d < λ/n（介質厚度小於條紋間距）
• 衍射效率：一級衍射光通量比率
• 記錄方式：透射式/反射式
• 對比概念：體積全息圖 

定義與分類

平面全息圖（二維全息圖）指記錄介質厚度（d）小於所記錄干涉條紋間距（λ/n，λ為波長，n為介質折射率）的全息圖類型。根據2023年《中國百科》定義，其記錄介質厚度僅需滿足d < λ/n條件，無需考慮材料的三維特性，僅需保存平面振幅透射率分布信息。

按光學特性分為：

• 振幅全息圖：透過率僅含振幅調製分量
• 相位全息圖：透過率含相位延遲分量，當延遲量與坐標無關時表現為純振幅調製

製作技術

平面全息圖製作主要採用兩類工藝：

• 表面浮雕型：通過介質表面物理厚度變化實現相位調製，典型套用為模壓全息術
• 折射率型：通過介質內部折射率分布改變實現相位調製

其振幅透過率數學表達式為：
$$t(x,y) = t_0 + t_1 \cos(2\pi f_0 x)$$
其中$t_0$為平均透過率，$t_1$為調製深度，$f_0$為空間頻率。

光學特性

平面全息圖的光場分布可通過傅立葉級數展開表示為：
$$U(x,y) = \sum_{m=-\infty}^{\infty} A_m \exp(j2\pi m f_0 x)$$
其中m為衍射級次，A_m為各衍射級振幅係數。當採用平面波照明時：

• 0級衍射對應直接透射光
• +1級衍射再現物光波
• -1級衍射產生共軛波

截至2024年研究顯示，矩形函式形式的平面全息圖衍射效率可達10.13%，顯著高於正弦型的6.25%。

與體積全息圖對比

數據來源：

套用領域

平面全息圖技術主要套用於：

• 光學信息處理：空間濾波、圖像識別
• 防偽技術：模壓全息防偽標籤製作
• 測量技術：形貌測量中的干涉計量
• 顯示技術：簡單全息顯示元件製作

根據2022年《各種全息圖及其套用》文獻記載，在防偽領域平面全息圖因其製作成本低、易於大規模複製而被廣泛套用，但受限於衍射效率較低的特性，常與體積全息技術組合使用。