Файл: Вьено, Ж. -Ш. Оптическая голография. Развитие и применение.pdf
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 14.10.2024
Просмотров: 67
Скачиваний: 0
92 |
Глава 5 |
ртутная лампа, если сделать ее достаточно пространственно коге рентной, фокусируя изображение дуги на очень маленькое отверстие, и достаточно временно когерентной, используя монохроматический фильтр, цветной или интерференционный, выделяющий узкую полоску спектра.
ВР
Ф и г. 45. Регистрация голограммы в направленном свете: угловое разделе ние пучков с помощью отклоняющей бипризмы.
Схема с разделением пучков при направленном освещении.
Регистрация. На фиг. 45 приведена схема, предназначенная для регистрации голограмм прозрачных объектов, не рассеивающих
Ф и г. |
46. Направленный |
свет: разделение |
пучков с |
помощью |
плоских |
|||
зеркал и уменьшение |
интенсивности одного из |
них |
ослабителем |
D. |
||||
свет |
диффузно. На |
|
объект |
падает |
половина |
первоначального |
||
пучка, |
другая его половина служит опорным |
пучком. Призма или |
||||||
бипризма отклоняет |
половину |
пучка. |
Один |
из |
вариантов |
схемы |
||
использует систему плоских зеркал (фиг. 46). Максимальный угол между двумя пучками (определенный разрешающей способностью фотоэмульсии) устанавливают, выбирая призму с соответствующим преломляющим углом или меняя ориентацию зеркал .
Коэффициент пропускания объекта определяет отношение ин тенсивностей пучков в плоскости голограммы. Д л я оптимизации
|
|
|
|
Голографическиіі |
эксперимент |
|
|
|
|
|
93 |
||
|
этого отношения достаточно ослабить один из пучков, поставив ком |
||||||||||||
|
пенсирующую пластинку с оптической плотностью D на его пути |
||||||||||||
|
(фиг. |
46). |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
г-- |
Замечания. |
1. |
Измерение интенсивности |
каждого |
пучка |
с |
по |
||||||
|
мощью |
фотоэлемента дает только |
среднее |
значение |
освещенности. |
||||||||
|
Н у ж н о убедиться в том, что локальные вариации потока в плоскости |
||||||||||||
|
голограммы |
не очень отличаются от этого среднего значения. Такая |
|||||||||||
|
мера предосторожности должна быть принята особенно в том слу |
||||||||||||
|
чае, когда прозрачность объекта сильно меняется. |
|
|
|
|
|
|
||||||
|
2. В некоторых случаях интерферирующие на голограмме пуч |
||||||||||||
|
ки с необходимостью оказываются сходящимися или |
расходящимися |
|||||||||||
|
[например, при размещении источника в одной плоскости с объек |
||||||||||||
|
том (фиг. 47), при уменьшении освещенной поверхности эмульсии |
||||||||||||
|
(фиг. 48), увеличении поля зрения объекта (фиг. 49)]. |
|
|
|
|
||||||||
|
Восстановление. |
Во всех только что рассмотренных |
примерах |
||||||||||
|
можно |
при восстановлении отделить пучок главного |
изображения |
||||||||||
|
от сопряженного пучка или от пучка нулевого порядка. Если мы |
||||||||||||
|
хотим получить абсолютно стигматичное изображение |
(увеличение |
|||||||||||
|
равно |
единице), то следует поместить голограмму |
на |
то |
ж е |
||||||||
|
место, где она находилась во время регистрации. Она будет осве |
||||||||||||
|
щаться только опорным пучком (фиг. 50). |
|
|
|
|
|
|
||||||
|
Получение увеличенного изображения (не стигматичного) со |
||||||||||||
|
ответствует изменению сходимости или расходимости |
восстанавли |
|||||||||||
|
вающего светового пучка, т. е. иной, чем при регистрации, |
гео |
|||||||||||
|
метрии схемы. Однако средний угол падения указанного пучка на |
||||||||||||
|
голограмму не должен меняться, чтобы условия, вытекающие из |
||||||||||||
|
закона дифракции Брэгга, были соблюдены (фиг. 51). |
|
|
|
|
||||||||
|
Схема с |
разделением |
пучков |
при освещении |
диффузно |
рассе- |
|||||||
|
янншм светом. Схемы, описанные в предыдущем параграфе, |
можно |
|||||||||||
|
применять и для диффузно рассеянного освещения. |
Д л я |
этого |
||||||||||
|
между |
источником и объектом в объектном |
пучке |
помещают |
диф |
||||||||
|
фузор. В некоторых применениях (особенно в интерферометрии) |
||||||||||||
|
диффузор помещают между объектом и голограммой. В этом случае |
||||||||||||
|
мы будем наблюдать при восстановлении только тень объекта на |
||||||||||||
|
рассеивающем экране. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
На фиг. 52 приводится схема, позволяющая получить голограм |
||||||||||||
|
му рассеивающего объекта в отраженном свете. Симметричность |
||||||||||||
|
схемы «бабочка» служит залогом равенства средних путей световых |
||||||||||||
|
лучей |
SPMH |
и |
SPBH. |
Следовательно, если объект |
не |
слишком |
||||||
|
рельефен, максимальная разность оптических путей будет меньше |
||||||||||||
|
длины когерентности лазера ( ô m a x < 0 - Пучки разделяются |
призмой |
|||||||||||
тс малым преломляющим углом. Свет, отраженный от передней гра ни призмы (4%), служит опорным пучком. Преломляющий угол призмы выбирается так, чтобы часть света, отраженная от второй грани призмы, не попадала на голограмму. Часть пучка, прошедшая сквозь призму (92%), освещает объект. Диспропорция интенсив-
Ф и г. 47. Схема регистрации: интерферирующие пучки расходятся, источ ник находится в плоскости объекта.
Ф и г . 49. Вариант предыдущей схемы: увеличение поля объекта.
Главное
изображение
'Призма
Фи г. 50. Восстановление изображения, идентичного объекту: та же схема,
что и при регистрации.
Ф п г. 5 і , Восстановление увеличенного изображения.
Ф и г , 52, Восстановление голограммы в диффузно рассеянном свете.
Следует отметить, что средние оптические пути SPMH и SPBH равны. Угловое разделе ние лучеіі осуществляется призмой с малым преломляющим углом.
96 |
Глава 5 |
ностей объектного |
и опорного пучков должна скомпенсировать |
потери при рассеянии света объектом: в плоскости голограммы по лучаем оптимальное соотношение световых потоков.
Восстановление происходит таким образом, как описано в предыдущем разделе. Фиг. 53 дает представление о качестве изо бражения, которое можно получить с помощью такой схемы. Если регистрация предъявляет очень строгие требования к когерент ности, то при восстановлении они существенно слабее. Наблюдать восстановленное изображение можно с помощью классического ис точника, сделав его достаточно точечным и монохроматическим (например, с помощью цветного фильтра). Качество изображения, однако, снижается из-за избирательности цветного фильтра (гл. 4).
Если главное изображение сфотографировать с помощью обыч ного объектива, имеющего небольшую глубину резкости (меньшую, чем глубина восстановленной картины), то фокусировка в различ ных плоскостях эффективно выявляет трехмерность изображения (фиг. 54). И наоборот, увеличение глубины резкости приводит к
тому, |
что |
все |
|
планы |
восстановленного |
изображения |
становятся |
||||||
четкими. |
Чтобы |
добиться этого, |
объектив |
при |
регистрации |
диа |
|||||||
фрагмируют. |
К |
сожалению, |
зернистость |
изображения, |
связанная |
||||||||
с |
уменьшением |
диафрагмы, |
ограничивает при |
этом |
различи |
||||||||
мость |
мелких |
деталей на изображении (фиг. 55). |
|
|
|
||||||||
|
Сопряженное |
изображение, как правило, действительное. |
Д л я |
||||||||||
наблюдения его |
просто проецируют на экран, не пользуясь |
ника |
|||||||||||
кой |
оптикой |
(фиг. 56). |
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
Обработка |
среды, |
используемой |
для регистрации |
голограммы |
|
||||||
|
Отбеливание. Трехмерную информацию, имеющую вид интер |
||||||||||||
ференционных |
картин, |
можно регистрировать |
двумя |
способами: |
|||||||||
по |
амплитуде — с помощью |
вариаций почернения, |
и |
по фазе — |
|||||||||
с помощью вариаций показателя преломления чувствительной среды или с помощью деформаций ее поверхности. В классической голо грамме вариации фазы замаскированы вариациями амплитуды, которые одни только и участвуют в образовании изображения. Тех ника отбеливания состоит в том, чтобы устранить все непрозрачные участки на голограмме, т. е. избавиться от вариаций амплитуды. Голограмма становится тогда фазовой решеткой, которая восста навливает гораздо более яркое изображение, чем раньше, однако качество изображения при этом не улучшается. Беспорядочное рассеяние света дефектами желатина компенсирует выигрыш в
яркости и создает сильный |
шумовой фон1 . |
1 В этом случае появляется также сильный шум, обусловленный не |
|
линейными эффектами. — Прим. |
ред. |
Голографическии эксперимент |
99 |
Металлизация. Тонкая металлическая пленка, |
напыленная |
в вакууме на поверхность желатина и воспроизводящая в точности ее форму, устраняет все вариации амплитуды и показателя прелом ления голограммы. Одни только неровности поверхности этой «зеркальной голограммы» принимают участие в восстановлении изображения.
Использование других приемников. Можно заменить фотоплас тинку другими приемниками, способными сохранять полученное изображение. Например, термопластические слои преобразуют падающую на них световую энергию в изменения толщины с по мощью специальной электротермической обработки. Они могут, следовательно, регистрировать фазовые голограммы.
В общем случае любой фоточувствительный элемент (фотокатод на входе телевизионной схемы, даже фотохромные термические
датчики |
и т. д.), ведущий |
себя как |
квадратичный приемник, |
спо |
||||
собный, |
реагируя |
на суперпозицию |
двух комплексных |
сигналов, |
||||
дать отклик, в котором учитывались бы фазовые |
члены, |
может |
рас |
|||||
сматриваться как голографическая регистрационная среда. |
Спе |
|||||||
цифические свойства ее представляют тем больший |
интерес, |
чем |
||||||
большую |
область |
спектра |
электромагнитных |
или |
акустических |
|||
колебаний они охватывают.
В главе, посвященной применениям голографии, рассказано об
использовании приемников вне видимой части |
спектра. |
^ |
||
|
|
|
Приложение |
|
Характеристики |
некоторых |
обычных |
голографическах |
|
|
эмульсий |
|
|
|
Ети дсішые взяты из |
документации, |
опубликованной |
фирмами, низ |
книги |
Ю. И. Островского «Гслогргфия» (нзд-во «Наука», Л. , 1970) |
|
|||
Фотоматериал
« А г ф а Г е в е р т »
Сайнтиа 14С70
14С75
10Е70
10Е75
8Е70
|
|
о <; |
|
Разрешающая способность, лишій/ммпар |
: - -э- |
|
ч |
= . |
|
|
Я |
ІІ С |
|
s |
to и |
|
1 |
§ X |
1500 |
|
60 |
1500 |
|
60 |
2800 |
|
125 |
2800 |
|
150 |
3000 |
|
180 |
Средняя
чувствительность,
мкДж/см-, для Используемый источник указанной длины
ЕОЛИЫ
0,3 (6328 |
Ä) |
Гелий-неоновый лазер |
0,3 (6943 |
Â) |
Рубиновый лазер |
5 (6328 |
А) |
Гелий-неоновый лазер |
5(6963 А) |
Рубиновый лазер |
|
20 (6328 |
А) |
Гелий-неоновый лазер |
4*
100
Фотоматериал
8Е75
8Е56
10Е56
31D65
Кодак 649-F
Плюс X
Мнкрат 900 (СССР)
Панхром 18 (СССР)
Поляроид Р—N
„ -, 3;
|
Разрешающая способность, линий/ммпар |
X |
К |
« |
|
.О |
~ |
" |
|
ç |
z: |
|
|
га |
uJ |
|
|
й |
Ч |
|
|
ci |
О |
£ |
|
|
>. —• |
|
3000 |
|
ISO |
|
3000 |
|
180 |
|
2800 |
|
|
85 |
200 |
|
|
7 |
• 3000 |
|
ISO |
|
150 5 - 6
Спедпяч чѵ- т пгельпость,
м(Дч</см -, для указанно,і длин >і
1 ОЛН . . 1
20 (69-13 À)
20(4800 Ä)
5 (4800 А)
0,06(6328 Â)
30(6328 À)
0,003 (4500 —
6500 Â)
2800 |
125 |
5—10 (0328 A) |
250 |
10 |
0,03 (6328 A) |
--100 |
~4 |
0,0C6 (4500 — |
|
|
6500 Â) |
I Іс.ользуем л fi и точннх
Рубиновый лазер
Аргоновый лазер
»»
Гелий-неоновый лазер
»»
Разные источники
Гелий-неоновый лазер
»»
Разные источники
Толщина эмульсин равна, как правило, для пленок Агфа 5 мкм, для пластинок Агфа 7 мкм и для пластинок Кодак от 13 до 15 мкм.