Оптическая галография - Кольер Р.
Скачать (прямая ссылка):
При уменьшении времени экспозиции влияние механической нестабильности и возмущений окружающей среды сказывается, конечно, в меньшей степени. Поэтому важно полнее использовать выходную мощность лазера, выбирая оптимальное соотношение между интенсивностями пучков и сводя к минимуму количество оптических элементов, а следовательно, и потерь в них. В некоторых случаях для стабилизации интерференционной картины применяют электронные системы с обратной связью [7.13, 7.14]. Однако их использование возможно только в том случае, когда сдвиг полос, обусловленный механической нестабильностью или возмущениями окружающей среды, можно компенсировать изменением оптической длины пути опорного или предметного пучков или изменением частоты генерации лазера.
§ 6. Источники света для восстановления волнового фронта
Если необходимо восстановить с минимальными аберрациями записанный на голограмме исходный волновой фронт, то восстанавливающий пучок должен иметь то же направление распространения и тот же радиус кривизны, что и опорный пучок, использовавшийся при получении голограммы. Разрешение изображения, образованного восстановленной волной, ограничивается только протяженностью голограммы и когерентными свойствами восстанавливающего пучка.
Чтобы восстановить изображение с наибольшим возможным разрешением, нужно использовать источник с такой же когерентностью, как и при записи голограммы. Однако во многих случаях такое разрешение не только не необходимо, но даже нежелательно. Мощный лазер, генерирующий большое число продольных мод, с успехом используется для освещения голограммы, полученной с одночастотным лазером, и по сравнению с последним дает более яркое изображение без заметного ухудшения его качества. В некоторых случаях без существенного ухудшения разре-
13*
196
ИСТОЧНИКИ СВЕТА И ТЕХНИКА ЭКСПЕРИМЕНТА
ГЛ. 7.
шения на стадии восстановления применяются дуговые лампы или лампы накаливания. В этом параграфе мы рассмотрим влияние когерентности источника на разрешение элементов восстановленного изображения.
Мы видели, что степень пространственной когерентности нелазерного источника определяется его протяженностью [см. (7.4)]. Для точечного источника, т. е. при г0 = 0 в (7.4), степень пространственной когерентности I iis j максимальна и равна единице. Для проведения анализа предположим, что имеется реальный
ФИГ. 7.17.
Схема, иллюстрирующая влияние размеров восстанавливающего источника на изображение точки Р.
источник конечных размеров, обладающий, следовательно, метшей пространственной когерентностью, но имеющий очень высокую временную когерентность. Предположим, что этот протяженный источник используется для освещения голограммы, полученной с идеальным точечным опорным источником, и рассмотрим, как сказывается на разрешении изображения уменьшение пространственной когерентности восстанавливающего излучения. Для источника малых размеров влияние пространственной когерентности восстанавливающего излучения можно оценить, исходя из выражений (3.27), определяющих координаты мнимого изображения:
IJCqZ1Zp |— [XX J1^Z0Zp — [XItJCpZ0Z1 XSV Z1Z-P + \iZcZr — [IZ0Z1 '
Z1Zp + \iZcZr — IiZ0Z1
(7.50)
ИСТОЧНИКИ СВЕТА ДЛЯ ВОССТАНОВЛЕНИЯ
197
где масштабный коэффициент т, входящий в (3.27), принят равным единице; хс, zc — координаты освещающего источника; \i = = X2IX1» а смысл остальных величин ясен из фиг. 7.17. (З а м е-ч а н и е: результаты гл. 3, используемые далее, справедливы для плоских голограмм.) Фиг. 7.17 иллюстрирует процесс восстановления. Голограмма H освещается находящимся на расстоянии zr от нее исходным точечным опорным источником R; при этом изображение предмета P формируется в его исходном положении (хи Z1). Теперь рассмотрим второй точечный источник излучения R', находящийся на том же расстоянии zc = zr от голограммы и излучающий свет с той же длиной волны, что и источник R [в (7.50) {Li = 1]. Из (7.50) находим, что второе мнимое изображение P' имеет координаты
X3V — х1 ~\~ ~ (хс— xr)> ZsY = Zi. (7.51)
Введем обозначения As/2 = x3V — X1 и Аг/2 = хс — хТ. Будем считать, что нелазерный источник конечных размеров состоит из совокупности точечных источников, экстремальные координаты которых хс = xr ± Аг/2, zc = zr. Длина отрезка вдоль оси х, на котором могут расположиться изображения точки P при восстановлении источником шириной Ar, с учетом (7.51) выражается в виде
As — 2 (х3у — X1) = 2 —— (хс — Xr) •>
ИЛИ
д5 = ^1дг. (7.52)
Таким образом, степень пространственной когерентности излучения источника, определяемая его диаметром Ar, задает минимальное разрешаемое на изображении расстояние As.
Пусть, например, при восстановлении источником служит ртутная дуговая лампа с диаметром излучающей зоны 0,3 мм, излучение которой проходит через узкополосный монохроматический фильтр. Если и источник и изображение находятся на расстоянии zr от голограммы, то наименьший размер As детали, который можно разрешить на изображении, составляет 0,3 мм. При Z1 = zr = 1 м такое разрешение приближается к разрешению человеческого глаза, находящегося непосредственно за голограммой, и его вполне достаточно для большинства визуальных наблюдений. Из (7.52) следует, что, чем ближе находится изображение к плоскости голограммы, тем меньшие требования предъявляются к пространственной когерентности излучения источника, освещающего голограмму. Наименьшими они являются в том случае, когда центральное сечение изображения совпадает с плоскостью голограммы.
