Оптическая голография - Априль Ж.
Скачать (прямая ссылка):
(10)
ті = J10 (ф);
(12)
1) Здесь указаны страницы в русском переводе книги.— Прим. перев. 642 Гл.г 10. Области применения _
кал. В тех случаях, когда случается согласовывать характеристики ГОЭ с практическими потребностями, ГОЭ могут обеспечить элегантное решение проблемы. Мы рассмотрим здесь те характеристики ГОЭ, которые в случае их применения окажутся полезными, а также обсудим и те, польза от которых вызывает сомнение. Обсудим также некоторые общие способы предсказания характеристик ГОЭ и средства, требуемые для детальной разработки системы.
В общем случае ГОЭ следует рассматривать как некий тип элемента, который при необходимости должен использоваться в комбинации с другими элементами. Наш опыт показывает, что лучи, формируемые ГОЭ, следует рассматривать как создаваемые отдельными оптическими системами. Это означает, что ГОЭ представляет собой обычный элемент в трех оптических системах, причем параметры всех этих трех систем должны учитываться при конструировании.
10.8.4.1. Сравнение со стандартными оптическими элементами
Голографические и обычные оптические элементы имеют одно общее важное свойство: любой отдельный элемент может быть изготовлен так, что он будет иметь нулевые или малые аберрации для одной пары сопряженных точек. При этом для других сопряженных точек возникают аберрации. Чтобы избежать аберраций в некоторой протяженной области поля зрения или зрачка, в систему вводят дополнительные элементы. Параметры дополнительных элементов позволяют конструктору уменьшить аберрации системы в целом. В этом смысле задача разработчика состоит в том, чтобы определить, какие элементы и в какое место системы их нужно вставить, чтобы они действительно позволили устранить аберрации.
Голографические оптические элементы с успехом используются как внеосевые криволинейные зеркала или сдвинутые децентриро-ванные линзы. Иными словами, они вносят в систему относительно большие абберрации, как правило астигматизм и кому. Кроме того, применение ГОЭ вызывает большую дисперсию, что приводит к необходимости использовать монохроматический свет или применять другие решительные меры (другие ГОЭ), чтобы получать изображения хорошего качества. Решить эту проблему можно также путем изготовления систем с необычными геометрическими конфигурациями и особыми спектральными характеристиками. В наших исследованиях большой уровень аберраций и значительная дисперсия играли отрицательную роль, но в других случаях, разумеется, они могут представлять интерес, например в спектроскопических исследованиях.
Особое свойство ГОЭ, которое не имеет аналога с обычными оптическими элементами,— это возможность их использования в оп- 10.8. Голограммные оптические элементы
643
тических системах формирования пучков света. Однако любые голографические элементы, предназначенные для этой цели, имеют очень высокую стоимость. Эти элементы обеспечивают дополнительные возможности для управления аберрациями, причем не требуется вводить дополнительных элементов в такие системы.
10.8.4.2. Некоторые полезные характеристики
Укажем теперь на некоторые применения ГОЭ в тех случаях, когда они действительно необходимы. Другие применения, обсуждаемые в данной главе, касаются выполнения произвольных очень точных преобразований волновых фронтов (§ 10.5), изготовления высокодисперсионных решеток с малым рассеянием (§ 10.9) и мультиплицирования изображений (§10.11). Теме данного параграфа более соответствуют такие применения ГОЭ, как создание необычных оптических схем (голографическое устройство воспроизведения информации, устанавливаемое на шлеме оператора), изготовление большого оптического элемента с малым в^сом (голографические приборы ночного видения), создание элементов высокой прозрачности и одновременно высокой отражательной способности в узком диапазоне длин волн (голографический экран для проектора, устанавливаемого на шлеме оператора), осуществление дополнительных оптических функций без введения иовьь поверхностей (формирование пучков). Эти примеры мы обсудим в разд. 10.8.6.
10.8.4.3. Предварительное проектирование
Конструирование оптических систем чем-то похоже на искусство, поскольку разработчик должен хотя бы приблизительно знать, с чего надо начинать решение задачи. В случае обычной оптики из опыта мы имеем набор исходных положений, которые можно назвать «конструкторскими схемами». Кроме того, по крайней мере для систем с круговой симметрией мы имеем достаточно хорошо разработанную теорию аберраций и можем определить, к каким эффектам приводит перемещение апертурной диафрагмы.
В случае голографических оптических элементов дело обстоит не столь просто. Во-первых, система оказывается более сложной в силу отсутствия симметрии и наличия многочисленных параметров, например в случае элементов в устройствах формирования пучков. Во-вторых, в первую очередь должна учитываться оптическая эффективность, поскольку во многих случаях ею определяются и другие характеристики устройства. В-третьих, мы не накопили еще большого опыта, которым можно было бы руководствоваться при конструировании. 644 Гл.г 10. Области применения _
