Оптическая голография - Априль Ж.
Скачать (прямая ссылка):
ровская голография, основанная на записи бегущих волн интенсивности. Целью настоящего обзора является рассмотрение идей и представлений, лежащих в основе перечисленных направлений.
A1 dz d3
2. ОБЩАЯ СХЕМА ЗАПИСИ И ВОССТАНОВЛЕНИЯ ТРЕХМЕРНОЙ ГОЛОГРАММЫ
Рассмотрим сначала в самом общем виде процесс записи и восстановления статической трехмерной голограммы.
При записи когерентное излучение Ws источника S, прошедшее на своем пути через объем V, заполненный прозрачным светочувствительным веществом, падает на объект О (рис. 1,а). В результате интерференции отраженной от объекта волны W70 и волны Ws (волна IFs, выступающая в роли интерферирующей компоненты, называется «опорной») в пространстве перед объектом возникает стоячая световая волна, которую в некотором приближении можно представить в виде системы поверхностей пучностей du dt, d3 и т. д., которым соответствует максимальная интенсивность . поля. Воздействуя на светочувствительный материал, поле стоячей волны по-разному засвечивает различные части заполненного им объема. В этом объеме после экспозиции и соответствующего проявления образуется трехмерная голограмма — пространственная материальная модель стоячей волны. В зависимости от типа используемого фотоматериала и способа химической обработки эту модель можно изготовить, например, из металла, красителя, прозрачного диэлектрика и т. д. Во всех этих случаях зафиксированные голограммой поверхности пучностей стоячей волны d[, d'z, d'z и т. д. (рис. 1,6) можно рассматривать как систему своеобразных зеркал, поверхности которых имеют весьма сложную форму.
Рис. 1. К рассмотрению общего механизма записи и восстановления трехмерной голограммы, а — схема записи; б — схема восстановления; S' — источник излучения со сплошным спектром; V' — трехмерная голограмма; d.\, d dg — зеркала, образовавшиеся на месте поверхностей пучностей стоячей волны; W0—волна излучения, восстановленного трехмерной голограммой; h — наблюдатель; О' — восстановленное голограммой объемное изображение объекта. 2. Запись и восстановление трехмерной голограммы
693
На рис. 1,6 приведена схема восстановления трехмерной голограммы. На полученную рассмотренным способом голограмму V' направляется излучение точечного источника S'. Существенно, что в отличие от этапа записи этот источник может быть и немонохроматическим; восстановление с трехмерной голограммы возможно также источником, имеющим сплошной спектр излучения.
При взаимодействии такой голограммы с восстанавливающим излучением точно воспроизводятся практически все параметры зарегистрированного на ней волнового поля объекта — амплитуда, фаза и спектральный состав. В частности, из сплошного спектра источника S' трехмерная голограмма сама выбирает и отражает излучение той длины волны, которая совпадает с длиной волны излучения, экспонировавшего голограмму во время записи. При этом после отражения от образовавшихся на месте поверхностей пучностей кривых зеркал с1'г, d'2, d'3 и т. д. пространственная конфигурация первоначальной сферической волны восстанавливающего источника S' изменяется таким образом, что отраженная волна Wо становится полностью идентичной волне W о, рассеянной объектом. Наблюдатель h, воспринимающий такую восстановленную волну, не может отличить ее от первоначальной объектной волны и, следовательно, видит объемное изображение О' объекта в цвете, соответствующем длине волны излучения, освещавшего объект при записі.
Таким образом, наиболее явные отличия трехмерной записи от двумерной сводятся к тому, что- трехмерная голограмма допускает восстановление источником со сплошным спектром; при этом восстанавливается единственное изображение объекта в свете той длины волны, которая использовалась при записи. В этом случае также отсутствует ложное изображение, свойственное двумерной записи.
Простейшая интерпретация механизма записи и восстановления волнового поля с помощью трехмерной голограммы сводится к следующему. По самой своей сути поверхности пучностей стоячей волны, а следовательно, и зеркала, возникшие на их месте в объеме трехмерной голограммы, представляют собой геометрическое место точек, в которых фазы интерферирующих волн (в данном случае опорной и объектной волн) одинаковы Очевидно, что в этих условиях восстанавливающая волна, достигая какого-либо из упомянутых зеркал, приобретает распределение фаз, совпадающее с распределением фаз объектной волны. В результате оказывается, что на поверхности каждого такого зеркала восстанавливающая и объектная волны отличаются лишь направлением своего распространения. Восстанавливающая волна движется слева направо, а объектная — справа налево. После отражения от такого «изофазного» зеркала направление распространения восстанавливающей волны изменится на противоположное, и она по всем пара- 694 Дополнение. Голография в трехмерных средах
метрам совпадет с объектной волной, т. е. преобразуется в объектную волну.
Таким образом, уже каждое из зеркал, образовавшихся на месте соответствующей поверхности пучностей, трансформирует падающую волну в волну излучения, рассеянного объектом. Роль всей системы следующих друг за другом зеркал сводится к тому, что такая структура, подобно липпмановской фотографии, Тйзделяет из сплошного спектра и отражает излучение, длина волны которого совпадает с длиной волны излучения, экспонировавшего голограмму при записи.
