Оптическая голография - Априль Ж.
Скачать (прямая ссылка):
Толчком к развитию этого нового направления послужило явление фотонного эха, обнаруженное американскими исследователями Абеллом, Курнитом и Хартманом [50]. Этот эффект наблюдается в резонансных средах, т. е. в таких средах, в которых линия поглощения — испускания при переходах на нижний уровень совпадает с длиной волны экспонирующего голограмму излучения. В общих чертах он сводится к тому, что если на резонансную среду послать последовательно два импульса света, разделенные интервалом времени т, то через следующий точно такой же интервал времени т после второго импульса появится эхо, т. е. среда испустит добавочный третий импульс.
Появление эха можно интерпретировать как способность среды запоминать и воспроизводить временные параметры электромар нитного поля, в данном случае это интервал времени между после довательными импульсами. Первооткрывателей фотонного эха интересовало именно это свойство, хотя также отмечалось, что среда «помнит» и пространственное распределение фаз первого импульса.
Развивая идеи фотонного эха, советские исследователи Штыр-ков и Самарцев [51] предложили записывать резонансные динамические голограммы импульсами объектного и опорного излучения, не перекрывающимися во времени. В этом методе на резонансную среду V в данный момент времени ^=O направляется импульс объектной волны /0, который переводит часть атомов среды из 726 Дополнение. Голография в трехмерных средах
нижнего основного состояния 1 в верхнее возбужденное состояние 2 (рис. 16). Из теории фотонного эха следует, что в этом состоянии фаза колебаний атомов среды в течение времени поперечной релаксации остается скоррелированной с фазой, которую имели в этой среде колебания объектной волны при взаимодействии со средой.
Запись голограммы, совпадающая с ее считыванием, осуществляется плоской опорной волной Ir, которая подается на среду в
Рис. 16. 1\ процессу записи и считывания резонансной голограммы. V — резонансная среда; /о — записываемая объектная волна; Ir — считывающая опорная волна; Ie — восстановленная волна-эхо, обращенная по отношению к объектной волне /0; т—временной интервал между импульсами волн /0 и Ir. Волновые фронты волн I0, Ir и I^ изображены в правой части рисунка в момент времени, когда последний из них It покинул голограмму.
виде импульса в момент времени t=х после окончания воздействия объектной волны (/=0). Этот импульс обращает на 180° фазы колебаний всех атомов среды, после чего колебания в среде начинают развиваться во времени в обратном направлении. По прошествии следующего интервала времени т, т. е. в момент времени 2т среда испустит импульс эха Ie. Волновой фронт этого импульса будет обращен по отношению к волновому фронту зарегистрированной на голограмме объектной волны /0. Временная последовательность объектного (/о), опорного (Ir) и восстановленного (Zg) импульсов, а также форма соответствующих им волновых фронтов иллюстрируются в правой части рис. 16, где все три импульса показаны в момент времени, когда последний из них /е покинул голограмму.
Голография с записью в резонансных средах, в которой пространственная память голограммы органически объединена с временной памятью фотонного эха, открывает принципиально новую возможность запоминать, а затем воспроизводить процессы, связанные с изменением состояний во времени и пространстве.
11. ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Таким образом, согласованные усилия многих исследователей позволили накопить ряд сведений и фактов о свойствах трехмер- 11. Заключение
727
ных голограмм. За этими на первый взгляд разрозненными фактами достаточно отчетливо вырисовывается то единое явление природы, которое лежит в их основе. Оказывается, что материализованная объемная картина волн интенсивности способна вгспропз-водить волновое поле со всеми его параметрами — амплитудой, фазой, спектральным составом, состоянием поляризации и даже с изменениями этих параметров во времени.
Однако общая картина этого явления пока еще далека от завершения. И дело здесь не только в том, что в ряде случаев мы не знаем полностью набор отображающих свойств некоторых видов голограмм. (Например, мы еще пока не знаем, при каких условиях резонансная голограмма воспроизводит состояние поляризации.) Есть все основания считать, что будут открыты новые неожиданные оптические свойства голограмм. Вполне вероятно, что ряд новых эффектов будет обнаружен при применении светочувствительных материалов, обладающих специфическими свойствами, подобно тому как применение резонансных и поляризационных сред открыло возможность записи временных и поляризационных характеристик волновых полей. И наконец, прецедент объединения голографии и нелинейной оптики в динамическую голографию показывает, что внесение идей голографии в смежные с ней области знаний может привести к появлению совершенно новых направлений.
ЛИТЕРАТУРА
1. Gabor D. Microscopy by reconstructed wave fronts.—Proc. Roy. Soc. (London), 1949, v. A197, p. 454.
2. Денисюк Ю. H. Об отображении оптических свойств объекта [і волновом поле рассеянного им излучения.— ДАН СССР, 1962, т. 144, вып. 6, с. 1275.
