Оптическая голография - Априль Ж.
Скачать (прямая ссылка):
Рис. 3. Дифракционная эффективность в первом порядке для поглощагельной синусоидальной решетки.
ведена зависимость дифракционной эффективности поглощательной голограммы от глубины модуляции решетки. Поскольку процесс поглощения преобразует свет в тепло, интенсивность падающего света неизбежно ограничивается ростом температуры среды для записи. Поэтому яркость восстановленного изображения ограничена „ 10.2. Двумерные дисплеи
461
эффективностью решетки и интенсивностью падающего света, которая зависит от ухудшения качества среды, вызванного повышением температуры.
ФАЗОВЫЕ СРЕДЫ. Фазовые голограммы в принципе прозрачны; модуляция падающего света происходит на локальных разностях фаз. Процесс этот по своей природе более эффективный, чем модуляция поглощением. На рис. 4 показана зависимость дифракционной эффективности в первом порядке от глубины модуляции. Поскольку
Рис. 4. Дифракционная эффективность синусоидальной фазовой решетки в первом и нулевом порядках.
интенсивность восстанавливающего пучка не ограничена преобразованием света в тепло внутри среды, использование фазовых голограмм позволяет добиться при одном и том же увеличении более ярких восстановленных изображений по сравнению с обычной фотопленкой, слайдами или поглощательными голограммами.
Дифракция света на синусоидальной фазовой решетке, обусловленная периодическими изменениями длины оптического пути, может быть связана либо с местными изменениями показателя преломления, либо непосредственно с изменениями длины оптического пути, либо с тем и другим одновременно. 462 Гл. , 10. Области применения
Модуляция показателя преломления. Максимальная теоретическая эффективность как для толстых пропускающих голограмм, так и для толстых отражательных голограмм (Брэгга) равна 100%. Однако в действительности добиться эффективности 100% довольно трудно. Если среда для записи голограмм представляет собой гало-генидосеребряный материал (отбеленный), то зернистая структура модулирующих участков рассеивает свет из-за своей дискретности, что влечет за собой некоторое снижение дифракционной эффективности.
Этот эффект можно свести к минимуму, используя тонкие эмульсии типа Eastman Kodak 649F и Agfa — Gevaert 10Е75. Значения экспозиции при длине волны света 633 нм для первой пленки составляют около 1100 эрг/см2, а для второй — 20 эрг/см2. Максимальное разрешение этих материалов, равное примерно 2000 линий/мм, делает их удобными для очень многих голографических применений. После проявления, фиксации и отбеливания в этих материалах возникает не только модуляция показателя преломления, но и небольшой рельеф поверхности. Однако преобладающим модуляционным эффектом остается изменение показателя преломления.
Другим материалом с модуляцией показателя преломления является бихромированная желатина. С помощью специальной обработки на ней можно получить также и поверхностную модуляцию [11].
Для записи трехмерных голограмм обычно используют пять видов материалов: отбеленный галогенид серебра, бихромированную желатину, фотополимеры, фотохромные материалы и сегнетоэлектри-ки. Голограммы, записанные на любом из этих материалов, имеют ограничения по применению в практических системах отображения. Эти ограничения зависят от чувствительности, длительности хранения изображения [14] и возможности получения копий или от комбинаций этих факторов.
Трехмерные голограммы не приспособлены для копирования: для получения тиража необходимо в достаточном количестве изготовить отдельные голограммы. Это стоит дорого. В зависимости от используемых материалов трехмерные голограммы могут иметь ограниченное время хранения.
Модуляция поверхности. Необходимость получения копий записанных голограмм обычно легко удовлетворяется выбором среды, модуляция в которой главным образом или полностью является свойством поверхности.
Копия рельефа поверхности может быть выполнена гальваническим нанесением никеля (после создания проводящего покрытия на поверхности) толщиной в несколько тысячных долей дюйма (примерно 100 мкм) на поверхностную голограмму с последующим отделением голограммы от никеля и использованием никелевой пластины для тиражирования рельефа на кусках пластмассы. Этот процесс 10.2. Двумерные дисплеи
463
аналогичен процессу производства грампластинок, где модуляция осуществляется канавками, нарезанными на лакированной поверхности. Этот лакированный диск покрывается проводящим покрытием, например серебром из раствора, а затем на него гальваническим путем наносится слой никеля необходимой толщины. Полученная матрица используется для прессовки множества поливиниловых дисков. Копии голограмм, сделанные таким способом, имеют превосходное качество [4].
Существует несколько материалов для записи голограмм с модуляцией поверхности — это галогенидосеребряные эмульсии, бихро-мированная желатина, фоторезисты, а также многослойные структуры фотопроводник — термопластик. В галогенидосеребряных эмульсиях можно получать модуляцию как в объеме, так и на поверхности; однако поверхностный эффект оказывается более слабым и малопригоден для тиражирования. Голограммы же на бихромированной желатине являются обычно трехмерными; Мейерхофер [11] получил голограммы, использующие поверхностный рельеф с глубиной, пригодной для копирования. При низких частотах 300 линий/мм) профиль решетки близок к прямоугольному. При частоте 500 линий/мм и экспозиции 100 мДж/см2 в случае, когда А,=441,6 нм, формируется решетка с дифракционной эффективностью, равной 26%; однако с ростом частоты чувствительность в среднем падает и дифракционная эффективность оказывается меньше; например, для получения 200 линий/мм требуется 400 мДж/см2, причем дифракционная эффективность равна всего лишь 2,4%.
