Оптическая голография - Априль Ж.
Скачать (прямая ссылка):
і 10.3. Трехмерные, дисплеи
487
творческого и новаторского развития техники создания трехмерных голографических изображений [9]. Даже при обзоре краткой истории голографии становится ясно, что для некоторых применений использовались очень сложные голографические процессы, которые затем пришлось упрощать, пока вообще не отпала в них надобность. Рассматривая голографическое получение изображений, целесообразно отдавать себе отчет в том, что голография может играть роль лишь катализатора в реализации окончательного решения.
(0.3.2. Голографические системы, работающие на просвет
Существует множество способов изготовления голограмм, и каждый из них имеет только ему присущие особенности. Хотя обычно считается, что для голографии необходим свет лазерного источника, однако запись голограмм можно производить и с помощью ртутных дуговых ламп или источников белого света с фильтром. Тем не менее лазер остается наиболее эффективным и, безусловно, чаще всего применяемым источником света при голографической записи.
Первые эффектные трехмерные голограммы были просвет-ными; они до сих пор наиболее популярны среди новичков и являются единственным средством начать знакомство с голографиче-скими методами. Если справиться с ограничениями по когерентности и с проблемами стабильности, шансы на успех с первой попытки резко возрастают. Ничто не может лучше поддерживать интерес и стимулировать дальнейшее развитие исследований, чем качественная голографическая запись. Всегда разумно иметь по возможности простую оптическую схему. Каждое зеркало, линза, светоделитель, любой другой элемент усложняют проблему стабильности. Таким образом, простейшая система записи просветной голограммы не должна содержать, кроме лазера и расширителя пучка, никаких
других оптических элементов. Пространственный фильтр желателен, но не обязателен. Фотопленка или пластинка жестко закреплена на той же основе, что и объект, поэтому относительное движение между двумя элементами исключено (рис. 1). При небольшом смещении лазера или расширителя пучка меняется лишь освещенность, но дифракционная картина остается без изменения.
Pacuiupumem
Голографическая пленка (пластинка)
Рис. 1. Упрощенная голографическая установка. 488 Гл. , 10. Области применения
Идеальными объектами для голографии являются предметы из заменителя гипса или непрозрачного белого пластика, поскольку они равномерно отражают падающий свет без зеркальных бликов, которые могут засвечивать фотопленку. Металлические предметы можно обрызгать приглушающим аэрозолем из тех, что продаются в большинстве магазинов для художников. В данном случае он
Окрашенные металлические предметы вполне годятся на роль объекта в голографии. Коль скоро искусство голографии постигнуто (голография — это искусство в той же мере, что и наука), можно ставить и более сложные задачи. На рис. 2 приведена схема с более естественным освещением, особенно полезная, если мы намерены восстанавливать голограмму произведения искусства. Однако такое устройство усложняет проблему стабильности и требует тщательных измерений, чтобы длина когерентности лазерного источника с гарантией не была бы превзойдена. С целью повышения дифракционной эффективности изготовленных таким способом пропускающих голограмм они отбеливаются, и если стеклянная пластинка почти идеально прозрачна, то можно считать, что удовлетворены все требования для получения дисплея произведения ис кусства.
Просветные голограммы можно применять также для проекции действительных изображений, однако при этом возникают некоторые отклонения, которые можно исправить, придав соответствующую форму опорному пучку. Поскольку при получении действительного изображения после прохождения через голограмму направление восстанавливающего пучка меняется на противоположное (по отношению к случаю получения мнимого изображения), форма пучка должна быть также изменена с целью согласования его с опорным пучком, используемым при записи. Однако если опорная волна является коллимированной и плоской, то никаких 10.3. Трехмерные, дисплеи
489
изменений не требуется, так как форма аучка самосопряженная. Чтобы удовлетворить обоим этим требованиям, схема должна иметь очень большие линзы даже для голограмм умеренных размеров, так что по экономическим соображениям это решение практически неоправданно. Такую задачу можно решить, например, если использовать очень длинный оптический путь (25—40 м), чтобы сферический волновой фронт практически можно было считать плоской волной как при записи, так и при восстановлении. Однако действительное изображение будет псевдоскопическим (т. е. повернутым задом наперед), но этот дефект нетрудно исправить, если изготовить вторую голограмму, в которой псевдоскопическое действительное изображение играет роль объекта.
10.3.3. Отражательные голографические системы
Особая привлекательность отражательных голограмм состоит в том, что они, будучи записаны с использованием когерентного монохроматического света лазера, могут быть затем восстановлены при освещении обычным источником белого света. Процесс записи чрезвычайно прост; нужно лишь, чтобы опорный пучок падал на пластинку с противоположной стороны по отношению к объектному. Этого легко добиться, если освещать объект опорным пучком после того, как он прошел через голографическую пластинку. Безусловно, объект должен хорошо отражать свет, поскольку опорный пучок ослабляется после прохождения через эмульсию; если же объект отражает слабо, фотопленка экспонируется очень небольшим количеством света от объекта. Нельзя использовать фотопленки и фотопластинки с антиотражательной основой, так как они недостаточно прозрачны для освещающего пучка. Поскольку интерференционные полосы образуются внутри сектора, образованного опорным и объектным пучками, в отражательных голограммах эти полосы оказываются строго параллельными поверхности эмульсии. Шаг полос d определяется длиной волны падающего света и синусом угла между опорным и объектным пучками:
