Оптическая голография - Априль Ж.
Скачать (прямая ссылка):
Однако такая гибкость метода благодаря использованию источника белого света не дается бесплатно. При восстановлении изображение появляется на расстоянии Z1 от плоскости голограммы, определяемом голографической формулой
где Zc, Z0 и Zt соответственно расстояния от голограммы до источников восстанавливающего, объектного и опорного пучков. Из этой формулы следует, что в общем случае, когда восстанавливающий источник расположен по ту же сторону от голограммы, что и
Рис. 4. Геометрия схемы восстановления голограмм сфокусированного изображения прозрачных объектов. Изображение видно в конусе света, угловая протяженность которого определяется параметрами, используемыми при изготовлении и восстановлении голограммы.
исходный опорный пучок, за голограммой создается мнимое изображение объекта. Как видно из рис. 4, это усиливает ограничение поля зрения голограммы, поскольку одновременно освещается эффективно лишь небольшая ее часть в угловом ракурсе. Однако такое положение вещей можно исправить соответствующей уста-
!/ZJ = IIZc+ !/Z0- !/Z1
(6) 518 Гл. - 10. Области применения
новкой оптических элементов 19] либо при записи голограммы, либо при ее восстановлении, вследствие которой создается действительное изображение объекта. Теперь, если поместить систему, формирующую изображение, например глаз или входное окно камеры линз, в точку расположения действительного изображения, то восстановление осуществляется по всему полю голограммы. Так как оптическая система наблюдения перемещается в плоскости, перпендикулярной полосам голограммы, из-за дифракции на решетке голограммы меняется цвет восстановленного изображения. С другой стороны, поле зрения не меняется, пока оптическая система наблюдения располагается внутри конуса света, восстановленного с голограммы.
Когда при восстановлении голограмм прозрачных сред используется лазер так, как показано на рис. 4, то из голограммы можно извлечь дополнительную информацию [38]. Сведения о градиенте показателя преломления можно получить теневым методом, помещая в фокусе пучка от восстановленного объекта теневой нож или другой экран. Изображение лучей, которые прошли мимо теневого ножа, дает информацию о градиентах показателя преломления, записанных на голограмме.
Теневую информацию о вторых пространственных производных показателя преломления можно также получить с голограмм этого типа непосредственным фотографированием восстанавливающего пучка, прошедшего через голограмму. Области с очень сильным градиентом показателя преломления, такие, например, как области вокруг ударной волны, будут выглядеть на восстановленном изображении темными, поскольку лучи света, прошедшие через эти области, из-за сильной кривизны преломляются за пределы апертуры. Это явление полезно в целях определения координат таких областей, но внутри них интерферометрия невозможна, в силу того что лучи через них прямо не идут.
10.4.2.3. Преобразование данных
В любом случае, когда используются режимы работы в реальном времени или с двойной экспозицией, основная информация, обеспечиваемая интерферометрией прозрачных объектов, представляется в виде интеграла по оптическому пути, который проходит луч от источника до плоскости наблюдения, от разности длин оптических путей А/ между двумя экспозициями голограммы. В случае работы в реальном времени интеграл представляет собой разности оптических путей в состояниях между моментом записи голограммы и настоящим моментом времени. Величина А/ дается вы- 10.4. Голографическая интерфером етрия
519
ражен ием
" и 0
J П (P) dp — ^n(p) dp 1, S
(7)
где р — координата вдоль оптического пути, п(р) — показатель преломления вдоль пути, a Z1 и t2 — времена экспозиции. Проблема преобразования данных в основном связана с получением из выражения (7) значений показателя преломления п(р) вдоль оптического пути. В общем случае этого сделать нельзя, за исключением определенных случаев с упрощенной симметрией (задача инверсии Абеля). К счастью, большинство практических задач можно свести к экспериментальным построениям либо с плоской, либо с цилиндрической симметрией, для которой задача инверсии Абеля решается сравнительно просто. Например, при измерении потоков в каскадах турбинные лопатки однородной толщины заключены между параллельными окнами. Если предположить, что влияние потока вблизи границы окон незначительно, то выражение (7) становится тривиальным, вследствие того что при этом предположении в любой точке величина Al равна просто произведению показателя преломления в данной точке на расстояние между окнами. Поскольку каждый интервал Al на определенной длине волны дает полосу (переход от белого к черному и наоборот), интерферограмма представляет собой контурную карту поля показателей преломления в потоке.
Из распределения показателей преломления можно получить информацию о температуре, давлении или поляризуемости жидкости, если использовать соответствующие данному эксперименту физические соотношения. Обсуждение этих соотношений выходит за рамки нашего изложения.
