Оптическая галография - Кольер Р.
Скачать (прямая ссылка):
ФИГ. 13.10.
Схема получения изображения через искажающую среду.
а — получение голограммы; б — восстановление.
и фиг. 13.10, б [13.10, 13.11]. Если на стадии восстановления удалить искажающую среду, то сопряженная волна не даст изображения первоначального предмета.
На фиг. 13.11 приведены фотографии, иллюстрирующие эффективность этого метода. На фиг. 13.11, а представлен исходный предмет, на фиг. 13.11, б — изображение, полученное с помощью
27-0990
418 ПРИМЕНЕНИЕ ДЕЙСТВИТЕЛЬНЫХ ИЗОБРАЖЕНИЙ ГЛ. 13.
описанного выше метода, а на фиг. 13.11, в — изображение, получающееся в том случае, когда искажающее стекло удалено из схемы восстановления. Малейшее изменение направления освещающего пучка, расположения голограммы и стекла нарушает возможность наблюдения изображения. Этот недостаток может обратиться в преимущество, если использовать описанный метод для кодирования секретных сообщений. Расшифровка голограммы
JOHN SMITH TEL. 123-4567
ФИГ. 13.11. Фотографии, иллюстрирующие эффек-
тивность метода устранения влияния искажающей среды. (По Когельнику [13.10].)
а — предмет; б — изображение, полученное по схеме, показанной на фиг. 13.10, б; в — изображение, полученное в отсутствие искажающей среды на стадии восстановления
возможна только в том случае, если имеется точная копия искажающего стекла и точно известна геометрия схемы восстановления. Следует отметить, что рассмотренный метод позволяет компенсировать фазовые искажения, вносимые трехмерной прозрачной средой по всей ее глубине.
3. Одинаковые искажения предметной и опорной волн
На фиг. 13.12 показано экспериментальное устройство, позволяющее воспроизводить условия, при которых создаются искажения, аналогичные возникающим при наблюдении через земную
ПЕРЕДАЧА ИЗОБРАЖЕНИЯ
419
атмосферу по вертикали [13.12]. Предмет и опорный точечный источник лежат в одной плоскости, причем расстояние между ними мало по сравнению с их расстоянием до голограммы. Искажающая среда непосредственно примыкает к пластинке. Если среда тонка по сравнению с наименьшими размерами оптических неоднородно-стей, то можно считать, что предметный и опорный лучи распространяются практически по одному и тому же оптическому
ФИГ. 13.12.
Схема получения изображения через искажающую среду при одинаковых фазовых искажениях предметной и опорной волн.
пути сквозь среду и испытывают одинаковую фазовую модуляцию. В этом случае пропускание искажающей среды можно аппроксимировать фазовым множителем ехр [гф [х, у)]. Обозначим комплексную амплитуду предметной волны, падающей на среду, через а (х, у). Тогда комплексная амплитуда предметной волны в плоскости голограммы будет равна а (х, у) ехр [?ф (х, у)]. Аналогично, комплексная амплитуда опорной волны в плоскости голограммы равна г (х, у) ехр [?ф (х, у)]. Как обычно, предположим, что пропускание голограммы t пропорционально интенсивности интерференционной картины; тогда
t ~ {а(#, у) ехр [іф (х, у)] + г (х, у) ехр [йр (х, у)]} X X {а*(я, у) ехр [ — щ(х, у)]+г*(х, у) ехр [-щ{х, у)]}~ ~ aa* + rr*4-ar*-f-a*r. (13.1)
Мы видим, что пропускание голограммы не содержит никаких следов фазового искажения ф (х, г/), и, следовательно, когда
27*
420
ПРИМЕНЕНИЕ ДЕЙСТВИТЕЛЬНЫХ ИЗОБРАЖЕНИЙ ГЛ. 13.
голограмма освещается опорной волной г (ж, г/), восстанавливается неискаженная предметная волна.
ФИГ. 13.13. Изображение, восстановленное с голо-
граммы, полученной по схеме на фиг. 13.12. (По Гудмену и др. [13.12].)
Чтобы множитель ехр Ucp (ж, у)] был одинаковым для предметной и опорной волн, угол, под которым виден от голограммы отрезок прямой, соединяющий предмет и опорный источник, должен быть малым. Заметим, что схема получения голограмм в этом случае совпадает со схемой безлинзовой фурье-голографии,
ПЕРЕДАЧА ИЗОБРАЖЕНИЯ
421
а упомянутое ограничение поля зрения аналогично ограничению, которое накладывается конечным разрешением фотоматериала при
ФИГ. 13.14. Изображение, полученное непосредст-
венно с помощью линзы, помещенной за искажающей средой. (По Гудмену п др. [13.12].)
использовании такой схемы (см. гл. 8, § 4, п. 1). В обоих случаях ограничено не разрешение изображения, а поле зрения.
На фиг. 13.13 представлена фотография изображения, восста-
422 ПРИМЕНЕНИЕ ДЕЙСТВИТЕЛЬНЫХ ИЗОБРАЖЕНИЙ ГЛ. 13.
новленного с помощью голограммы, полученной описанным выше методом. Для сравнения на фиг. 13.14 показано изображение, полученное с помощью линзы, помещенной за искажающей средой. Очевидно, что при создании изображения обычным способом передать информацию через среду практически невозможно. В работе Гудмена и др. 113.13] описаны выполненные в полевых условиях эксперименты, целью которых было использование голографического метода для получения изображения через турбулентную атмосферу.
4. Получение изображения через движущиеся рассеиватели
Голографический метод получения изображения через совокупность движущихся рассеивающих частиц, например через туман, чрезвычайно прост [13.14, 13.15]. Предположим, что неподвижный предмет скрыт туманом. Голограмма представляет собой картину, возникающую при интерференции предметной волны, прошедшей через туман, и опорной волны, которая не проходит через него. Поскольку рассеивающие частицы движутся, только та часть предметной волны, которая проходит через туман без рассеяния, когерентна с опорной волной, образует стационарную интерференционную структуру и записывается на голограмме. Пространственно-некогерентный свет, рассеянный туманом, добавляет только постоянный фон, который, однако, уменьшает дифракционную эффективность голограммы и уменьшает отношение сигнал — шум. Анализ отношения сигнал — шум для случая, когда сигнал содержит сильную компоненту некогерентного света, был выполнен Хамасаки [13.16].
