Оптическая галография - Кольер Р.
Скачать (прямая ссылка):
Чтобы наблюдать действительное изображение, устранив при этом помехи от его двойника, надо осветить голограмму 1 в исходном положении и зарегистрировать голограмму 2 картины помех в плоскости действительного изображения. Запись негатива на голограмме 2 должна устранить картину дифракции от мнимого изображения; должно остаться только действительное изображение на равномерно освещенном фоне. На практике не происходит полного подавления фона, так что успех метода нельзя считать полным. Более того, метод приводит к увеличению уровня шума и применим только к действительному изображению.
Эль-Сам [2.7] предложил другие способы устранения двойникового изображения, а Ломанн [2.13] разработал метод, основан-
5*
68
РАННИЕ ЭТАПЫ РАЗВИТИЯ ГОЛОГРАФИИ
ГЛ. 2.
ный на фильтрации картины дифракции Фраунгофера. Ни эти методы, ни метод Брэгга — Роджерса не были достаточно эффективны и удобны. Важная проблема оставалась нерешенной. Прежде чем перейти к рассмотрению решения этой проблемы, предложенного Лейтом и Упатниексом, укажем, что в некоторых случаях осевая голограмма в состоянии создать нужное изображение без существенных помех со стороны сопряженного изображения. Томпсон и др. [2.14] смогли получить голограммы движущихся частиц аэрозоля при освещении импульсным лазером, используя осевой метод. (Длина когерентности примененного в этих опытах лазера была недостаточной, поэтому именно осевой метод позволял обойти эту трудность.) Частицы аэрозоля были столь малыми, что голограмма, полученная в ближнем поле для ансамбля частиц, по отношению к каждой индивидуальной частице находилась в дальнем поле. Если рассматривать действительное изображение такой частицы, то кажется, что ее мнимое изображение находится в очень отдаленной плоскости. Поэтому в плоскости действительного изображения дифракционная картина точечного мнимого изображения выглядит равномерным фоном — сферической волной постоянной амплитуды — и не мешает наблюдению изображения. В этом случае можно наблюдать четкое действительное изображение.
§ 6. Внеосевые голограммы
Отказавшись от осевой геометрии голографического эксперимента и введя опорный пучок под углом к пучку, идущему от объекта, Лейт и Упатниекс изобрели наиболее общий и самый успешный метод устранения двойникового изображения (а также неди-фрагированного света) из восстановленного изображения. На фиг. 2.9 показана первоначальная схема Лейта и Упатниекса [2.15], в которой использовалась ртутная лампа. Две линии из картины дифракции Фраунгофера на дифракционной решетке служат вторичными источниками света, находящимися в определенном фазовом отношении. Один из них играет роль источника опорной волны, а другой освещает объект на просвет. Голограмма может быть зарегистрирована в любом месте области перекрытия пучков. Сходство схемы этого опыта со схемой опыта Юнга очевидно.
Хотя, по-видимому, целесообразнее отложить объяснение вне-осевого метода до введения понятия пространственной частоты (гл. 5), некоторые преимущества этого метода можно оценить, пользуясь представлением о зонных пластинках. Обратимся к фиг. 2.10, на которой представлено изображение зонной пластинки, образованное при интерференции плоской опорной волны со сферической волной, рассеянной точечным рассеивателем, нахо-
ВНЕОСЕВЫЕ ГОЛОГРАММЫ
69
дящимся в Р. В осевом методе мы помещаем небольшую фотографическую пластинку (прямоугольник, очерченный пунктиром) в центре интерференционной картины так, что нормаль к его поверхности проходит через P параллельно направлению распространения плоской опорной волны. Если используется нелазерный источник света, то из-за ограниченной длины когерентности на голограмме может быть записана лишь часть интерференционной картины, в пределах, ограниченных окружностью малого радиуса с центром на оси. По мере того как длина оптического пути
ФИГ. 2.9
Первоначальная схема получения вне-осевых голограмм. (По Лейту и Упат-ниексу [2.15].)
от источника до голограммы через объект увеличивается по сравнению с длиной прямого пути, проходимого опорной волной, вид-ность полос уменьшается и в конце концов, когда разность хода достигает длины когерентности, становится равной нулю, и интер-ферограмма более не дифрагирует свет с достаточной эффективностью. Из фиг. 2.10 видно, что по мере удаления от центра интерференционной картины разность хода растет. Небольшая голограмма, которую можно зарегистрировать, освещается плоской опорной волной. На этой голограмме дифрагирует волна, которая кажется расходящейся от мнимого изображения в точке Р, и вторая волна, которая сходится в действительное изображение в точке P'. Наблюдению любого из изображений вдоль оси мешает несфокусированный свет от сопряженного изображения и недифрагированный свет.
Предположим, однако, что длина когерентности света достаточна для создания нужной видности полос на значительно большей площади зонной пластинки. Тогда небольшую фотопластинку можно настолько удалить от оси, что ее не будут пересекать осе-
70
РАННИЕ ЭТАПЫ РАЗВИТИЯ ГОЛОГРАФИИ
ГЛ. 2.
вые лучи, идущие от Р. В этом случае, как показано на фиг. 2.10, все лучи, исходящие от мнимого изображения в точке Р, не перекрываются с лучами, сходящимися в P', и проблема двойного изображения устраняется. Часть освещающей опорной волны, которая не испытывает дифракции на голограмме, также не перекрывается с волнами, идущими от изображений. [Обращаясь к выражению (2.5), мы видим, что наряду с интерференционными
