Оптические голографические приборы - Морозов А.М.
ISBN 5-217-00074-0
Скачать (прямая ссылка):
Рассмотрим условия, требуемые для получения качественных голограмм.
1. Источники света
Для проведения голографических процессов требуется Источник когерентного излучения. В настоящее время наибольшую степень когерентности имеют колебания, генерируемые лазерами. Именно после изобретения лазера, когда открылась возможность систематического использования свойств лазерного излучения (его высокой интенсивности, монохроматичности и направленности), голография стала широко применяться на практике.
Существует несколько типов лазеров, отличающихся друг от друга режимами работы, длиной волны и т. д.
Рассмотрим некоторые свойства лазерного излучения, которые позволяют получить и восстановить голограмму.
Идеальный когерентный источник излучает свет строго Одной частоты. Реальный лазер излучает спектр колебаний— спектральную линию, в которой присутствуют несколько частот. Ширина спектральной линии связана с понятием временной когерентности и в конечном счете определяет допустимую глубину голографируемой сцены, т. е. максимальную разность хода I между объектным и Опорным пучками, допустимую без уменьшения контраста интерференционной картины: I=X2/АХ.
Лазер излучает, световой луч в виде нескольких пучков, И поэтому еще одно требование, предъявляемое к лазерам, связано с пространственной когерентностью их излучения, Которая определяется степенью интерференции этих отдельных пучков. Пространственная когерентность не влияет на качество голограммы, если лучи из разных пучков не перемешиваются и при записи происходит их полное совмещение.
2»
35 В технике голографии наиболее распространенными яааяются газовые лазеры, в которых активная среда представляет собой газ или смесь газов.
Первые лазерные голограммы были получены с помощью гелий-неонового лазера с длиной волны излучения >-=0,6328 мкм, работающего на нейтральных атомах. Существующие гелий-неоновые лазеры могут генерировать непрерывные колебания также в ближней инфракрасной области спектра на следующих длинах волн: 1,15 мкм и 3,39 мкм, имеющие узкие спектральные линии, что позволяет с их помощью получать голограммы сцен глубиной в несколько десятков метров. Однако малая мощность излучения таких лазеров (0,1—0,5 мВт) ограничивает возможность их применения, так как в этом случае для получения голограммы требуется большое время экспозиции, составляющее десятки минут. При увеличении мощности гелий-неоновых лазеров путем увеличения длины газоразрядной трубки увеличивается и ширина спектральной линии, так что при мощности 100 мВт гелий-неоновый лазер позволяет регистрировать сцены глубиной не более 20 см.
Кроме лазеров, работающих на нейтральных атомах, в настоящее время созданы газовые ионные лазеры, работающие на криптоне, аргоне (>-=0,5145 мкм; 0,4880 мкм; 0,4765 мкм) и др. Эти лазеры более мощные, чем гелий-неоновые: их мощность излучения в непрерывном режиме до десятков ватт. В далекой инфракрасной области работают газовые лазеры на СО? (л=10>6 мкм).
Газовые лазеры могут работать как в непрерывном, так и в импульсном режиме. Импульсные лазеры, как правило, дают существенно большие мощности по сравнению с лазерами, работающими в непрерывном режиме.
При восстановлении голограммы требования к когерентности источников излучения значительно менее строгие, чем при ее получении. Требования к временной когерентности излучения определяются тем, что изображения объекта, полученные при дифракции света разных длин волн, не должны быть сдвинуты заметно друг относительно друга. Требования же к пространственной когерентности источников сводятся при восстановлении к ограничению угловых размеров источников. Этим требованиям удовлетворяют многие лазерные источники света, но неплохие результаты также можно получить при использовании ртутных ламп сверхвысокого давления, а иногда даже
обычных ламп накаливания. 36 2. Регистрирующие среды
Одним из важнейших моментов голографии является запись интерференционной картины светочувствительной средой. Именно свойства регистрирующей среды чаще всего определяют и возможность использования того или иного Л голографического метода.
К регистрирующим средам в голографии предъявляется ряд особых требований. Во-первых, регистрирующие среды должны иметь высокую разрешающую способность, позволяющую фиксировать отдельные дифракционные линии, во-вторых, хорошую контрастность, которая обеспечивала бы получение достаточного различия между темными и светлыми участками голограммы. Применительно к фотоэмульсиям, которые наиболее широко используют в голографии, эти требования достаточно противоречивы.
Объясняется это тем, что фотографические эмульсии состоят из микрокристаллов галогенида серебра, вкрапленного в прозрачную желатиновую массу. Отсюда чувствительность фотослоя связана с размерами зерен галогенида серебра: чем выше чувствительность, тем более зернистым оказывается фотоматериал, и, следовательно, тем ниже его разрешающая способность. Поэтому в каждом отдельном случае приходится искать компромиссное решение, определяемое конкретными частными требованиями к качеству голограммы.
