Оптические голографические приборы - Морозов А.М.
ISBN 5-217-00074-0
Скачать (прямая ссылка):
7
X
быть зарегистрированы в данной точке голограммы. Таким образом,
Рис. 9. Связь между размерами объекта и разрешающей способностью регистрирующей
среды:
1 — опорный пучок; 2 — объ-
ектный пучок; 3 — объект;
4 — голограмма
42 расстояние z до объекта и телесный угол (рн, под которым он наблюдается, определяют поперечные размеры объекта.
5. Голографические схемы
Структура голограммы зависит от способа формирования объектной и опорной волн и способа регистрации интерференционной картины.
Первоначально предложенная Д. Габором схема получения голограмм предусматривала расположение источника света и объекта на оси голограммы. Эту схему называют схемой Габора, в ней используется один пучок света, часть которого рассеивается объектом, создавая объектную волну,
а другая — нерассеянная часть — играет роль опорной волны (рис. 10, а). Схема Габора обладает тем существенным недостатком, что при восстановлении лучи, образующие действительное и мнимое изображения, а также пучок нулевого порядка, распространяются в одном и том же направлении и создают взаимные помехи (рис, 10, б). Это — главная из причин низкого качества восстановленных
Рис. 10. Топографическая схема Габора:
а — схема получения; б — схема восстановления изображения; 1 — лазер; 2 — линзовая система; 3 — объект; 4 — фотопластинка; J — голограмма; 6 — действительное изображение; 7 — мнимое изображение; 8 — наблюдатель
Первые лазерные голограммы были получены Е. Лейтом и Ю. Упатниексом, предложившими другую голографичес -кую схему. Они разделили световые пучки, получив при восстановлении изображение высокого качества со всеми эффектами объемности, как это предсказывал Д. Габор. Изображенная на рис. 4 схема Лейта предназначена для регистрации непрозрачных и отражающих объектов. Прозрачные
и по такой схеме.
2
7
43 объекты регистрируются в проходящем свете. На рис. 11 представлен вариант схемы Лейта для получения голограмм прозрачных (фазовых) объектов. Как видно из рис. 4 и рис. 11, голограммы, образованные по схеме Лейта, свободны от взаимных помех мнимого и действительного изображений. В настоящее время, как правило, применяют именно эти голографические схемы.
Рис. 11. Голографическая схема Лейта:
а — голографическая схема; б — восстановление волнового фронта; / — лазер; 2 — светоделитель; 3 — зеркала; 4 — объективы; 5 — фазовый объект; 6 — фотопластинка; 7 — голограмма; 8 — мнимое изображение; 9 —
действительное изображение; 10 — наблюдатель
Как ясно из сказанного, метод Габора заключается в том, что рассеянная объектом волна воспроизводится в результате дифракции опорной волны на плоской голограмме, т. е. имеющей два измерения. Советский ученый Ю. Н. Денисюк предложил новый метод получения и использования трехмерной голограммы. В этом случае рассеянная объектом волна воспроизводится путем рассеяния опорной волны на голограмме, которая получается в достаточно толстом слое фотоэмульсии в результате интерференции двух пучков света: опорного пучка, падающего
44
на фотоэмульсию, и пучка, идущего от объекта с противоположной стороны (рис. 12).
Рис 12. Получение трехмерных голограмм:
а — голографическая схема; б — восстановление волнового фронта; 1 — лазер; 2 — линзовая система; 3 — светоделитель; 4 — объект; 5 — толстослойная фотоэмульсия; 6 — зеркало; 7 — источник света; 8 — объектив; 9— наблюдатель; IO — трехмерная голограмма* II — изображение
Структура интерференционной картины во встречных пучках, как уже отмечалось, представляет собой систему плоскостей узлов и плоскостей пучностей стоячей волны, которая будет зафиксирована в толщине слоя фотоэмульсии в виде полупрозрачных отражающих слоев серебра. Для появления у голограммы трехмерных свойств необходимо, чтобы на толщине фотоэмульсии укладывалось по крайней мере несколько отражающих слоев. Благодаря избирательности трехмерной голограммы по отношению к частоте света восстановление изображения можно осуществлять с помощью источника, имеющего сплошной спектр (например лампы накаливания или Солнца).
С такой голограммы восстанавливается только одно изображение.
Тип голограммы, который определяется связью между амплитудно-фазовыми распределениями объектной волны в плоскостях голограммы и объекта, зависит как от взаимного расположения объекта и фотопластинки, так и от наличия оптических элементов между ними.
Большой интерес представляют голограммы сфокусированного изображения. При получении таких голограмм изображение регистрируемого объекта сфокусировано на фотопластинку или находится вблизи от ее поверхности.
45 В результате амплитудно-фазовое распределение на голограмме будет тем же, что и в плоскости объекта (рис. 13, а).
Опорный источник
Рис. 13. Схемы получения голограмм различных типов:
а — голограмма сфокусированного изображения; б — голограмма Фраунгофера; в — голограмма Фурье; г — безлинзовая голограмма Фурье; д — голограмма Френеля;
/ — объект (транспарант); 2 — яинза; 3 — фотопластинка; / — фокусное расстояние
