Оптические голографические приборы - Морозов А.М.
ISBN 5-217-00074-0
Скачать (прямая ссылка):
Когда голографическая линза освещается сферической волной, совпадающей с волной, используемой при записи, за голографической линзой, кроме расходящейся волны, являющейся продолжением падающей, возникают плоская волна, соответствующая выпуклой линзе, и рас-
57 ходящаяся сферическая волна, соответствующая вогнутой линзе.
Обратимся к схеме получения голографической линзы, показанной на рис. 20, а. С помощью линзы Jl и микродиафрагмы Д создается точечный источник сферической волны. На заданном расстоянии Zs от точечного источника устанавливают фотопластинку Ф, на которую, кроме сферической, падает опорная плоская волна Р. Интерференционная картина регистрируется фотопластинкой.
Рис. 20. Голограмма точки как оптический элемент (голографическая
линза):
а — получение голограммы точки; б — пример построения изображения прозрачного предмета Т, помещенного в восстанавливающий пучок С
Фотохимическая обработка фотопластинки может предусматривать отбеливание фотоэмульсии, в результате чего получается не амплитудная, а фазовая голограмма. Фазовая голограмма, записанная на слое эмульсии тол-58 щиной 20 мкм, является трехмерной фазовой голограммой, дифракционная эффективность которой может составлять десятки процентов.
При построении изображения предмета Г, помещенного в восстанавливающий пучок С (рис. 20, б), возникают основное изображение Ipy которое является действительным, и вторичное изображение которое является мнимым. Характер изображений изменяется, если повернуть голограмму Г на 180° вокруг оси, перпендикулярной к плоскости чертежа. Зависимости, определяющие положение изображения, описываются соотношениями, аналогичными тем, которые используют для классических оптических элементов. Часто достаточно вычислить лишь продольные расстояния, определяющие положение на оптической оси основного и вторичного изображений.
При условии равенства длин волн излучения, падающего на голограмму при восстановлении волнового фронта и используемого при записи голографического поля, а также при отсутствии масштабных преобразований голограммы (например оптического уменьшения или увеличения) формулу для расчета положений изображений можно представить в следующем виде:
:l/zPtK= I /zT=h l/zs, т. е. величина , обратная расстоянию реконструированной точки изображений от голограммы, равна алгебраической сумме обратных величин соответствующих расстояний: расстояния zT до точек предмета, являющихся восстанавливающими источниками и расстояния Zs до точечного источника, используемого при получении голограммы. Левый индекс относится к основному изображению (Ip) у а правый индекс — ко вторичному (ложному) изображению.
Голографическая линза — это оптический элемент с двумя фокусными расстояниями: для основного (fp) и сопряженного (Д) изображений. Если записать выражения для 1 jzp и 11zK, а затем сложить оба выражения, то получим следующее соотношение, связывающее положения двух изображений:
l/zp+l/zK=2/zT.
Это соотношение не зависит от положения источника сферической волны при получении голограммы и определяется только положением предмета T относительно голографической линзы.
Киноформ. Своеобразной формой зонной пластинки является так называемый киноформ. Он представляет
59 собой искусственно изготовляемую зонную пластинку, дающую только одно изображение. При этом почти вся энергия восстанавливающего излучения сосредотачивается в изображении.
Киноформом можно также считать трехмерную голограмму, образующую единственное изображение и обладающую низкой угловой избирательностью. Такими свойствами обладает отражающая фазовая трехмерная голограмма, которая должна быть достаточно толстой, чтобы большая часть энергии восстанавливающего пучка приняла участие в формировании изображения, а пучок нулевого порядка имел как можно меньшую интенсивность.
Однако настоящий киноформ является фазовой голограммой точки, закон изменения фазы которой требует, чтобы все излучение при восстановлении дифрагировало в направлении первых порядков. Для получения такой голограммы обычно используют бихромированную желатину. Киноформ можно было бы изготовить из простой линзы, если устранить весь материал, который только сдвигает фазу падающей волны на величину, кратную 2л радиан (рис. 21). Осветив киноформ параллельным пучком света, мы получим только одно изображение источника в точке F.
Рис. 21. Схема получения киноформа:
а — тонкая сферическая лннза; б — профиль рельефа киноформа; в лучей в киноформе для случая осевого освещения плоской волной
— ХОД
Необходимый профиль киноформа МОЖНО изготовить искусственно с помощью ЭВМ либо посредством фотографирования колец Ньютона, когда во время экспозиции производят программированное передвижение оптических деталей, которые образуют интерференционную картину 60
4 таким образом, чтобы получалась требуемая степень почернения.
4. Голографические мультипликаторы
Мультипликация (размножение) изображений занимает важное место в технологии производства интегральных схем для микроэлектроники. Мультиплицирование требуется при использовании группового метода изготовления изделий, в многоканальных системах обработки информации (например, при распознавании образов), а также необходимо для систем хранения и размножения информации и ряда других случаев. Обычно процедура преобразования отдельного изображения в большое число идентичных изображений осуществляется последовательным формированием изображений шаблона с помощью оптико-механических мультипликаторов, которые представляют собой сложнейший комплекс оптических, механических и электронных устройств, работающих во взаимосвязи.
