Оптические голографические приборы - Морозов А.М.
ISBN 5-217-00074-0
Скачать (прямая ссылка):
Голографические мультипликаторы с пространственным разделением волнового фронта содержат растр голографических элементов, каждый из которых строит изображение предмета (с полем, равным единичному изображению — одному модулю). В них разделение волнового фронта, распространяющегося от объекта, осуществляется входными зрачками этих элементов, причем в каждый зрачок попадает только часть волнового фронта. Каждый элемент такого растра представляет собой осевую голо-графическую линзу, концентрические кольца которой ,образуются в результате интерференции сферического и плоского волновых фронтов.
Растр голографических линз, таким образом, можно рассматривать как голограмму совокупности точечных источников света, которая может быть получена с помощью линзового растра или методом последовательного получения голограмм одного и того же точечного источника, образованного высококачественным микрообъективом. В последнем случае удается избежать многократного наложения излучения от таких источников и обеспечить высокую идентичность свойств отдельных голографических линз, составляющих растр. Достижение подобной идентичности обычных линзовых микрообъективов и создание на их основе высококачественного растра является одним из основных преимуществ растра голографических линз.
61 Другими преимуществами такого мультипликатора являются высокая (близкая к дифракционной) разрешающая способность, особенно в центральной части поля, и простота получения больших полей изображений, определяемых числом мультиплицирующих элементов (голограмм).
Голографические мультипликаторы с угловым делением волнового фронта содержат голограмму, представляющую собой единый мультиплицирующий элемент и обеспечивающую формирование множества микроизображений за счет дифракции на структуре голограммы световой волны, распространяющейся от объекта. При этом каждое отдельное микроизображение строится волновым фронтом, образованным всей структурой голограммы (всей ее площадью). Эти голограммы-мультипликаторы могут быть двух типов: голограммы Френеля и голограммы Фурье.
При получении голограмм Френеля (рис. 22) используют набор когерентных точечных источников и опорный источник. В результате их интерференции на фотопластинке получаем голограмму точечных источников — мультиплицирующий элемент, представляющий собой набор вне-осевых голографических линз, вложенных в одну апертуру.
Рис. 22. Голографический мультипликатор Френеля:
а — принципиальная схема; б — схема получения голограмм; 1 — источник света; 2 — объект; 3 — голограмма; 4 — плоскость мультиплицированных изображений; 5 — опорный источник; б — фотопластинка; 7 — набор когерентных точечных источников
Голографические мультипликаторы Фурье могут быть выполнены по схеме со сходящейся волной (рис. 23, а) и по схеме с мультиплицирующим элементом, расположенным в плоской волне (рис. 23, б). Более совершенной является последняя. Эта схема широко используется в системах обработки изображений, а также предложена 62
1
1 I
W Il
.1
в)
Рис. 23. Прмшипиальные схемы голографических мультипликаторов Фурье;
а — со сходящейся волной; б — с плоской волной; 1 — источник света; 2 — объект; 3, 5 — объективы; 4 — голограмма; б — плоскость мультиплицированных изображений
V
%
для мультипликации изображений в микроэлектронике.
Принцип образования изображения в системе может быть рассмотрен как процесс двойной дифракции. Первая дифракция происходит на объекте 2, освещаемом плоской монохроматической волной, образуемой когерентным источником света L Объект 2 расположен в передней фокальной плоскости объектива 3, который образует в своей задней фокальной плоскости 4 пространственный спектр объекта (т. е. осуществляет преобразование Фурье объекта). В плоскости голограммы 4, которая одновременно является передней фокальной плоскостью второго объектива 5, находится мультиплицирующий элемент, представляющий собой голограмму набора точечных источников, число и расположение которых соответствует желаемому числу и расположению размноженных изображений. В результате в плоскости голограммы 4 имеем произведение двух спектров Фурье: объекта и набора точечных источников. Второй объектив 5 в свою очередь осуществляет преобразование Фурье объекта, находящегося в его фокальной плоскости. Как следствие этого в плоскости изображения 6 получаем совокупность изображений исходного объекта, причем линейное увеличение системы у и размер изображений определяются соотношением фокусов объективов системы 7=/2//1- Очевидно, что. размеры отдельных модулей могут быть большими (более 5—10 мм), они ограничиваются лишь полем изображения второго объектива 5. Это является большим преимуществом системы.
Ш
64
5. Голографические дифракционные решетки
Голографические дифракционные решетки получили наибольшее распространение из всех ГОЭ. Они представ-
63 ляют собой зарегистрированную на светочувствительном материале картину интерференции двух световых пучков. Параметры голографических решеток можно изменять в широком диапазоне с помощью схемы записи и формы поверхности, на которой регистрируется решетка. Так, при изготовлении голографической решетки ей можно придавать любые фокусирующие свойства, например получать плоские голограммы, аналогичные по своему действию вогнутой решетке, но лишенные астигматизма, присущего последней. Голографический метод позволяет формировать дифракционные решетки с любым распределением эффективности по дифракционным порядкам. Для этих целей можно воспользоваться оптической схемой пространственной фильтрации (см. рис. 16). Методика заключается в том, что в плоскости 1 устанавливают первичную голографическую решетку, а вторичную решетку с исправленной формой штрихов фотографируют в плоскости 3. В плоскость 2 вводят фильтры, выделяющие пучки нужных порядков дифракции и устанавливающие желаемое соотношение ин-тенсивностей между ними.
