Оптические голографические приборы - Морозов А.М.
ISBN 5-217-00074-0
Скачать (прямая ссылка):
В случае падения на светочувствительный слой двух параллельных пучков под углом ф друг к другу расстояние между интерференционными полосами определяется как d=k/2 sin (ф/2). Видно, что при увеличении угла ф и уменьшении длины волны к расстояние между штрихами уменьшается. В пределе при ф—»-л d-^kj2. Имеются сообщения о промышленном изготовлении дифракционных решеток с пространственной частотой до 6000 линий/мм (напомним, что /d).
Преимуществом голографического метода является и то, что решетки могут быть изготовлены весьма больших размеров, например 600X400 мм. Голографические решетки превосходят обычные, нарезаемые механическим способом, по таким параметрам, как максимальная пространственная частота и размеры, отношение сигнал/шум, возможность коррекции аберраций и т.п.
Первые голографические дифракционные решетки, изготовляемые на фотопластинках, показали принципиальные возможности голографии при создании спектроскопических решеток.
В практическом отношении более пригодны голографические дифракционные решетки на бихромированной желатине, которая не имеет зернистой структуры, что
64 дает возможность регистрировать пространственные частоты более 4000 линий/мм. Кроме того, в этом случае дифракционная эффективность достигает 90%, а потери излучения на рассеяние не превышают IO-4 от значения интенсивности исходного сигнала.
Голографические дифракционные решетки используют в лазерной технике. Введенные в лазерный резонатор они служат хорошими селекторами длин волн излучения лазеров. В последнее время такие решетки находят широкое применение в интегральной оптике в качестве элементов связи, обеспечивающих введение световых волн в тонкопленочные волноводы.
Используя две скрещенные голографические дифракционные решетки, осуществляющие деление светового пучка на несколько равных по интенсивности пучков, можно получить мультиплицирующий элемент с эффективностью порядка 70—85%. Применение такого мульти-шликатора в модифицированной схеме мультипликации с плоской волной позволяет создать значительно более совершенную систему. Основные ее отличия от схемы, представленной на рис. 23, заключаются в следующем:
1) осветитель 1 не когерентный, но монохроматический;
2) расстояние между объективами 3 и 5 сведено до минимума и определяется толщиной мультиплицирующего элемента (в отличие от требования разнесения объективов на расстояние, равное сумме этих объективов);
3) в качестве мультиплицирующего элемента 4 используют две скрещенные дифракционные решетки — светоделители, обеспечивающие равенство интенсивности света, дифрагированного в нулевой и несколько боковых порядков (взамен голограммы Фурье набора точечных источников).
Такая модифицированная схема устраняет основные недостатки схемы голографической мультипликации рассмотренной выше (см. рис. 23).
Отметим, что мультипликаторы, построенные по модифицированной схеме с использованием голографических дифракционных решеток, обеспечивают мультипликацию изображений с любыми размерами; модуля и шагом мультипликации от единиц до десятков миллиметров, что является большим преимуществом.
При использовании голографических решеток-светоделителей как элементов в системах оптической мультипликации имеется еще одна возможность увеличения их
65 мультиплицирующей (множительной) способности. В целях увеличения числа каналов решетки могут включаться каскадно (последовательно друг за другом) с помощью сопрягающих оптических элементов. В этом случае их мультиплицирующая способность будет равна произведению мультиплицирующей способности отдельных решеток каскада.
6. Динамические голограммы
Динамическими голограммами являются такие голограммы, для получения которых процессы регистрации и восстановления волновых фронтов проводят одновременно. Формирование динамических голограмм осуществляют так же, как и стационарных голограмм — в результате воздействия на регистрирующую среду двух пучков света: опорного и объектного, но в отличие от классических голограмм, восстанавливают динамические голограммы теми же двумя пучками, что создает интерференционную структуру светового поля. При этом характеристики динамической голограммы взаимосвязаны с записывающим интерференционным полем. Именно обратное воздействие голограммы на поле световых волн является основной особенностью динамической голограммы, которая открывает широкие перспективы для голографического преобразования волновых полей в реальном времени.
Во взаимодействии записывающего интерференционного поля с голографической решеткой наиболее существенным моментом являются фазовые соотношения между ними, которые определяются типом решетки и механизмом получения голограммы. Для динамической голографии наибольший практический интерес представляют фазовые объемные решетки, для которых дифракционная эффективность, как уже отмечалось, теоретически может достигать 100%.
Одним из наиболее интересных свойств динамической голограммы является направленная перекачка энергии между взаимодействующими в объеме голографической решетки световыми волнами вплоть до сложения двух падающих пучков в один выходящий. В частности можно наблюдать перекачку энергии в направлении от сильного пучка к слабому и тем самым усиление последнего. Этот эффект максимален, когда фазовый сдвиг между интер-
