Оптические голографические приборы - Морозов А.М.
ISBN 5-217-00074-0
Скачать (прямая ссылка):
В основном расчетные методы применяют для синтеза голограмм Фурье. Главная проблема здесь состоит в том, что расчет интерференционной картины, записанной на
69 голограмме, занимает слишком много времени (даже для ЭВМ), поскольку голограмма несет в себе чрезвычайно большое количество информации. Машинное время и его стоимость ограничивают количество отсчетов (их общее количество и пространственную частоту) двумерного Фурье-образа объекта, каждый из которых состоит из значения амплитуды и фазы Фурье-образа в определенной точке. В свою очередь, например, ограничение пространственной частоты отсчетов приводит к уменьшению поля зрения или размеров регистрируемого объекта и его изображения. Ограничение же общего числа отсчетов ведет к ограничению размеров голограммы и, следовательно, ограничению дифракционного предела разрешения в восстановленном изображении.
Дальнейшее упрощение, используемое во многих методах синтеза голограмм, состоит в том, что для передачи амплитудных и фазовых соотношений используется ступенчатая функция. Предельным значением ступенчатой функции является бинарная функция, которая может принимать только два значения: либо ноль, либо единицу. Полученные таким образом синтезированные голограммы называются бинарными. Это упрощение позволяет совместить отображение рисунка голограммы с техническими данными большинства выходных устройств ЭВМ, так как многие графопостроители, стоящие на выходе вычислительных машин, в состоянии записывать лишь два предельных значения пропускания — единицу и нуль. При этом значительно облегчается последующая фоторегистрация уменьшенной голограммы, поскольку не нужно заботиться о линейности фотографического процесса. Бинарные голограммы характерируются меньшим уровнем шума, обусловленного зернистостью фотографического слоя. В тех местах голограммы, где рассеивающих частиц мало, прозрачность близка к единице, а на участках с нулевым пропусканием слоя имеет место полное поглощение, и рассеяние отсутствует. Следующее преимущество бинарных голограмм по сравнению с обычными голограммами (имеющими косинусоидальное пространственное почернение) заключается в том, что они имеют большую теоретическую эффективность и экспериментальные данные подтверждают это.
Структура синтезированной бинарной голограммы, которая формируется графопостроителем на реальной поверхности в виде матрицы, представляет собой элемен-
70 тарные ячейки прямоугольной формы, характеризуемые единичным пропусканием. Ширина ячейки постоянна, а ее длина определяется амплитудой света в данной точке дифракционной картины. Кроме того, каждая ячейка сдвинута относительно равновесного положения на расстояние, пропорциональное фазе волны. Так осуществляется кодирование световой волны.
Одной из наиболее перспективных областей применения синтезированных голограмм является пространственная фильтрация. ЭВМ позволяет оптимизировать процесс голографических пространственных фильтров, а иногда и существенно улучшить результаты, получаемые с их помощью.
Другим перспективным направлением синтезированных голограмм является проверка асферических оптических поверхностей. Известно, что использование асферических поверхностей в оптических системах во многих случаях имеет определенные преимущества, но реализировать их удается редко из-за сложности изготовления и проверки асферических поверхностей (см. гл. 5).
Глава IV
ГОЛОГРАФИЧЕСКАЯ АППАРАТУРА ОБЩЕГО И СПЕЦИАЛЬНОГО НАЗНАЧЕНИЯ
В настоящее время в нашей стране и за рубежом разработано и выпускается промышленностью большое количество голографических установок и приборов, предназначенных как для лабораторных исследований, так и для контроля качества промышленной продукции. Аппаратура предназначена для получения голограмм и интерферограмм исследуемых объектов и измерения их параметров. Современные голографические установки имеют хорошие виброзащитные устройства и могут эксплуатироваться практически в любых условиях.
71 1. Голографические лабораторные установки
Голографические установки для исследования стационарных процессов предназначены для получения и исследования голограмм стационарных или медленно изменяющихся объектов и позволяют осуществлять разнообразные голографические схемы и схемы восстановления изображений объекта как в проходящем, так и в отраженном свете.
Одной из первых голографических лабораторных установок, выпуск которой был налажен отечественной промышленностью, является интерферометрический стол СИН-1. Конструктивно он состоит из подставки, массивной плоской плиты, системы виброизоляции, оптической системы и лазера непрерывного действия (рис. 26).
Рис. 26. Схема интерференционного стола СИН-1:
1 — рейтеры с оптическими элементами голографической схемы; 2 — рабочая плита; 3 — опоры; 4 — система виброизоляции; 5 — лазер; б — подставка
Подставка имеет четыре опоры, на которые опирается плита в нерабочем состоянии, и крышку для размещения воздушными о душек системы виброизоляции. В рабочем положении подушки наполняются воздухом с избыточным давлением 0,01—0,02 МПа. В результате обеспечивается хорошая виброизоляция плиты, что позволяет получать в опытных лабораторных условиях высококачественные голограммы с экспозициями до 1 ч. Для крепления рейтеров с оптическими элементами на рабочей поверхности плиты имеются продольные Т-образные пазы. Габаритные размеры установки 800X1500X1200 мм, масса около 1200 кг.
