Диссертация (1025115), страница 6
Текст из файла (страница 6)
Схема записи элементарной трехмерной голограммы в объёме слоярегистрирующего материала.Согласно данной схеме (Рис.1.9) фотографическая пластинка помещенавобластьинтерференциимежду опорнымипредметнымпучком.Интерференционная картина представляет собой стоячую электромагнитнуюволнусмаксимумамиинтенсивностинабрэгговскихплоскостях,являющимися биссектрисами угла между опорным и предметным пучками. Врезультате в материале зарегистрируется объёмная дифракционная решёткасо следующими характеристиками.Угол наклона брегговских плоскостей,Период интерференционной картины,где λ0 – длина волны записи,38n0 – средний коэффициент преломления материала во время записи.Следует заметить, что углы падения опорной и сигнальной волн (α1 иα2) экспериментально определяются в воздухе.
Соответствующие им углы вматериале определяются исходя из закона преломления Снеллиуса..Такая решётка обладает угловой и спектральной селективностью, чтообеспечивает возможность воспроизведения в дифрагированной волне нетолько амплитуды и фазы объектной волны, но также и её спектральногосостава. При восстановлении голограммы белым светом максимальнаядифракционнаяэффективностьбудетнаблюдатьсядляволныудовлетворяющей условию Брэгга, т.е. для длины волны записи.Однако в реальности это не так, так как при ХФО регистрирующий слойпретерпевает усадку (положительную или отрицательную) и толщина слояменяется, так же меняется и коэффициент преломления, в следствие чегоменяется период дифракционной решётки и угол наклона брэгговскихплоскостей. Это изменение схематически представлено на рисунке 1.10.yAγ0γK0Kd0dOzTBkTB'Рис.
1.10. Модель усадки регистрирующего слоя.Пунктирными линиями обозначены толщина материала и брэгговскиеплоскости на стадии записи, сплошными линиями обозначено то же самоепосле ХФО, Т и кТ – толщина регистрирующего слоя до и после ХФО39соответственно, γ0 и γ – угол наклона брэгговских плоскостей до и послеХФО соответственно, d0 и d– расстояние между брэгговскими плоскостямидо и после ХФО, К0 и К – вектор решётки до и после ХФО.Новую толщину (Т) можно найти по формулегдеk–коэффициентгеометрическойусадки,Т0–толщинарегистрирующего слоя до ХФО.Кроме того, будем полагать, что средний коэффициент преломленияголограммы также изменился, т. е.
произошла рефракционная усадка. Новоезначение среднего коэффициента преломления,где ν – коэффициент рефрактивной усадки,n – изменившийся коэффициент преломления материала.Так как регистрирующий слой одной стороной примыкает к подложке,не деформируемой при обработке, можно предположить, что изменениетолщины материала приведёт к повороту брэгговских плоскостей иизменению расстояния между ними. Угол наклона брэгговских плоскостейпосле ХФО можно найти по формуле,.Новое расстояние между плоскостями.Тогда,согласноэтоймоделимаксимальнаядифракционнаяэффективность будет наблюдаться на длине волны,где β1 – угол падения восстанавливающего луча,d – расстояние между брэгговскими плоскостями после ХФО.Если условия обработки материала поддерживаются стабильными, тоусадкабудетпредсказуемой,ипризаписибудетвозможным40скомпенсировать связанные с ней эффекты.
В основе метода лежитопределение новых условий восстановления голограммы и их сравнение сусловиями записи.1.4.4 Способы регулирования величины усадки регистрирующей средыОбычная усадка эмульсионного слоя вызывает смещение цветаизображения из красного в зелёный, что недопустимо не только при цветномголографировании, но и при голографировании во встречных пучках.Поэтомуоченьважнаяоперацияприобработкеголографическихфотоматериалов — регулирование толщины слоя готовой голограммы,которое можно осуществлять в двух направлениях: увеличение толщиныслоя со сдвигом спектральной полосы воспроизведенного изображения вболее длинноволновую область относительно линии записи и уменьшениетолщины со сдвигом спектральной полосы в более коротковолновую область.Для утолщения слоя применяются следующие способы.1.
Пропитка обработанной голограммы перед окончательной сушкойвеществами, которые, задерживаясь в высушенном слое желатины, утолщаютего. Пропитка осуществляется купанием в растворах триэтаноламина,сахаров, глицерина, гликолей (двухатомные спирты жирного ряда общейформулы СnН2n(ОН)2, гликоль - C2H4(OH)2), сорбита, разного родасмачивателей. Основной недостаток данного способа заключается в том, чтоне удается создать однородную пропитку из-за точечных и плавных дефектовв слое, которые присушке удерживают неодинаковое количествонаполняющего вещества.
В результате получается разноцветность. Крометого, при пропитке ухудшается сохраняемость голограмм, так какнаполнителиулетучиваются,разлагаются,окисляются,подвергаютсявлиянию атмосферной влаги. Особенно это существенно для голограммбольшого размера.2. Предварительный прогрев пластинки перед экспонированием для удалениялишней влаги и обезвоживания желатины (изменения ее структуры). Послеэкспонирования и фотохимической обработки слой утолщается, так как он41уже не досушивается до толщины, которую имел после прогрева. Этотспособ хорошо стабилизирует толщину слоя при съемке и способствуетвоспроизводимости результатов.
При правильно выбранном режиме прогревапроисходит также гиперсенсибилизация, что дает лучшую однородность, чемгиперсенсибилизация растворами.3. Обработка в проявителях, которые образуют продукты окисления,подобные красителям, оседающие в фотослое на зернах серебра или вблизиних и дающие в результате утолщение слоя. Для этой цели пригодныпроявители с пирогаллолом, амидолом. Эффективно также вводить впроявитель типа ГП формалин, который способствует образованиюокисленной формы проявляющего вещества.
Такая обработка в сочетании спрогревом позволяет сдвинуть спектральный диапазон, например с 0,514(линия излучения аргона) до 0,578 мкм (линия восстановления ртутнойлампы). Этот способ может применяться в сочетании с первыми двумя.4.Дляотбеленныхотбеливание,дающееголограммувеличениеэффективноиспользоватьтолщиныслоя,илийодистоеприменятьстабилизирующую ванну из раствора йодистого калия.
Кроме того, йодистоесеребро менее подвержено восстановлению светом.5. С целью уменьшения усадки эмульсионного слоя при химикофотографическойобработкипластинкиможнозадубитьпослеэкспонирования. Это так же приведёт к увеличению дифракционнойэффективности.1Уменьшение толщины слоя производят следующими способами.1. Экспонирование на пластинках в среде с повышенной влажностью: либово влажном помещении, либо пластинка должна устанавливаться вспециальноесъемочноеприспособление,представляющеесобойгерметичный эксикатор, в котором вместе с пластинкой находятсястандартные растворы, обеспечивающие заданную влажность внутриэксикатора.
Следует иметь в виду, что проявители типа ГП, содержащие42роданиды, дают усадку сами по себе, съемку на влажную эмульсиюпроизводят, если усадка недостаточна.2.Предварительнаяпропиткафотослоянаполнителем,напримертриэтаноламином, который затем выводится. Недостаток этого способа —неоднородностиусадки,хотяодновременнопроисходитгиперсенсибилизация фотоматериала.3. Наиболее удачный способ — введение наполнителя, например глицерина,смачивателя или их смеси, в эмульсию перед поливом. В процессе мокройобработки наполнитель выводится.
Подбор концентрации наполнителяможет сдвинуть спектральную область от красной при съемке до синезеленой при воспроизведении изображения.4. Термообработка готовой голограммы в термостате при 100—120°.5.Фиксированиевфиксажесповышеннойкислотностью.Послефиксирования перед сушкой — промывка готовой голограммы водойповышенной температуры (температура, время обработки и промывкизависят от степени задубленности и адгезии эмульсионного слоя).При получении цветных голограмм не требуется изменять толщинуфотослоя и следует найти правильное соотношение усадок при обработке исушке голограммы.1.4.5 Спектральная и угловая селективность трёхмерных голограммВ данном разделе будут описаны и произведены расчеты зависимостиугловой и спектральной селективностей от углов падения опорного пучка дляотражательных и пропускающих голограмм. Расчеты необходимы длясравнения данных селективностей с целью определения возможности записикачественных пропускающих цветных голограмм.К числу основных параметров голограмм обоих типов (отражательных ипропускающих) относятся угловая (δα) и спектральная (δλ) селективностиголограмм.
Угловая селективность определяет угловую ширину контурадифракционной эффективности (η) при изменении угла падения (β)восстанавливающего пучка излучения относительно угла падения (α) при43записи голограммы. Спектральная селективность определяет спектральнуюширину контура дифракционной эффективности при изменении длиныволны (λ) восстанавливающего пучка излучения относительно длины волныпри записи голограммы.Проведем ориентировочную численную оценку обоих параметров, призаписи голограмм используя светочувствительный материал на основежелатины (галогенидосеребряные слои и слои БХЖ).
Значения параметровопределяем на уровне 0,5.Дляфазовойотражательнойголограммывеличинаврегистрирующей среде может быть определена как:r (n)T cos 00,гдеn–среднийпоказательпреломлениярегистрирующей среды; T – толщина регистрирующей среды; Θ0 – уголБрэгга в регистрирующей среде;r– пропорциональный угловомуотклонению от угла Брэгга параметр, выбираемый из приведенных нарисунке1.11графиковэффективности 0зависимостейотносительнойдифракционной( и 0 соответственно дифракционные эффективностипри отклонении от угла Брэгга на величину и при нулевом отклонении отэтого угла).Рис. 1.11. Зависимость относительной дифракционной эффективности 044отражательной голограммы без потерь отrдля различныхпараметров νrВеличину угловой селективности в воздухе определим как air nПри этом спектральная селективность связана с соотношением 0tg 0Графики зависимостей ( r ) (Рис.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
