Байбородин Ю.В. Основы лазерной техники (1988) (1151949), страница 78
Текст из файла (страница 78)
ге ~~ ~~ Пег«снос ил«не«ллем печр ненни еппче «е ппйепе«гиге и печериеи«я Ряс. 16.6. Примерная просгрансгаениая сг Фрагмент (б) ая структура объемной голограммы (а) и ее 326 2йК+К'= О. (16.15) где к = 2ялоlг.о — волновой вектор падающего излучения; К = 2л/Л— вектор днфракцнонной решетки. Отметим, что в диапазоне видимого излучения прн любом угле падения условие Брэгга выполняется только для одной длины волны. Это свойство используется прн формировании цветных изображений. Наиболее общие рекомендации получения объемных голограмм учетом условия (16.15) сводятся к следующему (рнс.
16.5, б) 122). 1. Если разность углов падения опорного О, н объектного О„пучков составляет (9, — О,) 180', т. е. этн пучки падают на поверхность голограммы навстречу друг другу, то получается объемная отражательная голограмма. В ней поверхности наибольшего почернення располагаются параллельно поверхности эмульсии. Чувствительность такого фотослоя к ориентации вектора опорной волны невелика н прн повороте голограммы цвет восстанавливаемого изображения несколько меняется. 2, Если разность углов находится в пределах 10' ( (О, — 0„) ( ( 120', то фотослой наиболее чувствителен к ориентации н длине волйы опорного пучка. В этом случае на голограмме можно записать максимальный объем информации, устанавливая ее на дискретные углы. 3. Если разность углов мала, т.
е. (О, — 0„) ( 10', то чувствительность фотослоя пластинки к изменению длины н ориентации пучка мала н практически объемная голограмма эквивалентна плоской. Цветная голограмма представляет собой наложение ннтерференцнонных картин трех длин волн (Хк, Х,)ч,) на одной фотопластинке. Известно, что любое цветовое впечатленйе у наблюдателя можно создать 329 По формальным признакам схему записи голограммы Денисюка можно отнести к осевой схеме, однако эта голограмма имеет существенные различия по сравнению с голограммой Габора.
Второе свойство— она действует как отражательный ннтерференцнонный фильтр, выполняя одновременно функции коллнматора н монохроматора (рнс. 16.5, а). На объемной голограмме может быть записан большой класс различных предметов, восстановление изображений которых эффективно достигается в естественном белом свете. Прн отражении излучения от поверхностей почернення между отраженными пучками также возникает интерференция н нз объемной: голограммы в определенном направлении выходят только те лучи,.
которые прн интерференции усиливаются. На рнс. 16.5, а — это лунце 1...8, для которых разность хода 2Л з(п О = тХ„где Л вЂ” период интерференционной картины, нлн расстояние между соседними плоскостями почернення; и — целое число. Остальные лучи, которые не удовлетворяют этому условию, ослабляются. В результате прн отражении света от объемной голограммы нз широкого спектра длин волн выделяется квазямонохроматнчное излучение необходимой длины волны Хо в определенном направлении.
Это условие Брвгга, которое определяет основные свойства объемных голограмм в зависимости от длины волны н угла падения восстанавливающего излучения. Для простейшей объемной днфракцнонной решетки условие Брэгга записывается так [24): сочетанием трех основных цветов — синего, желтого и красного— при определенным образом подобранных интенсивностях пучков. На одной черно-белой фотопластинке наложением трех интерферограмм получают трехкомпонентную голограмму — сложнейшую интерференционную картину трех опорных и трех объектных пучков. При восстановлении цветного изображения предмета эту сложную голограмму помещают в место экспозиции и освещают одновременно тремя опорными пучками с длинами волн Х„Х, Х,. Каждый из пучков, проходя через голограмму, создает действительнйе и мнимые изображения, из которых только три точно совпадают в пространстве и создают цветное изображение предмета.
Остальные изображения являются ф нтомными изображениями, ухудшающими качество восстановления. Чтобы улучшить качество, фантомные изображения необходимо разнести подальше друг от друга, что достигаетая выбором длины волны пучков и углового размера предмета. Вообще фантомные изображения можно отнести к необычным особенностям голографии — это явление, когда голограмма восстанавливает недостающие детали предмета по малой его части. Другой признак классификации голограмм — это геометрия дифракции регистрируемых пучков на голограмме. В частности, голограммы, полученные в зоне дифракции Френеля (в зоне ближнего поля излучения), являются голограммами Френеля.
Это по сути дела гкперферограмма от суперпозиции рассеянного предметом, в частности тржнсцарантом, пучка и когерентного фона от опорного пучка, распространяющегося в том же направлении. При наблюдении восстановленэюго действительного изображения предмета одновременно наблюдается расфокусированное мнимое. Аналогичная картина происходит к нри наблюдении мнимого изображения. Область дифракции Френеля простирается в пределах 6( г«(х„, где 6 = 1/1«, — наименьший линейный размер детали предмета, И, — пространственная частота, х„— наибольший линейный размер предмета.
Иной тип голограмм — голограммы Фраунгофгра, получаемые э области дальнего поля излучения. Они определяются удалением объекта от голограммы, сравниваемым с деталями предмета: г, ) х~/1««. Эти голограммы применяются в голографической микроскопии для регистрации весьма малых объектов. Наиболее широкое применение в науке и технике имеют голограммы Фурье, когда регистрируются на фотоэмульсионном слое дифракционная картина и когерентный опорный пучок. В данном случае должно быть выполнено условие г«( 1/1«,. Голограммы Фурье получают различными методами, но наиболее распространен метод регистрации с внеосевым опорным пучком.
Достоинство метода состоит в том, что при записи голограммы требуется значительно меньшее разрешение, тан как опорный пучок и дифракционная волна имеют примерно одинаковую кривизну фронта. Для строгой классификации голограмм, основанной на подробном анализе структуры оптического поля, необходимо знание Фурье-образа предмета и волны в конкретных условиях эксперимента 1221. Для приближенной оценки типов голограмм достаточно знать удаление голограммы и сравнительные размеры предмета. 330 16.6. Некоторые примеры практического применения голографии В настоящее время ведутся интенсивные исследования разнообразных практических применений методов голографии, которые достаточно широки: это голографические кино и телевидение, микроскопия и звуковидение, распознавание образов и запоминающие устройства в ЭВМ; это также интерференционный контроль и дефектоскопия, системы записи, кодирования и считывания информации и т. д.
и т. п. Ввиду краткости изложения рассмотрим два возможных примера практического применения оптической голографии. Голографический метод диагностики плазмы. Метод использован для исследования характеристик лазерной вспышки при генерации твердотельного лазера импульсного действия. На его примере демонстрируются возможности голографических методов. За один импульс. генерации получается пять голограмм, соответствующих различныи стадиям динамики развития лазерного излучения. По воздействию плазмы на излучение посредством голограмм определена концентрация электронов в плазме 124, 31).
кадги гыеергеиеы Киноголографическая установка (рис. 16.6) позволяла фокусировать с помощью линзы Л1 импульсы излучения лазера с моду- з ляцией добротности в анализируемом объеме А. Часть энергии излучения лазера, которая проходит через анализируемый объем плазмы, с помощью линзы Л2 формируется в параллельный пучок и используется для получения голо- Я А грамм. Даа зеркала 31 и 32 с диафрагмами 11, расположенные на « расстоянии 1, друг от друга, обра- Сл зуют многоходовый кювет.
Пучки выходят из диафрагм с временной задержкой один относительно дру- «е гого на т = 21./г и с помощью опти- 1е — г/ ческих клиньев К,„также направляются в анализируемый объем А. Каждый из пяти лазерных пучков призмой СД разделялся еще на два: опорный Б, и объектный Кюееге Е„. Голограммы регистрировались двумя экспозициями на пленке «Панхром-18» с разрешающей способностью около 300 линий/мм. Описанная киноголографическая установка и методика исследо- рае, 16.6.
Схема кааогалографическоя вания плазмы были разработаны устааовкн хгя нсслгаовання лазерной в Физико-техническом институте гепишяа 331 Рнс. 16.7. Схема голографической системы визуалныции ВПП: à — лобовое стекло кзбккы лет«як«1 У яавуврезрвчаыз зарев; Э вЂ” злвкт одз е лазер; З ковдев«вр; б зеркале! У вЂ” пвнкроызтаческва тев«ебвектвв« р кгвтекв!  — кврдвквыз подвез! э — геквгрзкызз 10 — блок актвккя« ы — лзтчкк высоты12 вк Хзльвоств! Й вычкзлвтеаьвве управляющее ус«разе»во) Га двтчккв углевик квер.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
