Голографичечские оптические элементы

 

Рис. 18. Запись отражательной цветной голограммы

 Здесь 1a-1в - лазеры, излучающие  свет в красной, зеленой и синей  частях спектра, 2a-2в8 - оптические элементы, позволяющие совместить излучение трех лазеров в одном пучке, 3 - зеркало, 4 - линза, расширяющая суммарный пучок света лазеров, 5 - фотопластинка, 6 - объект.

 При съемке цветной пропускающей  голограммы объект освещается  тремя лазерами. Далее возможны  два случая: во-первых, когда опорные  пучки трех цветов суммируются  и падают на фотопластинку  под одним и тем же углом, во-вторых, опорные пучки направляются  на фотопластинку под разными  углами.

В случае однослойного материала независимо от схемы съемки наблюдается существенное снижение дифракционной эффективности и отношения сигнал/шум, что ограничивает их использование.

Рис.19. Схема записи пропускающей цветной голограммы без разделения (б) и с разделением (а) опорных пучков в пространстве.

 Для записи высококачественных  цветных голограмм применяют  способ последовательной регистрации  трех отдельных цветных голограмм. Для этого по одной из схем  последовательно получают частичные  голограммы на различных пластинках  с фотослоями, чувствительными к  зеленому, красному и синему свету.

 Другой способ - изготовление  частичных голограмм в отдельных  слоях многослойного фотоматериала  на одной подложке. Каждый слой  сенсибилизируется к одному участку  спектра, причем зелено- и красночувствительные  слои десенсибилизируются к синей  зоне спектра. Последнее относится  как к съемке отражательных, так  и пропускающих голограмм.

 Важно, чтобы при воспроизведении  цветного изображения из трех  частей не возникло ложных  изображений из-за дифракции света  разных длин волн на разноименных  голограммных структурах.

 При восстановлении цветных  голограмм на достаточно толстых  слоях подавление ложных изображений  обеспечивается спектральной селективностью, что позволяет использовать для  восстановления изображения источник  белого света. В случае пропускающей  голограммы нет возможности обеспечить  спектральную селективность, поэтому  для устранения ложных изображений  используют угловую селективность  голограмм (для чего при записи  опорные пучки заводятся под  разными углами).

 Для всех схем получения  цветных голограмм имеются следующие  общие требования:

• Необходимо точное соблюдение взаимного углового расположения источников света и голограммы в процессах съемки и восстановления.
• Процесс обработки и условия хранения голограммы не должны приводить к изменениям толщины слоев частичных голограмм.
• При большой глубине объектов съемки эти требования становятся достаточно жесткими.
 

7. ГОЛОГРАФИЧЕСКАЯ КОРРЕКЦИЯ ОПТИЧЕСКИХ АББЕРАЦИЙ

В классических оптических системах большая или меньшая коррекция оптических аберраций осуществляется посредством соответствующего выбора параметров оптических элементов. Иногда, однако, бывает необходимо провести дополнительную коррекцию аберраций с помощью специального оптического элемента. В качестве примера можно привести коррекцию дефектов зеркала астрономического телескопа с помощью корректирующей пластинки Шмидта или Максутова.

Рис. 20. Коррекция аберраций линзы с помощью голограммы объекта:

Р - объект; Д - линза; Р'- изображение, которое дает сама линза

В качестве корректирующего элемента также мoжeт быть использована голограмма. Коррекция оптических дефектов с помощью голограммы основана на возможности превращения мнимого голографического изображения в действительное при обращении направления распространения пучка. На рис. 20 показан принцип метода получения идеального изображения предмета Р с помощью неидеальной линзы L и голограммы H, которая играет роль корректирующего элемента. С помощью линзы L формируется голограмма H, которая при восстановлении освещается пучком С. Несмотря на то, что при реконструкции образуется несовершенное мнимое изображение Р', линза L переносит изображение в первоначальное положение и образуется действительное изображение в том месте, где первоначально находился предмет. Компенсация аберраций происходит вследствие обращения хода лучей через оптическую систему.

Описанный метод удобен лишь в том случае, если рассматривается один и тот же предмет. При получении изображения другого предмета необходимо записать другую корректирующую голограмму. Однако корректирующую голографическую пластинку можно изготовить для элементов, которые встречаются в большом числе объектов, в частности для единственной точки.

Рис. 21. Коррекция аберраций линзы с помощью голограммы точки: а- получение голограммы точки; б- получение изображения предмета Р

Голограмма точки записывается с помощью линзы, имеющей дефекты, однако комбинация этой линзы и полученной голограммы представляет собой изображающий оптический элемент, который в значительной мере избавлен от оптических аберраций. На рис. 21 представлены как схема получения голограммы точки, так и схема получения безаберрационного изображения предмета Р с помощью изобразительного элемента, образованного линзой и голограммой-компенсатором.

Недостатками приведенного метода коррекции оптических аберраций являются необходимость работать в когерентном свете и малое поле зрения системы. Кроме того, при этом появляются дополнительные аберрации, вносимые самой голографической пластинкой. Аберрации голограммы определяют увеличение, которое можно получить с помощью такой системы, и являются причиной невозможности полной коррекции аберраций.

 

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Активное развитие голографии началось с 1962—1963 гг. с появлением лазеров, обеспечивающих возможность получения когерентного излучения, необходимого для записи голограмм.

На протяжении последних лет голография дала исключительно эффективный способ создания безукоризненных по качеству трехмерных изображений. Появилась самостоятельная область голографической техники - изобразительная голография, которая прочно начинает входить в нашу жизнь и продолжает интенсивно развиваться, особенно в направлении повышения качества голографического изображения.

В настоящее время число опубликованных работ по голографии исчисляется сотнями тысяч и непрерывно растет.

Голография стала популярной не только среди узкого круга специалистов в данной области. Возможности голографии высоко оцениваются учеными и инженерами различного профиля и широкой научной общественностью.

Голография открывает новые пути для исследований в различных областях естествознания и совершенствования производственных процессов.

Трехмерные свойства восстановленных с помощью голограмм изображений могут быть использованы в рекламе, лекционных демонстрациях, при конструировании художественных панорам, создании копий произведений искусств, регистрации голографических портретов. При получении голографического портрета человека необходимы столь краткие выдержки, чтобы структура голограммы не была размыта вследствие смещений освещенной поверхности. Это требует повышения мощности лазера, используемого для получения голограммы. При этом, однако, не следует забывать о предельно допустимой концентрации энергии на поверхности сетчатки человеческого глаза. Выход из положения заключается в освещении лица с помощью рассеивающих экранов большой площади.

Несомненно, и то что с развитием методов голографии появляются новые области ее применения, появляются принципиально новые технологии базирующиеся на ней. Например, выставки алмазного фонда, где вместо настоящих алмазов выставляются их голограммы; так же во многих странах разрабатывается “головизор” на основе  голографии.

 

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

 

1. Ландсберг Г. С «Общий курс физики: оптика.» - М: «Наука.»,1976 г.
2. Миллер М. Голография: Пер. с чеш. – Пер. А. С. Сударушкин, В. И. Лусников. — Л.: Машиностроение, 1979. – 207 с.
3. Денисюк Ю. Н. Об отображении оптических свойств объекта в волновом поле рассеянного им излучения. — ДАН СССР, 1962, т. 144, с. 1275.
4. Островский Ю. И. Голография. – М.: Наука, 1970, 362 с.
5. Кольер Р., Беркхарт К., Лин Л. Оптическая голография. Пер с англ. – М.: Мир, 1973, 421 с.
6. Сороко Л. М. Основы голографии и когерентной оптики.- М.: Наука,    1971, 616 с.
7. Борн М., Вольф Э. Основы оптики. Пер. с англ.- М.: Мир, 1970, 367 с.
8. Франсон М. Голография. Пер. с франц.- М.: Мир, 1972, 326 с.