Трехмерная голограмма
Cтраница 2
Более плодотворным путем развития теории трехмерной голограммы оказался подход, предложенный Эвальдом [8] и основанный на идеях динамической теории дифракции рентгеновских лучей. Аристов и Шехтман ( см., например, [10]) В этих работах, в частности, было показано, что, в случае когда голограмма получена с участием мощной опорной волны, а также когда записанная на голограммах волна имеет сложную структуру, для определения интенсивности восстановленной волны можно пользоваться формулами Когельника. [16]
Практическое уплотнение записи при использовании трехмерной голограммы достигается за счет того, что на один и тот же - участок фотоматериала впечатывается одновременно много голограмм, отличающихся либо длиной волны записи, либо направлением опорного луча. Благодаря селективным свойствам трехмерной голограммы последующее считывание каждой из записанных голограмм можно провести независимо. [17]
Наиболее существенные следствия частотного варианта теории трехмерной голограммы получил ван Хирден, который предложил так называемую запись трехмерных голограмм без использования опорной волны. [18]
Рассмотрим дифракцию света основного порядка на трехмерной голограмме, имеющей слой, толщина которого превышает длину волны света. Примем поверхность голограммы плоской, а голограммную структуру простой, образованной только двумя плоскими волнами света. [19]
На рис. 1 6 приведена схема восстановления трехмерной голограммы. Существенно, что в отличие от этапа записи этот источник может быть и немонохроматическим; восстановление с трехмерной голограммы возможно также источником, имеющим сплошной спектр излучения. [20]
Рассмотренные ранее волновой и лучевой варианты теории трехмерной голограммы весьма наглядны, однако имеют тот недостаток, что в дополнение к ограничениям, накладываемым на величину дифракционной эффективности самим характером первого приближения, требуют также еще введения ограничений, свойственных приближению геометрической оптики. Вместе с тем такого рода ограничения совершенно не характерны для механизма записи голограммы, который, как известно, обеспечивает регистрацию не только малых объектов, но и объектов большой протяженности. В связи с этим рассмотрим два варианта теории, базирующейся на решении волнового уравнения, ограничиваясь при этом только рамками кинематического приближения и не накладывая каких-либо ограничений на размеры регистрируемого на голограмме объекта. [21]
В этом случае процесс записи и восстановления трехмерной голограммы рассматривается в пространстве Фурье. Запишем волновые функции падающего на голограмму и восстановленного ею излучения в виде разложения по плоским волнам, а структуру голограммы представим в виде разложения по трехмерным гармоникам. [22]
Именно такую операцию, оказывается, и выполняет трехмерная голограмма. После химической обработки, в процессе которой в засвеченных местах эмульсии высаживается металлическое серебро, поверхности пучностей превращаются в своеобразные кривые зеркала. Во время реконструкции, когда излучение референтной волны взаимодействует с таким зеркалом, направление распространения излучения меняется на обратное. При этом, поскольку такая операция осуществляется именно в тех местах, где фазы объектной и референтной волны совпадают, излучение референтной волны начинает свое движение с той же фазой, с которой двигалась в этом месте волна излучения, рассеянного объектом. [23]
В упомянутой работе ван Хирдена показано, что трехмерная голограмма может быть безопорной и что ей, как и мозгу, присуще свойство ассоциативной памяти. [25]
Теоретические положения как для двухмерных, так и для трехмерных голограмм были затем развиты рядом других авторов. [26]
Модовая теория существенно упрощает рассмотрение процессов, протекающих в трехмерной голограмме, благодаря тому, что она автоматически учитывает очень сложные взаимные связи между рассеянием света на множестве решеток, из которых составлена голограмма, а также и потому, что аналогично теориям первого приближения представляет результат в виде суперпозиции независимых функций. В данном случае модовая теория правильно предсказывает значение полного коэффициента усиления в среде, которое необходимо, чтобы амплитуда обращенной волны превышала шумы. Модовая теория позволяет также сформулировать условия устойчивости обращенной волны при ее распространении сквозь усиливающую голограмму. [27]
Когельник ( США) разработал теорию дифракции света на трехмерных голограммах с простой голограммной структурой, образованной двумя плоскими волнами, и не только качественно оценил, но и выразил количественно такие важные характеристики голограмм, как зависимость дифракционной эффективности от глубины модуляции коэффициентов преломления и поглощения света, толщины слоя голограммы, направления опорных и объектных пучков при получении голограммы. Он также вывел математические выражения для определения таких важных свойств голограмм, как угловая и спектральная селективность. Когельника выведены для произвольных значений амплитуд дифрагированных волн, в том числе больших, чем амплитуда прошедшей волны нулевого порядка. Авторами был применен метод линеаризации процессов образования сложных телеграммных структур и дифракции света на таких структурах, позволяющий распространить выражения, полученные для простейших структур, на случаи сложных структур реальных изобразительных голограмм. [28]
Одним из возможных способов увеличения информационной емкости может служить использование трехмерных голограмм, получаемых, например, регистрацией на фотопластинку с толстым ЭМУЛЬСИОННЫМ слоем нескольких волновых фронтов, ориентированных под разными углами. [29]
Страницы: 1 2 3 4