Cтраница 3
Рассмотрим сначала в самом общем виде процесс записи и восстановления статической трехмерной голограммы. [31]
Как уже отмечалось, кинематическая теория, правильно описывая основной механизм трехмерной голограммы, не дает количественных соотношений; в частности, с ее помощью нельзя рассчитать дифракционную эффективность. [32]
Появление оптической памяти с емкостью, приближающейся к предельной теоретической емкости трехмерной голограммы, должно оказать существенное влияние на развитие вычислительных машин. [33]
В Дополнении приведен обзор вариантов теории, свойств и перспектив практического применения трехмерных голограмм - статистических, динамических, в том числе голограмм с записью в средах, способных к вынужденному рассеянию, и резонансных средах, а также доплеровских голограмм, сформированных бегущими волнами интенсивности. Кроме голографических методов, в которых для записи используются трехмерные среды, Ю. Н. Дени-сюк рассматривает и сами светочувствительные материалы, пригодные для записи тонкослойных и глубоких трехмерных голограмм. [34]
Проведенное выше рассмотрение по существу представляет собой схему одного из вариантов теории трехмерной голограммы в кинематическом приближении, которое исходит из предположения, что голограмма слабо воздействует на падающее на нее излучение. При таком условии можно ввести следующие существенные упрощения, а именно можно пренебречь изменением амплитуды восстанавливающей волны по мере ее проникновения в глубь голограммы и, кроме того, считать, что восстановленная волна покидает голограмму, не взаимодействуя снова с ее структурой. [35]
Однако следует заметить, что теорию связанных волн нельзя рассматривать как теорию трехмерной голограммы во втором приближении. Действительно, голограмма по своему физическому смыслу представляет собой запись информации о сложном волновом поле, которое можно представить в виде суммы множества плоских волн. Поэтому решетку, образованную в результате записи картины интерференции двух плоских волн, свойства которой рассматриваются в теории Когельника, можно назвать голограммой только условно. [36]
В заключение рассмотрения вопросов теории остановимся кратко на особенностях взаимодействия света с трехмерными голограммами, записанными в анизотропных средах. Поскольку для записи трехмерных голограмм широко используются кристаллы, например ниобат лития, изучение этих сред играет весьма важную роль не только в вопросах теории, но также и в практических приложениях. [37]
В 1963 г. П. И. Ван Хирден выдвинул идею создания сверхплотной оптической памяти на основе трехмерной голограммы. Непосредственным стимулом к этой работе послужила гипотеза английского физиолога Р. Н. Бейля о том, что мозг хранит каждый бит информации не в одиночных пространственно локализованных ячейках нейронов, а в виде одиночной пространственной волны ( гармоники) возбуждения, заполняющей весь его объем. Именно поэтому, по мнению Р. Н. Бейля, повреждение одного или нескольких участков мозга не вызывает полного исчезновения какой-либо функции, особенно восприятия. [38]
Однако на этот раз источник не обязательно Должен быть монохроматичным - при реконструкции трехмерных голограмм можно использовать обычный источник белого света. Картина, выявляющаяся при освещении трехмерной голограммы, поразительна: оказывается, в отраженном от такой голограммы излучении точно воспроизводятся практически все параметры волнового поля - амплитуда, фаза, а также спектральный состав. Наблюдателю, воспринимающему такую точную имитацию поля объекта, кажется, что за голограммой возникает единственное пространственное цветное изображение, ничем не отличающееся по внешнему виду от оригинала. Какие-либо ложные изображения, а также искажения в этом случае отсутствуют; объект может быть произвольным и не должен удовлетворять условию отсутствия тени. Изображение имеет обычный вид на отражение, а не представляет собой темный силуэт, наблюдаемый на светлом фоне. [39]
При записи картины интерференции между объектным и референтным излучением в объеме регистрирующей среды формируются трехмерные голограммы. Эти голограммы при соответствующем выборе толщины слоя восстанавливают одно изображение. [40]
Теперь, на основании развитой теории волновой голографии, можно сказать, что принцип трехмерной голограммы в общих чертах состоит в следующем. На первом этапе, для записи голограммы, фотопластинка, имеющая толстый эмульсионный слой, устанавливается перед объектом со стороны источника. После экспозиции и проявления в эмульсионном слое фотопластинки образуется трехмерная слоистая структура, моделирующая пространственное распределение интенсивности в стоячей волне, образованной в результате наложения излучения, рассеянного объектом, и излучения источника. Поверхность пучностей данной стоячей волны есть геометрическое место точек, в которых фаза излучения источника совпадает с фазой излучения, рассеянного объектом. Очевидно, что если на зарегистрированную голограммой поверхность пучностей направить излучение источника, то фаза отраженной волны совпадет с фаг зой излучения, рассеянного объектом. Амплитуда в этом случае восстанавливается, поскольку коэффициент отражения рассматриваемого слоя пропорционален амплитуде излучения, рассеянного объектом. Таким образом, оказывается, что двухмерная голограмма в действительности представляет собой лишь частный случай более общего явления. Существенно более полный комплекс отображающих свойств заключен в объемной картине интерференции - стоячей волне. [41]
Нек-рые из этих свойств, напр, способность голограммы формировать обращенную волну, спектральная селективность трехмерных голограмм, рассмотрены выше. Из др. свойств необходимо отметить способность восстановленного голограммой изображения изменять свой масштаб и расположение при изменении положения и длины волны восстанавливающего источника, а также при изменении масштаба голограммы. [42]
Приведенные основные соотношения модовой теории голограмм позволяют сделать ряд важных выводов о характере дифракции света на трехмерных голограммах со сложной голограммной структурой. [43]
Наиболее существенные следствия частотного варианта теории трехмерной голограммы получил ван Хирден, который предложил так называемую запись трехмерных голограмм без использования опорной волны. [44]
По самой своей сути поверхности пучностей стоячей волны, а следовательно, и зеркала, возникшие на их месте в объеме трехмерной голограммы, представляют собой геометрическое место точек, в которых фазы интерферирующих волн ( в данном случае опорной и объектной волн) одинаковы Очевидно, что в этих условиях восстанавливающая волна, достигая какого-либо из упомянутых зеркал, приобретает распределение фаз, совпадающее с распределением фаз объектной волны. В результате оказывается, что на поверхности каждого такого зеркала восстанавливающая и объектная волны отличаются лишь направлением своего распространения. Восстанавливающая волна движется слева направо, а объектная - справа налево. [45]