ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Характеристики передачи пространственной информаВлияние нелинейности на передачу информации в голографической системе из "Передача и обработка информации голографическими методами " Флуктуации, возникающие в первом звене, можно разделить на две составляющие. К одной относятся флуктуации, вызванные внешними причинами (например, вибрациями отдельных узлов голографической схемы), с которыми в той пли иной степени можно бороться. К Другой относятся флуктуации, связанные с природой источника, объекта, оптических элементов и среды, которые можно лишь уменьшить удачным выбором схемы голографирования. Существенную роль в первом случае играет нестабильность различных оптических элементов, формирующих схему, с помощью которой в плоскости голограммы создается записываемый волновой фронт. Так как даже при самой быстрой записи происходит наложение множества интерференционных картин, каждая из которых относится к различным моментам времени экспонирования, то флуктуация разности фаз вызовет на каждом элементе поверхности голограммы флуктуацию пространственных частот вокруг некоторой средней. Даже в том случае, когда в процессе записи и восстановлсппя волнового фронта искажения и потери информации полностью отсутствуют, точечный объект восстанавливается в виде некоторой размытой картины. Степень размытости зависит от амплитуды пространственной флуктуации интерференционных полос, и при значительных флуктуациях интерференционная картина, а вместе с ней информация об объекте, исчезает целиком. [c.70] Примером диффузно-рассеивающего объекта может служить матовое стекло, просвечиваемое плоской когерентной волной. При, прохождении через такой рассеивающий экран амплитуда волны не меняется, но направления распространения волны оказываются распределенными в достаточно широких пределах. Рассеивающий экран можно представить как сумму множества наложенных друг на друга фазовых решеток, случайно ориентированных и со случайными значениями пространственных периодов. Широкий спектр направлений является результатом действия множества таких решеток и, хотя сразу за экраном случайным образом меняется только фаза, на некотором расстоянии от него, в результате интерференции, промодулированной случайным образом окажется и амплитуда. Соответственно этому квадратичный детектор (глаз, фотопластинка и т. д.) зарегистрирует случайное распределение интенсивностей. [c.71] Чтобы оцепить влияние пятнистости на потери информации в голографической системе, необходимо определить относительную флуктуацию интенсивности в пятнистой структуре по сравнению с изменением интенсивности в изображении, а также спектральный состав пятнистой структуры [26, 30]. Для рассмотренного случая прохождения когерентного света через рассеивающий экран средняя интенсивность равна корню квадратному из среднего квадрата флуктуации интенсивности. Предельный размер пятен, наибольшие частоты структуры определяются дифракцией на апертуре, и поэтому размер пятен обратно пропорционален относительному отверстию оптической системы. [c.71] Лучше всего исследованы флуктуации интенсивности в фотографических материалах [34, 35], в телевизионных устройствах [36] и менее изучены в других материалах и устройствах, используемых для записи голограмм фазовые шумы еще только начинают изучать [37]. [c.73] Следовательно, в общем случае дисперсия суммарной интенсивности равна сумме дисперсий сигнала и фона с добавлением интерференционного члена. [c.75] Таким образом, среднеквадратическое отклонение интенсивности фона равно средней интенсивности фона. Это же выражение справедливо для оценки флуктуаций интенсивности в пятнистой структуре. [c.76] При этом шумы целиком определяются флуктуацией фазовой составляющей, связанной с расстоя.чием, которая, как уже отмечалось, равна среднему значению фона. [c.76] Таким образом, экспериментально или расчетным путем определив Gm l, т)0. находим 7ф. Можно показать, что для голограммы Френеля получается то же выражение с заменой / на d. При этом каждой точке плоскости изображения необходимо приписывать средние значения х п у. Следует иметь в виду, что получая Gm( , т] ) таким образом, мы учитываем только фоновые шумы, связанные как с флуктуацией абсорбционной способности материала, так и с фазовыми флуктуациями, приводящими к рассеянию света. [c.78] Это отношение используется в дальнейшем при оценках чувствительности голографических систем и потерь информации. [c.78] До недавнего времени информация об объекте анализировалась обычно в виде плоского изображения. При этом и сам объект, если он обладал трехмерной структурой, при анализе часто заменялся плоским эквивалентом. Чаще же всего анализ разрешающей способности проводился для объекта, целиком расположенного в плоскости, нормальной к оптической оси. Исключением являлись измерения, осуществляемые радиолокационными системами, в которых для определения расположения деталей объекта по глубине пространства служило время прохождения импульса по пути источник — деталь объекта — приемник. Но даже и при передаче системой плоского объекта или объекта, приводимого к плоскому, анализ изображения с точки зрения передачи пространственной информации оказывается достаточно сложным. [c.79] И при числовой, и при функциональной оценке способности передавать пространственную информацию, анализ возможен лишь в том случае, если рассматривать отклик системы на некоторый заданный тест-объект. [c.79] Один из способов оценки передачи плоской пространственной информации основывается на использовании в качестве тест-объекта двух светящихся точек в одной плоскости на различных (линейных или угловых) расстояниях друг от друга. Таким тест-объектом (аналог —двойные звезды при наблюдении в телескоп) воспользовался Релей в своем классическом анализе разрешающей способности оптических приборов. [c.79] Критерий, предложенный Релеем, был установлен для разрешения двух точечных некогерентных источников. Получающаяся для этого случая картина распределения освещенности, при соблюдении условия Релея, дает провал в центре, составляющий около 19% от максимальной интенсивности, что вполне достаточно для обнаружения структуры при визуальном наблюдении. [c.80] Нетрудно однако убедиться, что для ко.герентного света условие Релея должно быть видоизменено, если за условие разрешения двух точек принять наличие такого же (в 19%) провала в центре наблюдаемой картины. При этом ясно, что картина будет различна в зависимости от разности фаз световых волн от двух точечных источников. Расчеты показывают, что при сохранении условия Релея для расстояния между двумя точечными источниками вместо провала в центре картины будет наблюдаться горб, если излучение от обоих источников идет в фазе (Аф=0), и глубокий провал (до 1=0), если излучение происходит в противофазах (Аф=я). [c.80] При промежуточных значениях фазы интенсивность в центре картины принимает значения в пределах, устанавливаемых значениями Дф=0 и Аф=я. [c.80] Очевидно, что в случае двух когерентных точечных источников с Дф=0 для получения провала интенсивности 19% необходимо, чтобы источники находились дальше друг от друга, чем это следует из условия Ре-лея. Наоборот, при Дф=я для получения того же значения источники можно сблизить и таким образом увеличить разрешение. При Аф=( /2)л или ( /4)11 условие Релея сохраняется. Можно показать, что и в том важном для голографии случае, когда используется рассеиватель, условие Релея при использовании двух когерентных источников света опять становится справедливым. При этом каждый точечный источник представляет собой набор волн с хаотическим распределением фаз. [c.80] Это означает, что при диффузном освещении разрешающая способность голограммы, определенная ао Релею, должна быть такой же, как при некогерентном освещении. [c.81] Функциональные характеристики передачи пространственной информации более полно характеризуют систему, чем числовые. Последние, как например, в случае критерия Релея по заданному контрасту, определяют только предельные возможности пространственного различения двух деталей (точечных объектов) и ничего не говорят о том, как изменяется контраст или отношение сигнал/шум, когда детали объекта удалены на расстояние больше минимального. Если пренебречь влиянием шумов, то функциональными характеристиками передачи пространственной информации могут служить частотно-контрастные характеристики (или характеристики, пересчитываемые в частотно-контрастные, например переходные и др.). [c.81] Использование лазерной техники и методов, нашед-ши с широкое применение и в голографии, позволило сравнительно легко создавать тест-объекты с синусоидальным распределением интенсивности. Для этого достаточно использовать в некоторой плоскости наложение двух плоских когерентных волн. Частота, получившейся синусоидальной решетки зависит от угла между фронтами волн и от длины волны. [c.82] Вернуться к основной статье