ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Отдельные проблемы голографии из "Оптическая голография Том1,2 " В заключение приводим список книг, которые читатель может использовать для более глубокого знакомства с отдельными проблемами голографии. [c.9] Мы считаем, что эту книгу не будут читать от корки до корки, как роман или учебник. Скорее всего, это книга, к которой читателю следует обращаться в тех случаях, когда он должен получить ответ на какой-то конкретный вопрос. [c.11] К числу потенциальных читателей книги относятся научные работники и студенты, преподаватели, инженеры, служащие государственной технической администрации, советники и специалисты по технической политике, а также все те, кто применяет голографическое оборудование. [c.11] Мы преднамеренно опустили многие важные области неоптической голографии, такие, как акустическая, микроволновая, гамма, рентгеновская, электронная и цифровая голография, для того чтобы объем книги не превысил допустимых пределов. [c.11] Фотография — это процесс, который включает в себя главным образом формирование изображения объекта (как двух-, так и трехмерного) и проецирование этого изображения на светочувствительную поверхность. Каждая точка предмета преобразуется в соответствующую точку изображения, и мы здесь имеем дело только с распределением яркости, или энергетической освещенности, изображения. [c.12] Голография, хотя и представляет собой также фотографический процесс, существенно отличается от последнего. В ее задачу входит регистрация не только распределения энергетической освещенности изображения, но и полного волнового поля в плоскости записи, которая в общем случае даже не является плоскостью изображения. Запись полного волнового поля означает регистрацию как фазы, так и амплитуды. Амплитуду (или ее квадрат, пропорциональный освещенности) записать нетрудно это можно сделать с помощью любого фотоматериала. Но не существует ни одного детектора, который мог бы измерить разности фаз между различными составляющими поля. Информацию же об объекте несет не только амплитудная, но и фазовая структура поля, и, чтобы целиком записать волновое поле, необходимо зарегистрировать обе структуры. [c.12] В 1920 г. в направлении этих исследований Вольфке частично опередил события, но его работа была предана забвению. Он также изучал возможности использования записанной дифракционной картины рентгеновских лучей, рассеянных кристаллом, с целью получения оптического изображения кристаллической решетки, причем для этого он предполагал освещать транспарант с записанной дифракционной картиной пучком монохроматического света. [c.13] Вольфке заметил, что тогда кристалл должен быть симметричным и не иметь фазовой структуры. [c.14] С голографическим процессом Габор впервые столкнулся при работе с брэгговским микроскопом. Перед Габором стояла задача улучшить качество изображения в электронном микроскопе он должен был скорректировать сферические аберрации электронных линз — задача, гораздо более сложная, чем коррекция аберраций оптических линз. Электронные линзы образуются магнитными полями, и их свойства нельзя проконтролировать с такой точностью, которая достигается в случае оптических линз. Габор нашел остроумное решение, которое не имело почти ничего обш,его с традиционной электронной микроскопией. Он записывал рассеянное поле от освещенного объекта, а затем восстанавливал поле с помош,ью световых волн. При этом сферическая аберрация как бы переносится в оптическую область, в которой ее можно скорректировать, применяя хорошо известные методы линзовой техники. Прежде чем предложить проект нового электронного микроскопа, Габор продемонстрировал возможность метода, используя оптические волны как для записи, так и для восстановления. [c.14] Это уравнение является основным в методе Габора. Если такое распределение освещенности зафиксировать на фотопленке, а затем полученную запись осветить пучком когерентного света, то часть результирующего поля будет описываться слагаемым u u, которое представляет собой восстановленную часть недифрагированного поля с ненулевой пространственной частотой. Рассматривая вместе слагаемые и и и ] и , мы получаем волну, которая кажется испущенной мнимым изображением объекта So+S, расположенным в том же месте, что и сам объект. [c.15] В зависимости оттого, рассматриваем ли мы s как часть объекта или нет, можно получить две основные интерпретации процесса. Если So — часть объекта, то при записи на фотопленку поля объекта мы теряем информацию о фазе. Но если объект выбрать таким образом, что будет преобладать постоянная составляющая, то фаза дифракционной картины будет приблизительно постоянна, и потери информации о фазе не имеют большого значения. Эта интерпретация подчеркивает сходство с методом Брэгга, в котором вследствие симметрии и наличия сильного опорного рассеивающего фактора фазовая структура, которая могла бы потеряться при записи, вообще отсутствует, и поэтому возможно точно восстановить образ объекта. При наличии сильного опорного пучка, но в отсутствие симметрии, характерной для габоровского процесса, потери информации о фазе хотя и не катастрофичны, но создают определенные трудности, связанные с членом сопряженного изображения UoU. [c.15] С другой стороны, мы можем считать, что объект описывается только составляющей s, а постоянная составляющая добавлена таким образом, чтобы получить сильную опорную волну. Однако, регистрируя интенсивность, мы теряем фазу полной волны u +u, фаза же сигнальной части и сохраняется, хотя и не точно, что объясняется наличием другого члена u u. [c.15] Многие считают, что неудачи на раннем этапе развития голографии были связаны с отсутствием мощного источника когерентного света (например, лазера). Сомнительно, чтобы это было причиной, поскольку наш собственный опыт в голографии и в когерентной оптической обработке, накопленный еще до тех пор, как стали применяться лазеры (1955—1962 гг.), свидетельствует о том, что ртутные дуговые лампы обеспечивали достаточные яркость и степень когерентности и могли широко применяться не только для лабораторных исследований, но даже в промышленности. Короче говоря, в те годы мы достигли замечательных успехов. [c.16] Наша работа, которая привела к новому подъему голографии, началась в момент ее упадка. Этот процесс возрождения был сложным и имел некоторые довольно необычные особенности в частности, этапы его развития характеризовались не одним, а несколькими приливами , причем каждый последующий приносил все большие успехи. [c.16] Первые достижения, которые, по-видимому, лучше рассматривать как предварительные, появились в результате ми ни-воз рождения голографии. В 1955 г., занимаясь радиолокацией, мы вновь открыли габоровский процесс голографии. В нашей теории было показано, что если принимаемые радаром отраженные сигналы записать на фотопленку или аналогичный оптический транспарант и затем осветить этот транспарант пучком когерентного света, то дифрагированные световые волны будут миниатюрными копиями излученных радаром исходных волн, которые попадают на приемную апертуру радара. В первоначально развитой теории рассматривалась система как с обычной реальной антенной, так и с синтезированной апертурой. Естественно, с точки зрения голографии неважно, записывались ли волновые фронты одновременно (реальная апертура) или последовательно (синтезированная апертура). Мы разработали подробную теорию голографии, причем наша работа во многом шла параллельно с оригинальной работой Габора, в то время для нас неизвестной. [c.16] Интересно отметить, что Роджерс [32, 33], работая в 60-х годах в Новой Зеландии, также применил голографию к радиоволнам. Он считал, что радиоволны, рассеянные ионосферой, если их записать на фотопленку, могут рассматриваться как голограммы. [c.18] С энтузиазмом мы стремились найти новые средства улучшения качества изображения [24—26]. Мы заключили, что проблема сопряженного изображения является в основном надуманной и ее решение связано с модуляцией несущей пространственной частоты голографическим сигналом. Такую задачу можно было решить, введя отдельную когерентную фоновую волну, которую мы назвали опорным пучком. Он должен был падать на фотопластинку под некоторым ненулевым углом относительно направления распространения объектной волны. В результате на картину дифракции Френеля габо-ровского голографического процесса накладывалась тонкая картина полос. Фотография наложения этих двух пучков представляет собой голограмму с несущей частотой, или внеосевую голограмму с тонкой интерференционной структурой. Такая голограмма выглядит как дифракционная решетка и имеет все ее свойства. [c.18] Вернуться к основной статье