Отражательные голограммы

Простейший способ использования фазовой среды состоит в записи на них фазовых голограмм по методике, принятой в оптической голографии [181—183, 193]. Способы записи таких голограмм с бинарных голограмм описаны в [94, 127, 157, 168, 222]. Подобные способы могут быть использованы и для получения фазовых отражательных голограмм [141]. Пример изображения, восстановленного с такой фазовой бинарной голограммы, записанной электронным лучом на фоторезисте и содержавшей 3 X 10 X 6 X 10 элементов, показан на рис. 4.20 [153. [c.87]

Рис. 1. Максимумы стоячей волны, образованной интерференцией между волнами от двух точечных источников 1 и 2. Примеры влияния расположения фотопластинки и толщины ее эмульсии при получении плоской, тонкой, или поверхностной, голограммы (А) толстой, или объемной, голограммы (Б) объемной, восстанавливаемой в белом свете отражательной голограммы

Голограмму называют амплитудной тогда, когда восстанавливающая волна модулируется таким образом, что после прохождения через голограмму ее амплитуда становится пропорциональна величине, описываемой выражением (2). Эта волна после прохождения некоторого расстояния вызывает появление волн, идущих в трех направлениях. Одна из этих волн пропорциональна исходной волне от объекта. Амплитудную модуляцию можно получить либо за счет поглощения части волны, либо в случае отражательной голограммы за счет коэффициента отражения, который изменяется по X п у. [c.143]

Существует много различных ситуаций, когда голограмма регистрируется в когерентном свете, а изображение с нее восстанавливается некогерентным светом. Название голограммы определяется характеристиками голограммы, не связанными с когерентностью. Например, голограмма, записанная в когерентном свете, но при восстановлении освещаемая белым светом, называется отражательной голограммой, восстанавливаемой в белом свете i). [c.148]

Возможно, что голограмма восстанавливает ту часть света, которая имеет длину волны используемого при регистрации голограммы излучения, поскольку толстая голограмма действует как комбинационный интерференционный фильтр. Может применяться и тонкая голограмма, если для компенсации дисперсии света применяется решетка. Такие голограммы были названы поверхностными отражательными голограммами [4, 1]. При освещении белым светом вполне удовлетворительное изображение дают голограммы сфокусированного изображения и радужные голограммы. [c.149]

В табл. 1 перечислены некоторые из названий голограмм и соответствующие им параметры. Если в графах таблицы параметр выделен прописными буквами, то это необходимый или важный параметр для этого типа голограммы. Если же используются строчные буквы, то это обозначает обычный или традиционный параметр. Если графа остается пустой, то на название голограммы данный параметр не влияет. Таблица показывает, как можно применять два названия, чтобы можно было более полно описать голограмму. Например, восстанавливаемая в белом свете отражательная голограмма сфокусированного изображения обладает свойствами каждого типа голограмм. Если какие-либо параметры, отмеченные прописными буквами, в одной и той же графе противоречат друг другу, то соответствующие им названия голограмм несовместимы. Если только один параметр из двух рассматриваемых строк обозначен прописными буквами, то к данному названию голограммы можно присовокупить остальные. Это только один пример, когда не нужны другие названия. С любой голограммы сфокусированного изображения можно восстановить изображение в белом свете, [c.152]

Зачем нужны отражательные голограммы [c.196]

Почему мы хотим записывать отражательные голограммы Имеется много тому причин. Не все они взаимно совместимы, но любая из них позволяет объяснить, почему то или иное применение отражательных голограмм является полезным. [c.196]

Во-первых, во многих применениях легче использовать отражательные голограммы, а не голограммы, работающие на пропускание. Так, если мы имеем отражательную голограмму, восстанавливаемую в белом свете, то ее можно рассматривать подобно тому, как мы рассматриваем обычную фотографию. Такую голограмму можно повесить на стену, поместить на книжной обложке и т. п. Единственное ограничение накладывается на значения углов, под которыми следует освещать и рассматривать голограмму. [c.196]

Во-вторых,, если голограмма записана путем изменения геометрического рельефа поверхности, то она может быть покрыта тонким отражающим свет слоем алюминия, серебра или иного материала, и, таким образом, при восстановлении изображения ее можно освещать светом любой длины волны. Благодаря этому свойству голограммы, записанные в видимой области спектра, можно затем использовать в инфракрасном диапазоне. Данное свойство отражательных голограмм особенно полезно при изготовлении голографических дифракционных решеток. [c.196]

Рис. 1. Одна и та же схема падающих пучков может привести к отражательной голограмме (а и г) и к голограмме, работающей на пропускание (бив). Это зависит от взаимного расположения интерферирующих пучков и голограммы.

Типы отражательных голограмм [c.198]

Отражательные голограммы можно классифицировать в зависимости от того, имеют они отражающее покрытие или нет, толстые они или тонкие. [c.198]

Непокрытые отражающим покрытием тонкие отражательные голограммы в самом деле должны быть очень тонкими. Необходимо, чтобы их общая толщина была сравнима по величине или меньше d . Такая голограмма имела бы очень низкую дифракционную эффективность, которая, подобно обычному зеркалу, не зависела бы от длины волны восстанавливающего света. [c.198]

Не покрытые отражающим покрытием толстые отражательные голограммы состоят из многих слоев по глубине, т. е. их толщина T d . В зависимости от вида модуляции их можно подразделить на голограммы, записываемые с помощью либо амплитудной, либо фазовой модуляции. Анализ работы таких голограмм очень сложен и приведен в книге [1, гл. 9]. Рассмотренные ниже результаты для [c.198]

Рис. 3. Дифракционная эффективность толстых амплитудных отражательных голограмм.

Рис. 4. Дифракционная эффективность толстых фазовых отражательных голограмм.

Рис. 7. Для получения очень простых отражательных голограмм объект может осве-щаться светом, проходящим сквозь регистрирующую среду. В случае больших объектов, как показано на рисунке, можно использовать вспомогательное освещение.

Толстая, или объемная, голограмма может выполнять роль как фильтра, так и собственно голограммы. В 5.2 мы показали, что голограмма, записанная в толстой среде, образует поверхности внутри такой регистрирующей среды, а не просто интерференционные полосы. Оптимальным углом освещения объемных голограмм является угол, совпадающий с тем, под которым падает опорная волна. Если за время с момента записи объемной голограммы до ее использования регистрирующая среда не меняет своей формы и не испытывает усадки и если она восстанавливается на той же самой длине волны, что и при освещении, то этот угол равен углу Брэгга. Дифракционная эффективность уменьшается не только при отклонении угла падения восстанавливающей волны от своего значения при записи, но также и при изменении длины волны восстанавливающего света. Таким образом, угол Брэгга определяется длиной волны и геометрией схемы записи. Изменение длины волны приводит к изменению угла, при котором все отраженные волны складываются в фазе. Этот эффект исключает появление лишних изображений, наблюдаемых в случае плоских цветных голограмм. Объемная голограмма будет только тогда восстанавливать изображение с высокой дифракционной эффективностью, когда она освещается под соответствующим углом светом с длиной волны, использованной при записи. Вопрос о восстановлении изображений с толстых отражательных голограмм мы подробно рассматривали в 5.1. [c.218]

Рис. 3. а — пропускающая голограмма (угол Брэгга 0в мал) б — отражательная голограмма (угол Брэгга 0в большой). [c.218]

Если предполагается освещать голограмму той же волной, которая использовалась при записи как опорная, то проще работать с пропускающими голограммами, поскольку они не столь критичны к юстировке. Напомним, что если угол освещения выбран неправильно, то дифракционная эффективность уменьшается. Она может также уменьшаться вследствие усадки регистрирующей среды в процессе фотохимической обработки. В случае отражательных голограмм усадка материала приводит к сильным изменениям величины d, однако она не оказывает существенного влияния на пропускающую голограмму, поскольку не является большой вдоль подложки, изготавливаемой обычно из стекла. Усадка затрудняет изменение угла освещения, так что условие Брэгга удовлетворяется одновременно для всех длин волн. [c.219]

В случае, когда голограмма должна восстанавливаться в белом свете, желательно обеспечивать высокую селективность по длинам волн. Отражательная голограмма хорошо отражает только те длины волн, которые были использованы при ее записи, а волны других цветов она либо поглощает, либо пропускает (по крайней мере в том случае, когда угол освещения равен углу опорной волны при записи, а регистрирующая среда не имеет усадки). Если же материал подвергается усадке, то в направлении восстановленного изображения будет добавляться в фазе свет с другой длиной волны, вследствие чего цвет сместится в сторону синего. Если при этом угол освещения и угол наблюдения отличаются от угла Брэгга для длины волны записи, условие брэгговского падения будет выполняться при другой длине волны, что приведет к изменению цвета изображения. Чтобы получать восстановленное изображение в правильном цвете, необходимо не допускать усадки регистрирующей среды или поддерживать эмульсию в разбухшем состоянии и контролировать [c.219]

Например, объектную волну можно разделить с помощью светоделителя или голографическую пластинку можно установить таким образом, чтобы записывалась отражательная голограмма [5, 2]. [c.236]

Если нужно получить копию отражательной голограммы, необходимо придерживаться выполнения тех же условий кривизна, направление и длина волны восстанавливающего волнового фронта должны быть тщательно согласованными с оригиналом, чтобы получить по возможности лучшее восстановление изображения. Для этого требуется, чтобы голограмма-оригинал и копия, показанные на рис. 3, поменялись местами при этом восстанавливающая волна, проходя через фотоэмульсию, предназначенную для копии, освещает голограмму-оригинал. В результате интерференции освещающей волны с отраженной дифрагированной волной восстановленного изображения образуется картина интерференционных полос, записываемая копией. Если в качестве голограммы-оригинала используется отражательная голограмма поглощательного типа, которой свойственна особенно низкая дифракционная эффективность, то контраст системы интерференционных полос, как правило, оказывается очень низким. Все это приводит к низкой дифракционной эффективности самой копии. С другой стороны, отражательные голограммы фазового типа, которые характеризуются значительно большей диффракционной эффективностью, во многих случаях дают великолепные реплики. [c.412]

На отражательных голограммах не бывает пятен перекрытия цветов, которые появляются, когда в белом свете восстанавливают обычную просветную голограмму. Такая спектральная селективность связана с наличием системы параллельных интерференционных полос. Однако резкость изображения определяется размером восстанавливающего источника следовательно, чем больше источник похож на точечный, тем выше качество восстановленного изображения. Это ограничение тем слабее, чем ближе находится изображение объекта к плоскости эмульсии, а лучше всего — непосредственно в этой плоскости. Такого положения можно достигнуть, если изображение спроецировать линзой или спроецировать действительное изображение объекта с его голограммы. Часть изображения, находящаяся внутри слоя эмульсии, будет резкой, даже когда оно восстанавливается протяженным источником, например флуоресцентной лампой, но часть изображения, расположенная перед эмульсией или за ней, будет рассеиваться пропорционально расстоянию от точки изображения до плоскости эмульсии. Такой метод голографической записи можно применить для улучшения резкости изображения как в случае пропускающих, так и в случае отражательных голограмм. Применяя этот метод к пропускающим голограммам, необходимо использовать цветные фильтры для исключения рассеяния цветов, поскольку цветовая фильтрация многослойными полосами осуществима лишь в отражательной голографии. [c.490]

И наконец, дуализм отражательных и пропускающих элементов можно определить следующим образом. Изображающие свойства двух элементов будут одинаковыми, если один из них записан с заданными объектной и опорной волнами, а второй, когда одна из этих волн отражается в материале подложки. Это объясняется тем, что поверхностная дифракционная решетка остается неизменной, когда нормальная составляющая вектора полос меняет знак. Один из элементов будет отражательной голограммой, а второй — пропускающей. Разумеется, амплитуды дифрагированных волн различных порядков будут сильно отличаться, поэтому практически оба элемента трудно сравнивать. Дуализм бывает полезно использовать на этапе конструирования ГОЭ. [c.639]

Рис. 2. Картина интерференционных.гтолоо. определяется геометрией интерферирующих пучков (а) отражательная голограмма получается в случае, когда интерференционные полосы больше параллельны плоскости голограммы (б), чем перпендикулярны ей (в).

С помощью последних двух выражений, а также формулы (14) можно вычислить зависимость г] от ДЯ. В общем случае угловая чувствительность очень высокая. Кольер и др. [1] нашли, что для вполне реального случая Яа=0,488 мкм, Т=15 мкм (типичная толщина слоя фотоэмульсии), г1о=1,52 и 00=80 изменение длины волны на ДХ=0,0059 мкм приводит к ri=0. Такая высокая чувствительность к изменению длины волны позволяет получать цветные отражательные голограммы, которые мы рассмотрим в 5.3. [c.202]

Тонкая покрытая отражающим слоем отражательная голограмма должна была бы иметь форму единственного интерференционного максимума. Она была бы неровным зеркалом. Известны хорошие приближения таких голограмм, записанных на термопластических материалах, рутиконах и т. п. (см. 8.3). [c.202]

Толстая покрытая отражающим покрытием отражательная голограмма была предложена Шеридоном [4]. Такая голограмма записывается на толстом (T dz) фоторезисте, на котором после проявления и нанесения отражающего покрытия образуется глубокая и блестящая голограмма. Шеридон получил дифракционную эффективность Г1=0,73 для покрытой алюминием блестящей голограммы, образованной двумя плоскими волнами. Кермиш [3] показал, что изменения амплитуды в объектном волновом фронте приводят к фазовым ошибкам в таких блестящих голограммах. [c.202]

Другой класс фоточувствительных материалов образуют фоторезисты, которые отображают информацию в виде рельефных картин. При освещении фоторезиста актиничным излучением в нем происходят химические изменения, приводящие к различной его растворимости для разных экспозиций. В зависимости от того, является ли обрабатываемый фоторезист негативным (или позитивным), проявитель с соответствующим растворителем способствует растворению либо неосвещенного, либо освещенного участка. Получающуюся картину поверхностного рельефа можно использовать для получения отражательных голограмм методом испарения металла, а также для копирования голограмм штампованием. В табл. 4 перечислены некоторые фоторезисты, выпускаемые промышленностью. Следует заметить, что в большинстве случаев толщина фоточувствительного слоя оказывается порядка микрометра. Существуют три типа процесса регистрации образование органической кислоты, поперечных фотосвязей (фотосшивок) или фотополимеризации мономера. Диапазон регистрируемых длин волн простирается от УФ-области спектра до 5000 А, причем для этого диапазона можно выбрать фоторезист, обладающий либо широкой, либо узкой полосой спектральной чувствительности. Для достижения предельного разрешения 250—1500 мм 1 необходима экспозиция около 10 Дж/см . [c.305]

Разумеется, проблема шума рассеяния остается общей и для физического проявителя, и для проявителя ВЭДП, так что уменьшение рассеяния остается центральной проблемой исследования. Но можно получить замечательные результаты, особенно в отражательной голографии, просто добавляя тиоцианат аммония в проявитель РААР, о котором мы упоминали выше. Количество добавки является несколько критичным (оно зависит от типа эмульсии) и его приходится регулировать для различных эмульсий или химических составов проявителей. Можно проследить за приближением к равновесию, номере того как добавляется растворитель, наблюдая за сдвигом длины восстановленной волны на фиксированных после проявления участках отбеленных отражательных голограмм. Количество растворителя нужно увеличивать, до тех пор пока линия фиксирования (граница фиксирования) практически не исчезнет. На этом проявление заканчивается, если только не потребуется уменьшить рассеяние или смягчить действие тиоцианата аммония на желатину. Для лучшего компромисса между яркостью изображения и рассеянием света можно в два — четыре раза увеличить экспозицию по сравнению с экспозицией для нерастворяющих проявителей. Показательно, что для эмульсии ЕК 120-02, экспонированной при освещенности 3400 эрг/см и длине волны 633 нм, в проявитель РААР добавляется 1,0 г/л тиоцианата аммония, а в случае эмульсии AG8E75 при экспозиции 2100 эрг/см — 0,5 г/л. [c.393]

Применяемый таким образом бром не реагирует с желатиной даже при продолжительном отбеливании и оставляет на голограмме прозрачную беловатую дымку, которая некоторое время имеет запах брома. Пока такая голограмма остается сухой, ее стабильность к свету оказывается очень высокой и продолжительной. Это лучший отбеливатель для отражательных голограмм, полученных по методу ВЭДП. Сравнимые результаты, судя по публикациям [11 , дает отбеливатель, состоящий из бромида меди с бромной водой, синтезированной химическим способом (при работе с таким отбеливателем тоже нужен вытяжной шкаф ). [c.397]

Модуляция показателя преломления. Максимальная теоретическая эффективность как для толстых пропускающих голограмм, так и для толстых отражательных голограмм (Брэгга) равна 100%. Однако в действительности добиться эффективности 100% довольно трудно. Если среда для записи голограмм представляет собой гало-генидосеребряный материал (отбеленный), то зернистая структура модулирующих участков рассеивает свет из-за своей дискретности, что влечет за собой некоторое снижение дифракционной эффективности. [c.462]

Особая привлекательность отражательных голограмм состоит в том, что они, будучи записаны с использованием когерентного монохроматического света лазера, могут быть затем восстановлены при освещении обычным источником белого света. Процесс записи чрезвычайно прост нужно лишь, чтобы опорный пучок падал на пластинку с противоположной стороны по отношению к объектному. Этого легко добиться, если освеш,ать объект опорным пучком после того, как он прошел через голографическую пластинку. Безусловно, объект должен хорошо отражать свет, поскольку опорный пучок ослабляется после прохождения через эмульсию если же объект отражает слабо, фотопленка экспонируется очень небольшим количеством света от объекта. Нельзя использовать фотопленки и фотопластинки с антиотражательной основой, так как они недостаточно прозрачны для освешаюш,его пучка. Поскольку интерференционные полосы образуются внутри сектора, образованного опорным и объектным пучками, в отражательных голограммах эти полосы оказываются строго параллельными поверхности эмульсии. Шаг полос d определяется длиной волны падающего света и синусом угла между опорным и объектным пучками [c.489]

Отражательные голограммы можно восстанавливать белым светом даже от таких источников, как солнце или фара. Цвет, в котором восстанавливается голограмма, определяется шагом полос, установленным при записи. Существует еще одна проблема, связанная с тем, что при проявлении большинство фотографических эмульсий претерпевает усадку поэтому после сушки шаг полос фактически оказывается меньше шага, установленного при записи. Голограмма, записанная в красном свете гелий-неонового лазера, восстанавливается в зеленом или желтом цвете. Понятно, что большая усадка голограммы, записанной в зеленом или синем свете, приведет к изменению цвета восстановленного изображения, который может уйти далеко в фиолетовую область и оказаться за пределом чувствительности человеческого глаза. Усадка одних фотографических материалов больше, других — меньше, а некоторые материалы, например бихромированная желатина, при проявлении даже расширяются. Таким образом, на бихромированную желатину надо записывать в более коротковолновом свете к счастью, она чувствительна именно в сине-фиолетовой области спектра. В 9.1 рассмотрены более детально характеристики этих фотографических материалов. [c.490]

Дифракционная эффективность объемных фазовых ГОЭ наилучшим образом описывается теорией связанных волн, предложенной Котельником [5]. Эффективность может быть высокой как для отражательных, так и для пропускающих элементов. Отражательные элементы характеризуются высоким отражением в узком диапазоне длин волн, причем длина волны, на которой отражение максимально, зависит от угла падения света и изменения толщины регистрирующего материала между записью и использованием элемента. Параметр Q отражательных голограмм приблизительно равен числу интерференционных плоскостей, записанных в твлщине регистрирующего материала [c.639]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...