Голографическое световое поле

Динамическими голограммами являются такие голограммы, для получения которых процессы регистрации и восстановления волновых фронтов проводят одновременно. Формирование динамических голограмм осуществляют так же, как и стационарных голограмм — в результате воздействия на регистрирующую среду двух пучков света опорного и объектного, но в отличие от классических голограмм, восстанавливают динамические голограммы теми же двумя пучками, что создает интерференционную структуру светового поля. При. этом характеристики динамической голограммы взаимосвязаны с записывающим интерференционным полем. Именно обратное воздействие голограммы на поле световых волн является основной особенностью динамической голограммы, которая открывает широкие перспективы для голографического преобразования волновых полей в реальном времени. [c.66]

Остановимся на упрощенной схеме преобразований сигналов, несущих информацию в голографической системе. Объединим все звенья в три звена в первом формируется заданное световое поле, несущее информацию от объекта в некоторую плоскость, в которую помещен светочувствительный материал. Второе — звено записи, в нем световое поле создает пространственный отклик на каком-либо материале, причем носителем информации является уже не свет, а физико-химические изменения отдельных зерен, электроны, или другие физические носители. Третье — звено восстановления волнового фронта, в нем свет взаимодействует с материалом и модулируется информацией, записанной во втором звене, и на выходе создается световое поле, подобное (с рядом ограничений) тому, которое создает объект. [c.54]

Переносчиками и хранителями информации, характеризующей изображение объекта в случае использования голографических методов, являются последовательно световой поток, распространяющийся от объекта, голограмма, фиксирующая световое поле объекта, и световой поток, модулируемый голограммой в процессе восстановления волнового фронта. Информационная пропускная способность в целом ограничивается пропускной способностью наиболее узкого звена системы, а при неизменном темпе передачи информации звено [c.62]

Здесь рассматривались два звена голографической системы записи и восстановления волнового фронта— и установлено, что ограничивающим информационную емкость в случае сверхвысокой разрешающей способности материала является звено восстановления. Но, кроме того, имеется звено формирования светового поля объекта и опорного пучка, информационная емкость которого при оптимальной реализации формирования поля ограничивается не больше, чем емкость звена восстановления. [c.67]

Методы выявления изменений (нарушений) микрорельефа поверхности на основе голографической интерферометрии обсуждались в работах [178-181]. Существо этих методов состоит в регистрации уменьшения контраста интерференционных полос, отражающего некоторое известное смещение объекта (например, наклон), вводимое между экспозициями дополнительно к нарушению микрорельефа. Падение контраста голографической интерферограммы является следствием уменьшения корреляции комплексных амплитуд световых полей, соответствующих двум экспозициям голограммы. Визуально оно обнаруживается в увеличении интенсивности в темных полосах (минимумах) интерференционной картины. Если при зтом зона нарушения микрорельефа поверхности оказывается меньше периода интерферограммы, то она остается невыявленной. [c.181]

Таким образом, мы кратко обсудили вопросы формирования изображения, а также различные параметры и свойства, от которых зависит изображение как в обычных, так и в голографических системах формирования изображения. Строго говоря, голографический процесс не является процессом формирования в обычном смысле, особенно когда речь идет о восстановлении мнимого изображения. Формирование изображения означает, что световое поле проецируется или переносится с одной плоскости на другую. Если этот перенос является абсолютно линейным, то система формирования изображения свободна от любых аберраций. В голографии воспроизводится исходный волновой фронт, и, следовательно, перенос осуществляется как бы сам на себя. Несмотря на эти фундаментальные различия, изображения, получаемые в обычных оптических системах, и изображения, восстанавливаемые с голограммы, могут описываться одними и теми же параметрами, вычисляемыми одинаковыми методами. [c.76]

Природа регистрации голографической информации в своей физико-химической основе та же, что и обычной фотографической информации. Свет, проходя через светочувствительный слой, вызывает в нем локальные изменения — образует скрытое изображение тем более интенсивное, чем интенсивнее свет. При последующей обработке скрытое изображение проявляется. Различие между обычным фотографическим и голографическим процессами регистрации информации сводится к тому, что при обычном фотографировании в среде непосредственно регистрируется распределение интенсивности света в изображении, сфокусированном в светочувствительном слое, а при записи голографического поля регистрируется интерференционная картина, создаваемая световым полем рассеяния объекта. [c.56]

Приведенные соотношения относятся к пространственным частотам интерференционной пятнистой структуры для поперечных направлений. При регистрации светового поля в фотоматериале с достаточно толстым слоем возникают обусловленные спеклами неоднородности экспозиции не только в поперечных, но и в продольном направлениях, и это имеет существенное значение при наблюдении голографического изображения, воспроизводимого в когерентном свете. В направлении вдоль оси z (см. рис. 130) максимальное значение пространственной частоты пятнистой структуры вместо (П. 198) определяется следующим соотношением [c.240]

Обычный фотоснимок не дает представления об объемности, глубине пространства, параллаксе объекта. В отличие от этого голографический способ позволяет записать и восстановить световое поле объекта во всех подробностях. [c.372]

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]

Необходимо отметить, что интерференционная картина наблюдается в том случае, когда изменения, произошедшие с объектом, не приводят к очень сильному изменению структуры объектного поля, т. е. когда не нарушена полностью их корреляция. Интерференционное сравнение объектной волны, восстановленной с голограммы, может осуществляться также непосредственно с волной, рассеянной объектом. Одним из основных свойств голографической интерферометрии является то, что реализуется интерференционное сравнение световых волн, существовавших в различные моменты времени. [c.320]

Голограмма образуется в светочувствительном материале (фотопластинке или фотопленке) в процессе его экспонирования в голографическом световом поле и дальнейшей фотохимической обработки. Голографическое световое поле образуется в результате когерентного сложения опорной волны света, направляемой непосредственно от лазера, и объектной волны, отраженной от объекта, освещенного тем же лазером. Возникающая интерференционная картина регистрируется в виде голограммнрй структуры. При этом каждый малый элемент фотоматериала регистрирует интенсивность объектных лучей света, падающих на этот элемент, независимо для каждого направления в виде изменения оптической плотности и показателя преломления слоя. Зарегистрированная в слое голограмма обладает свойствами дифракционной решетки. [c.11]

Оптическое кодирование может быть непрерывным (аналоговым) или дискретным (цифровым). В последнем случае в дополнение к уже перечисленным операциям оптическое кодирование должно включать квантование изображения или световых полей объекта, т. е. разделение на ряд отличных друг от друга в ггространстве по яркости или по иному признаку дискретных элементов, каждому из которых может быть приписан соответствующий кодовый знак. Таким образом, под цифровым многомерным кодированием надо понимать квантование входного изображения или световых полей объекта и последовательное пространственное перераспределение. элементов квантования по определенному закону (коду). Цифровое оптическое кодирование дает возможность получить результат измерения в сжатой цифровой помехоустойчивой форме и исключить процесс развертки изо(5ражения или световых полей с целью преобразования их в одномерный электрический сигнал. При этом роль фото.элект-рического преобразователя датчика сводится лишь к считыванию результатов измерения, полученных в оптике датчика в виде пятен светового кода. Рассмотрение свойств голографического процесса показывает, что голограмма может быть идеальным элементом для создания кодирую- [c.88]

При визуальном анализе светового поля в нулевом максимуме (порядке) дифракции голограмм сфокусированных изображений диффу> ио рассеивающих объектов, т.е. вблизи оси освещающего пучка (который может быть как монохроматическим, так и полихроматическим), легко наблюдать позитивные изображения этих объектов, напоминающие голо-графические, но не обладающие характерной для голографических изображений ГЛУ 1НСМ. Впервые об этом свсмстве голограмм сфокусированных изображений сообщалось независимо в работах [30, 31 ]. [c.73]

С другой стороны, между голографической и спекл-интерферометрией, как уже отмечалось выше, существует определенная общность, связанная с тем, что оба метода регистрации позволяют воспроизводить информацию о фазовых вартациях диффузно рассеяньк световых полей, обусловленных смещением поверхности о ьекта. Здесь следует отметить, что npi регистрации спеклограммы фазовая информация, соответствующая продольным смещениям, в отличие от гологр ической регистрации, теряется (усредняется). Позтому возможность выявления таких перемещений в спекл-интерферометрии обусловлена сдвигом и изменением размеров индивидуальных спеклов вследствие изменения масштаба изображения, что и определяет пониженную чувствительность спекл-интерферометрии к такого рода перемещениям. [c.135]

Целенаправленно прием пространственной фильтрации (в явном виде) использовался в работах [71, 167] пртменительно к интерпретации двух-зкспозиционных голографических интерферограмм путем выделения малого участка действительного изображения (или изображения, формируемого в плоскости голограммы сфокусированного изображения) и наблюдения интерференционных полос во фраунгоферовой зоне. Этот метод представляет собой частный случай пространственной фильтрации, когда световое поле < и1льтруется в плоскости изображения, и наблюдаемая интерференционная картина есть результат интер ренции межцу двумя выделенными участками объекта, соответствующими двум экспозициям. [c.137]

В общем же случае пространственная фильтрация может проводиться в произвольной области светового поля, восстановленного двукратно экспонированной голограммой. Это значит, что речь следует вести о выделении двух ограниченных участков световых полей, соответствующих исходному и смещенному состояниям поверхности объекта, и последующем наблюдении суперпозиционного поля во фраунгоферовой зоне относительно плоскости фильтрации. В качестве пртмера можно повести случай наблюдения голографической интерферограммы n i освещении голограммы нераэведенным лазерным пучком. I1i i этом тип фильтрации зависит от [c.137]

Развитие подхода к интерпретации голографических интерферограмм на основе пространственной фильтрации малыми апертурами приводит к возможности видоизменения процесса такой фильтрации в фурье-плоскости. Речь идет о регистрации светового поля в фурье-плоскости - в виде голограммы или спеклограммы - и сканировмии фотопластинки узким (малоапертурным) пучком [184]. [c.159]

Иначе обстоит дело в голографической интерферометрии, где регистрируется комплексная амплитуда светового поля, и рассмат[жваемый подход может быгь применен и в случае, когда поступательное смещение сочетается с деформационным. В качестве щжмера на рис. 89 приведены фотоснимки голографических интерферограмм объекта, претерпевшего поперечное поступательное смещение и дес рмацию (изгиб мембраны сосредоточенной нагрузкой). В случае, когда голограмма регистрировалась в плоскости между линзой и фурье-плоскостью, интерферограмма отражала оба вида смещения. При регистрации голограммы в фурье-плоскости интерферограмма отражала только деформацию объекта. [c.166]

Возможность измерения поворотов диффузно рассеивающих объектов независимо от их поступательного смещения методами голографической и спекл41нтерферометрии основана на известном свойстве пространственной инвариантности оптического преобразования Фурье. Поперечное смещение исходной функции П[жводит к появлению линейного фазового множителя в выражении для комплексной амплитуды в фурье-плоскости. При переходе от комплексной амплитуды к интенотвности (при регистрации спекл-структуры) фазовый множитель выпадает. При голографической же регистрации этот фазовый множитель сохраняется, и для устранения его влияния необходимым является выделение в фурье-плоскости участка светового поля, в пределах которого фазовый множитель меняется незначительно. [c.167]

Пусть формирование голографических и спекл-интерферограмм производится путем освещения фотопластинки узким лазерным пучком перпендикулярно ее поверхности. Если распределение амплитуды в поперечном сечении пучка описьгаается функцией p(i,ri), то световое поле за голограммой в непосредственной близости от ее поверхности может быть представлено произведением зтой функции на амплитудное пропускание голограммы. Пусть рассеянное на голограмме световое поле переотобра-жается второй фурье-преобразующей линзой (рис. 90, б), фокусное расстояние которой примем равным фокусному расстоянию линзы, использованной на этапе регистрации. Тогда комплексная амплитуда поля в задней фокальной плоскости (х у ) второй линзы может быть записана в виде [c.169]

Однако переход от регистрации изображения, модулированного спекла-ми (спеклограммы), к голографической регистрации позволяет, в силу восстановления комплексной амплитуды, существенно расширить функциональные возможности проведения операции вычитания. В частности, открьтается возможность проводить регистраццю светового поля в произвольной плоскости, а не только в плоскости изображения, как зто делается в оптике спеклов. Кроме того, становится возможным использование недоступных для оптики спеклов (в силу отсутствий опорного пучка) приемов введения фазового сдвига между зкспозициями. [c.171]

В подавляющем большинстве случаев при наблюдении голографических интерферограмм приходится использовать наблюдательные системы с сильно ограниченной апертурой (см., например, [185]), что позволяет получать интерференционные полосы высокого контраста. Позтому вначале наложим ограничение на радиус отверстия входного зрачка, а именно будем считать, что в пределах отверстия относительное смещение световых полей можно рассматривать как поступательное поперечное смещение, величина которого определяется положением центра входного зрачка. Кроме того, потребуем, чтобы в пределах отверстия входного зрачка изменения показателя функции ехр[/ (2я/Х )со2 (yoXi - Xoj i)], указьшающей на изменение угла наклона объектного светового поля в результате поперечного смещения объекта на величину g = - шгГ о], где г о - радиус-вектор точки Рп. 190 [c.190]

Для определения области локализации интерференционных полос и их видности в спекл-интерферометрти необходимо, так жв как и в голографической интерферометра , учесть относительное смещение световых полей, соответствующих исходному и смещенному состояниям объекта. Очевидно, что интерференционшле полосы локализованы там, где это смещение равно нулю, т.е. в рассматриваемом случае — на оси относительного поворота световых полей, которая определяется выражением (8.43). Размеры области локализации и изменение видности полос в ней будут определяться и формой элементарной области когерентности объектного поля в рассматриваемой плоскости, которая в свою очередь определяется размерами и формой зрачка наблюдательной системы или фильтрующего отверстия. [c.207]

Голограмма Фурье любого вещественного объекта имеет центральную симметрию. Это следует из того, что уравнение голограммы таких объектов инвариантно по отношению к перемене знака пространственных частот, ибо входящие в него члены 4 (р, q) и (р, q) не изменяют знака при изменении знаков р и q первый - вследствие центральной симметрии, а второй - вследствие четности. Для простейших объектов функцию пропускания голограммы Фурье т(р, q) нетрудно получить аналитически. Моделирование голографического процесса на ЭВМ предполагает воспроизведение различных его сторон в риде вычислительного процесса на основе матетамических аналогий. При этом все физические объекты, участвующие в реальном процессе (предмет, световое поле, изображение на транспаранте, голограмма и пр.) заменяют цифровыми моделями путем представления в виде двумерных функций, их характеризующих в цифровой форме [Е х,у) h(x,y), g(x,y), T(p,q)]. [c.72]

К ним относятся у цифровых голограмм - флуктуации координат впечатываемых символов вследствие неравномерности движения бумажной ленты при печати и вибрации деталей печатающего устройства, форма и степень черноты на печатных символах, искажения, вносимые при пересъемке голограммы с уменьшением до нужного размера. У физических голограмм - это прежде всего различного рода искажения и неточности вследствие экспериментального характера голографического процесса (неточечность источника света, неоднородность светового поля в плоскости изображения, афокальность в плоскости голограммы, вибрация установки в момент записи голограмм, погрешности фотографического процесса). Вследствие этого физические голограммы, приведенные к размеру цифровых, все же отличаются от них, особенно в тонкостях структуры. Общий макрорисунок у них весьма близок, а вот структурные элементы по форме и взаимному положению отличаются из-за рассогласования в положении объекта относительно начала координат. Этот фактор в значительной степени влияет на частоту и направление интерференционных полос и поэтому во многом определяет микроструктуру голограммы. Для физических голограмм характерна неодинаковость качества проработки структуры по полю голограммы. [c.106]

Реконструкцию голограммы можно также o yщe tвить и без лазера.. Достаточно малый некогерентйый источник, видимый под углом когерентности (27.24), создает на ширине когерентности (27.25) излучение с достаточно высокой степенью когерентности. Например, светящаяся булавочная головка с расстояния вытянутой руки создает на зрачке глаза световое поле с высокой степенью ко1 ерентности Поэтому если голограмму поместить между светящейся булавочной головкой на вытянутой руке и глазом, то можно видеть восстановленное голографическое изображение предмета, записанное на голограмме. Отличие от изображения, восстановленного с помощью лазера, состоит в меньшей четкости, т. е. в патере дифракционных максимумов высших порядков. Объемность изображения сохраняется. [c.254]

Механическая устойчивость голографической установки. Известно, что интерференция наблюдается, если во время эксперимента разность фаз интерферируюших колебаний в рассматриваемом участке светового поля остается практически постоянной. Достаточная видность интерференционной картины может быть обеспечена лишь в случае, если смещения элементов голографической установки, вносящих изменение в длину пути опорного и предметного пучков, не превышают К/8 за время экспонирования, т. е. требования к виброустойчивости жесткие. [c.391]

Голограммы Фурье и Френеля. Методы цифровой голографии начали разрабатываться в конце 60-х годов в связи с широким проникновением в оптику компьютеров и средств машш-шой графики. Появление компьютеров дало реальную возможность для численного расчета амплитудно-фазовых характеристик светового поля в плоскости элемента, исходя из характеристик восстанавливаемого объекта. Развитие средств машинной графики предоставило возможность для записи закодированных значений рассчитанной функцш-1 пропускания голографического элемента на физическом носителе. Методы цифровой голографии открыли возможность синтезировать голограммы объектов, заданных математически. В настоящее время количество публикаций по цифровой голографии исчисляется тысячами. Основополагающими работами след -ет назвать работы [3-9. [c.20]

Недостающая фазовая информация, полностью утерянная при записи обычных оптических спектров, как выяснилось в последние годы, может быть извлечена из данных когерентной активной спектроскопии рассеяния и (или) поглощения света. В последней может быть реализован способ полной записи как амплитудных, так и фазовых соотношений между спектральными компонентами когерентно рассеянного светового поля (или, что то же самое, записи действительных и мнимых составляющих поля одновременно), т.е. реализован метод, который может бьпь назван голографической спектроскопией. [c.261]

Для восстановления волнового поля предмета, тем самым для получения его объемного изображения, голограмму помещают в то место, где была расположена фотопластинка при фотографировании, и затем освещают голограмму световым пучком того же лазера под тем же углом, под которым было осуществлено экспонирование. При этом происходит дифракция огюрной волны на голограмме и мы видим объемное со всеми присущими самому объекту свойствами (в нем сохраняется также распределение освещенности, как и в объекте) мнимое изображение. Оно кажется нам настолько реальным что даже игюй раз появляется желание потрогать предмет. Разумеется, это невозможно, так как в данном случае изображение образовано голографической копией волны, рассеянной предметом во время записи голограммы. [c.206]

Оптика. Импульсные съемки производились с объективом ОКГ-2, проекция — с ОПГ-1 (см. раздел 1.6.1). В цветных мультипликационных съемках использовался объектив Рейксар с диаметром зрачка 200 мм, фокусным расстоянием 150 мм и лучше исправленным хроматизмом (фото 12). Для экспериментальной системы голографического кинематографа рассчитан объектив со световым диаметром зрачка 290 мм и фокусным расстоянием 250 мм (относительное отверстие 1 0,89), углом поля зрения 15°20, исправленный для длины волны 0,546 мкм и ахроматизированный для длин волн 0,434 и 0,656 мкм (рис. 96). [c.156]

При помощи голографического метода можно записать также фазу световой волны. Цри зтом волна, несущая информацию о предмете, интерферирует с другой волной, называемой референтной. Возникшее в результате стационарное интерферентное поле несет в себе информацию о предмете, которая заключена в пространственном распределении интенсивности интерференционных полос. Это интерференционное поле можно легко записать путем зкспонирования регистрирующей среды, обладающей большой разрешающей способностью. [c.6]

Важнейшей особенностью оптических генераторов на основе ФРК является наличие частотного сдвига До) между частотой лазерного пучка накачки и частотой световой волны, возбуждаемой в резонаторе. Впервые экспериментально наличие такого сдвига величиной порядка обратного характерного времени формирования голограммы в ФРК ( Ts ) было обнаружено именно в рассматриваемой нами здесь схеме кольцевого резонатора [6.41, 6.42]. Предложенное в двух последних работах объяснение данного эффекта, основанное на рассогласовании частот опорного и сигнального световых пучков при наиболее эффективном энергообмене в двухволновом взаимодействии на несмещенной решетке, проходит лишь для кристаллов BSO [6.42], в которых запись осуществлялась во внешнем постоянном поле. Наличие же аналогичного эффекта в BaTiOg [6.41], где за счет диффузионного механизма формируется чисто смещенная голограмма и наиболее эффективным образом двухволновой энергообмен наблюдается при равенстве частот (Аы = 0) световых пучков, заставляет предполагать наличие более общей причины, не связанной с конкретным механизмом голографической записи. [c.119]

Впоследствии аналогичные эксперименты по оконтуриванию изображений были выполнены и с использованием ФРК BaTiOg [9.136, 9.137]. Однако голографическая запись в этом случае выполнялась в отсутствие внешнего электрического поля, т. е. за счет диффузионного механизма. Для объяснения эффекта оконтуривания авторами привлекается иной механизм нелинейности, весьма характерный для большинства известных ФРК, а именно отсутствие зависимости дифракционной эффективности голограммы от суммарной интенсивности записываюш их световых пучков. [c.260]

В первых двух параграфах этой главы будем полагать, что волновые поля в точности таковы, как если бы они исходили непосредственно от освещенных поверхностей объекта. Это означает, что голографический процесс восстановления считается идеальным (соответствующие условия описаны в п. 3.1.2), а голограмма рассматривается как окно, через которое можно наблюдать световые волны (так называемая обычная голографическая интерферометрия). Таким образом, нет необходимости уточнять, только одно или оба волновых поля восстановлены голографически точно так же можно не уточнять, чем обусловлены изучаемые состояния объекта — статической деформацией или же промежуточными состояниями во время движения объекта. В п. 4.1 дадим простое описание явления интерференции, используя понятие оптической разности хода между двумя лучами. Оптическая разность хода определяется вектором Смещения между парой точек, в которые приходят лучи. Этот вектор можно измерить, исследуя ход полос на интерферограмме, В п. 4.2 проанализируем явления интерференции, рассматривая малые области вокруг выбранных на поверхности объекта точек и совокупность отраженных ими лучей. Наиболее важный момент заключается в том, что здесь будут фигурировать первые производные от оптической разности хода и, следовательно, производные от смещения, т. е. тензоры относительной деформации и вращения, в знании которых специалист более всего заинтересован. Получаемые результаты связывают указанные величины с направлением, пространственной частотой, видностью, контрастом и локализацией интерференционных полос. [c.79]

Голография — способ регистрации и последующего восста-ловления волнового поля объекта. Существенную роль при этом играют явления интерференции и дифракции, рассмотренные в предыдущих главах учебника. Уникальной особенностью голографического метода является сохранение информации не только об амплитуде, но и о фазе световых волн, характеризующих объект. В этом ее принципиальное отличие от фотографии. [c.371]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...