Лазеры для голографии

Очень часто в голографических применениях требуется точная синхронизация между входным и выходным импульсами. Кроме того, для голографической интерферометрии необходима генерация двух импульсов света с модулированной добротностью. По этой причине в большинстве промышленных лазеров для голографии используется модулятор добротности на ячейке Поккельса. [c.278]

Главные конструктивные характеристики лазеров для голографии [c.279]

Рис. 97. Схема импульсного лазера для голографии

Длина когерентности излучения лазеров может достигать сотен метров, и по крайней мере в принципиальном отношении лазеры решают проблему источников света для голографии. Применяются лазеры разных типов, но наиболее широкое распространение получили гелий-неоновые лазеры (X = 632,8 нм, см. 227). [c.261]

Главное внимание здесь уделяется Не — Ne-лазеру, ионному аргоновому и ионному криптоновому лазерам. Другие газовые лазеры, такие, как лазер на СОз и Не — d-лазер, мы не будем рассматривать, поскольку они редко применяются для целей голографии. Свойства газовых лазеров, связанные с голографией, за исключением длины волны излучения, как правило, определяются объемом резонатора, а не лазерной средой. С точки зрения применения в голографии наиболее важным свойством газовых лазеров является когерентность лазерного излучения. По сравнению с остальными типами лазеров газовые лазеры обеспечивают наилучшие характеристики когерентности. Для голографии также представляют интерес такие характеристики газовых лазеров, как диапазон длин волн генерации и выходная мощность излучения лазера. [c.287]

Можно приобрести многие сверхмощные (15—20 Вт) аргоновые и криптоновые ионные лазеры, но из-за своих больших размеров, громоздкого источника питания и необходимости обязательного охлаждения эти лазеры мало пригодны для голографии. Мощностью излучения лазера совместно с чувствительностью регистрирующей среды обычно определяется время экспонирования, которое в свою очередь определяет восприимчивость оптической системы к вибрациям, тепловой турбулентности и т. п. От мощности выходного излучения лазера зависит также поле объекта, которое можно зарегистрировать за приемлемое время экспонирования. [c.292]

Более подробная информация о лазерах дается в 8.1 и 8.2, а о материалах для голографии — в 8.3. [c.429]

Существует множество способов изготовления голограмм, и каждый из них имеет только ему присущие особенности. Хотя обычно считается, что для голографии необходим свет лазерного источника, однако запись голограмм можно производить и с помощью ртутных дуговых ламп или источников белого света с фильтром. Тем не менее лазер остается наиболее эффективным и, безусловно, чаще всего применяемым источником света при голографической записи. [c.487]

В настоящее время для голографии можно использовать рубиновые лазеры, дающие темно-красное излучение. При восстановлении изображения даже с монохромной отражательной голограммы, снятой рубиновым лазером, искажается цветопередача, с искажениями передается контраст, возникают нарушения масштаба. Поэтому такими лазерами можно снимать только неглубокие объекты, для которых эти искажения несущественны. Для цветной съемки длина волны рубинового лазера непригодна. Отечественные импульсные лазеры на гранате существуют пока только в виде лабораторных образцов. Кроме того, отечественная промышленность еще не выпускает высококачественные заводские фотоматериалы для импульсной голографии. [c.97]

Еще один практический совет. При конструировании голографической установки удобны детали из наборов ОСК-2, такой шифр имеет так называемая оптическая скамья. Она довольно дорогая. Очень многие элементы этих дорогих наборов излишни для голографии, а другие, самые необходимые, имеются в недостаточном количестве. В настоящее время разработаны специальные наборы оптических деталей для голографии. Например, Всесоюзным научно-исследовательским институтом оптико-физических измерений создана установка УИГ. Их несколько модификаций. Установка УИГ-2 содержит гелий-неоновый лазер ЛГ-38, коллиматор, диффузор, столики юстировочные, юстируемую головку, держатель светофильтров, призмы, оправы, приспособление для фотообработки голограмм. Кроме них, имеются также установки СИН, МГИ-1, КГ-100 и КГ-250. [c.56]

Еще в 1949 году Габор писал Фотография содержит полную информацию, необходимую для восстановления предмета, который может быть как двумерным, так и трехмерным . Однако в своих опытах Габор использовал в качестве объектов двумерные прозрачные предметы (диапозитивы) и очень мало говорил о том, как записать на фотопластинку трехмерный предмет и как восстановить его изображение. Аналогичным образом поступил и Лейт, который был большим специалистом в области радиолокации. Когда в декабре 1963 года он применил лазеры в голографии, то в качестве объектов, как и Габор, выбрал двумерные прозрачные предметы. [c.101]

Оптические приборы и оптические методы исследования широко применяются в самых разнообразных областях естествознания и техники. Напомним, например, об изучении структуры молекул с помощью их спектров излучения, поглощения и рассеяния света, а также о применении микроскопа в биологии, об использовании спектрального анализа в металлургии и геологии. Оптические квантовые генераторы неизмеримо расширяют возможности оптических методов исследования. Приведем несколько примеров, иллюстрирующих положение дела. Один из новых методов — голография — подробно описан в главе XI. Изучение атомно-молекулярных процессов, протекающих в излучающей среде лазеров, а также рассеяния света и фотолюминесценции с применением лазеров позволило получить большой объем сведений в атомной и молекулярной физике, равно как и в физике твердого тела. Оптические квантовые генераторы заметно изменили облик фотохимии с помощью мощного лазерного излучения могут производиться разделение изотопов и осуществляться направленные химические реакции. Благодаря монохроматичности излучения оптических квантовых генераторов оказывается сравнительно простыми измерения сдвига частоты, возникающего при рассеянии света вследствие эффекта Допплера этот метод широко используется в аэро- и гидродинамике для излучения поля скоростей в потоках газов и жидкостей. [c.770]

Благодаря высокой когерентности гелий-неоновый лазер служит превосходным источником непрерывного монохроматического излучения для исследования всякого рода интерференционных и дифракционных явлений, осуществление которых с обычными источниками света требует применения специальной аппаратуры. Многочисленные варианты гелий-неонового л,азера нашли весьма разнообразные применения в биологических исследованиях, в системах лазерной связи, в голографии, машиностроении и многих других областях естествознания и техники. [c.794]

Для проведения голографических процессов требуется источник когерентного излучения. В настоящее время наибольшую степень когерентности имеют колебания, генерируемые лазерами. Именно после изобретения лазера, когда открылась возможность систематического использования свойств лазерного излучения (его высокой интенсивности, монохроматичности и направленности), голография стала широко применяться на практике. [c.35]

Голографические установки для исследования нестационарных процессов предназначены для регистрации быстропротекающих процессов методами импульсной голографии и голографической интерферометрии и позволяют исследовать оптически прозрачные, отражающие, рассеивающие и самосветящиеся объекты. Типичной установкой для решения этих задач является отечественная голографическая установка УИГ-1М. Конструктивно она выполнена в виде металлического каркаса, в верхней части которого смонтирован пульт управления и оптическая скамья с набором оптических. элементов и импульсным лазером с двумя усилителями. Внутри каркаса размещены блоки питания лазеров и усилителей. [c.74]

Как известно, информация об объекте фиксируется на голограмме в виде совокупности интерференционных полос, причем расстояние между соседними полосами имеет порядок длины волны света, используемого в процессе получения голограммы. Следовательно, максимально возможная плотность записи информации обратно пропорциональна квадрату длины волны света с коэффициентом пропорциональности порядка единицы. Например, если для записи информации используется излучение гелий-неонового лазера (с длиной волны равной 0,6.3 мкм =, = 0,63- 1() см), то на I см голограммы можно записать до 3- К)" бит (бит — это двоичная единица информации, принимающая значения 0 или I). При этом, естественно, предполагается, что регистрирующая среда, на которой записывается голографическое поле, обладает разрешающей способностью, превышающей 2000 линий/мм. Такие вещества, как указывалось ранее, существуют и широко используются в голографии. [c.96]

В табл. 3 приведены характеристики наиболее употребительных фотоматериалов, применяемых в голографии. В последнее время за рубежом разработаны термопластические материалы, чувствительные к лазерному излучению. Для этих материалов характерен тепловой механизм визуализации скрытого изображения, не требующий фотохимической обработки. Голограмму проявляют простым нагревом термопластика непосредственно на месте экспонирования, что существенно повышает производительность контроля.Однако применение термопластиков требует применения лазеров сравнительно большой мощности (около 1 Вт), например аргоновых. Наблюдение голограмм производится визуально или с помощью телевизионных установок. Разработаны устройства УОГ-1 и УОГ-2 для ввода голографических изображений в ЭВМ с целью их обработки. [c.56]

В начале 60-х годов благодаря работам советских [42] и американских [249] ученых началось бурное развитие голографии. Одним из решающих условий, обеспечивающих достижения в этой области, было использование лазеров в качестве источников излучения для записи голограмм. Лазер явился источником света большой мощности излучения при высокой когерентности — задача, непреодолимая для тепловых источников излучения [186]. [c.208]

Маломощные газовые лазеры, например лазеры на Не—Ne, нашли применение в установках, предназначенных для целей метрологии, голографии, связи и дальнометрии, медицины и т. д. [c.317]

Рубиновые лазеры, когда-то очень популярные, теперь применяются менее широко, поскольку они были вытеснены такими конкурентами, как лазеры на основе Nd YAG или лазеры на стекле с неодимом. Поскольку рубиновый лазер на самом деле работает по трехуровневой схеме, необходимая пороговая энергия накачки приблизительно на порядок превышает соответствующую величину для Nd YAG лазера таких же размеров. Однако рубиновые лазеры все еще широко применяются в некоторых научных и технических приложениях, для которых более короткая длина волны генерации рубина дает существенное преимущество перед Nd YAG-лазером (например, в импульсной голографии, где Nd YAG нельзя использовать из-за малой чувствительности фотопленки в более длинноволновом диапазоне генерации Nd YAG-лазера), Стоит также отметить, что в про- [c.334]

Генерирующие на красном переходе Не—N -лазеры широко используются для многих применений, где требуется маломощный пучок в видимом диапазоне (например, при юстировке, считывании изображений, в метрологии, голографии, при создании памяти на видеодисках). [c.350]

Совершенствование видовой голографии в настоящее время идет в основном по линии улучшения лазеров и фотоматериалов. В результате этой не очень заметной повседневной работы размеры видовых голограмм возросли до нескольких метров и сами они имеют вид весьма эффектных объемных картин. Повсеместно проводятся выставки таких голограмм и организуются музеи для их показа (38, 39). [c.116]

В русском переводе книга издается в 2-х томах. В том 1 вошли главы 1—8, посвященные разделам науки, на основе которых разрабатывается голография, а также вопросам теории и формированию голограмм подробно рассматривается использование лазеров н сред для записи голограмм. [c.4]

Идея записи и воспроизведения структуры электромагнитных полей была впервые высказана и продемонстрирована Дэннисом Габором в 1948 г. Им же был введен термин голограмма (в переводе — полная запись ). Работы Габора не имели широкого развития до появления лазеров, так как для голографии необходимы источники света с высокой пространственной и временной когерентностью при требованиях к мощности, несовместимых с возможностью обычных источников света. Как самостоятельная область оптики голография возникла после открытия лазеров. В 1962 — 1963 г.г. Лейт и Упатниекс впервые продемонстрировали высококачественные голограммы двухмерных и трехмерных объектов. Независимо от них в это же время Ю.Н. Денисюк, опубликовал экспериментально подтвержденную идею получения и восстановления объемных голограмм, имеющих принципиальное преимущество. Этот метод мы изложим чуть позже. [c.354]

С точки зрения применений в голографии преимущества Nd YAG сравнимы с рубином, а именно более эффективное действие и способность к высокой скорости повторения импульсов излучения сводятся на нет двумя главными недостатками в режиме модулированной добротности Nd YAG-лазер не способен генерировать такую большую энергию, как рубиновый лазер, и выходное излучение лазера является инфракрасным. Для того чтобы можно было применять Nd YAG-лазер в голографии, длину волны его излучения следует уменьшить до 0,5300 мкм с помощью генератора гармоник, помещаемого на выходе. В Nd YAG-лазере удвоения частоты излучения можно достичь, используя температуроуправляемый кристалл арсенатодейтериевого цезия ( D A) или некоторые другие нелинейные кристаллы. Обычно КПД такого преобразования составляет 20—40%. [c.278]

С модулированной добротностью. Применение лазера для двухэкспозиционной голографии требует, чтобы энергии обоих световых импульсов были одинаковы. Этого можно достичь регулированием задержки между моментом поджига лампы-вспышки и импульсом с модулированной добротностью, регулировкой напряжения на ячейке Поккельса и выбором энергии, потребляемой лампой. Изменяя один или все эти параметры, можно получить одинаковые энергии обоих импульсов, если расстояние между ними находится в пределах, указанных выше. [c.283]

Очень важно соблюдать симметрию оптических элементов, поскольку фазы любых участков волнового фронта н идентичны, если только не используется идеальный одномодовый лазер. В случае применения многомодовых лазеров для достижения высокой мош,ности имеет большое значение пространственное согласование волновых фронтов опорного и объектного пучков на голограмме, так чтобы контраст полос оставался постоянным. На раннем этапе развития, когда в голографии использовались импульсные лазеры, многое зависело от тш,ательности согласования волновых фронтов было разработано несколько устройств, обеспечиваюш,их то, чтобы волны прибывали в плоскость голограммы с перекрытием одних и тех же участков [12]. После того как с помощью оптических элементов удалось скомпенсировать разности длин оптических путей и согласовать волновые фронты, необходимо соблюсти осторожность, чтобы направление поляризации обоих пучков сохранялось без изменения, ибо ортогонально поляризованные пучки не интерферируют и, следовательно, не могут сформировать голограмму. [c.513]

Кроме рубинов к активным средам в твердотельных лазерах относят иттрий-алюминиевый гранат (ИАГ) с неодимом и стекло с неодимом. ИАГ имеет химический состав Y3AI5O12. Кристаллы ИАГ активируются ионами Nd +. Генерация на ИАГ с неодимом происходит на длине волны 1,06 мкм. Для голографии используют вторую гармонику излучения 0,53 мкм (зеленая линия). Ионы неодима можно вводить в различные стекла. Наилучшими свойствами обладают фосфатные стекла, активированные неодимом, которые могут работать в частотном режиме с высокими энергиями излучения. [c.44]

Следует отметить, что отечественные твердотельные лазеры для целей изобразительной голографии и голографического кинемато- [c.46]

Фирма ОРВО в ГДР производит ряд фотографических материалов, пригодных для голографических целей. Для их обозначения используются две буквы и число. Первая буква L определяет только тип материала, вторая — сенсибилизацию. Так буква О используется для обозначения ортохроматической сенсибилизации (например, аргоновый лазер), а буква Р — для панхроматической сенсибилизации (например, гелий-неоновый лазер). Специальные пластинки для голографии из серии LP, обозначаемые LP2 и LP3, имеют разрешающую способность 2000 лин/мм для LP2 и 1000 лин/мм для LP3. При этом, естественно, что пластинки LP3 чувствительнее, чем LP2, приблизительно в 16 раз. Из серии L0 для голографии разработаны пластинки L02, которые имеют разрешение 2000 лин/мм. Толщина чувствительного слоя всех материалов равна 8 мкм. Для обработки рекомендуется проявитель ОРВО 71. [c.148]

Одной из заметных вех в области динамической голографии является обнаружение эффекта направленного переноса энергии между волнами. Он был обнаружен в кристалле ниобата лития. Этот эффект проявил себя в том, что при записи в этом кристалле картина изменения показателя преломления сдвигалась на четверть периода относительно интерференционной картины, вызывающей это изменение. Интерес к этому явлению возрос особенно после того, как было предложено использовать его для исправления волновых фронтов излучения лазеров. Для этого предлагалось смещать в динамической гологра-ме два волновых фронта мощный фронт неправильной формы и специально сформированную правильную, но относительно слабую волну. Теория динамической голограммы, разработанная позднее, показала, что при наличии четвертьволнового сдвига энергия искаженной волны может быть полностью преобразована в энергию волны правильной формы. [c.64]

Таким образом, лазеры испускают свет с очень высокой частотной когерентностью. Однако для голографии важен еще второй тип когерентности, а именно пространственная кодерентность. [c.31]

Установка УИГ-Ш. Измерительная голографическая установка предназначена для измерения параметров быстропротека-ющих процессов методами голографии и голографической интерферометрии. Установка позволяет измерять изменение оптической длины пути в прозрачных объектах, координаты и геометрические параметры отражающих и рассеивающих объектов, распределение скоростей движения частиц в пространстве, деформации поверхностей произвольной формы. Установка предназначена для использования в лабораторных условиях. В ее состав входят лазер на рубине, лазерные усилители, блоки управления, блоки синхронизации и временной задержки, оптическая скамья с комплектом приборов для монтажа, юстировки и контроля голографических схем. [c.311]

Однако, подтверждая основную идею, результаты Габора ухудшались недостаточной длиной когерентности (только 0,1 мм) света от использованной ртутной лампы высокого давления и низким уровнем освещенности, получаемой после введения малой диафрагмы (диаметром 3 мкм) для обеспечения достаточной пространственной когерентности. Из-за этой и ряда других причин применение указанного метода в электронной микроскопии было неудачным. Как отмечал Габор, голография была надолго заброшена. Возрождение наступило после работы Е.Н. Лейта и Дж. Упатникса [33]. Успех их был обусловлен тем, что они обнаружили сходство процесса восстановления волнового фронта Габора с принципами теоретической работы, выполненной Лейтом с сотрудниками по локатору бокового обзора. В них предусматривалось применение бокового опорного освещения, что обеспечивало существенное улучшение характеристик [34, 35]. Затем в этих разработках были использованы незадолго до того созданные лазеры и сочетание этих двух достижений привело к более универсальному и улучшенному процессу голографии. [c.106]

Типичная конструкция Не— d-лазера имеет вид трубки с двумя выходными окошками под углом Брюстера, а оба зеркала смонтированы отдельно от трубки. В одной из возможных конфигураций в трубке, заполненной гелием, рядом с анодом имеется небольшой резервуар с металлом. Этот резервуар нагревается до достаточно высокой температуры ( 250 °С), чтобы в трубке создалось необходимое давление паров. Когда пары достигают области разряда, часть атомов ионизуется и движется по направлению к катоду. В самом разряде выделяется достаточно много теплоты, чтобы предотвратить осаждение паров на стеклах трубки. Однако пары конденсируются, когда достигают катодной области, в которой нет разряда и температура низка. В результате в трубке возникает непрерывный поток паров металла от анода к катоду (катафорез). Поэтому, чтобы обеспечить длительную работоспособность трубки, ее нужно снабдить достаточным запасом d (1 г на 1000 ч). Выходные мощности Не— d-лазеров могут составлять 50—100 мВт, что ставит их в промежуточное положение между красными Не—Ne-лазбрами (несколько милливатт) и Аг+-лазерами (несколько ватт). Не— d-лазеры представляют интерес для многих применений, когда необходимо иметь пучки синего или ультрафиолетового света умеренной мощности (т. е. для высокоскоростных лазерных принтеров, голографии). [c.359]

Последние десять лет ознаменовались интенсивным развитием голографии и той части оптики, на которой базируется голография — когерентной оптики. Это развитие явилось следствием значительного события в физике— создания в результате работ Н. Г. Басова, А. М. Прохорова и Г. Таунса мощных когерентных ис-гочников света — лазеров. Последователи изобретателл голографии Д. Габора чл.-корр. АН СССР Ю. И. Де-нисюк, американский ученый Е. Лейт и др. — внесли немало новых идей, способствующих дальнейшему развитию этого нового направления. Работы фундаментального характера здесь тесно переплетались с предложениями по практическому применению голографии в самых различных областях науки и техники. Возникла необходимость в пересмотре многих привычных представлений о формировании изображений объекта, а также о передаче и записи световой информации от объекта. Одновременное развитие вычислительной техники и установление высоких требований к ней привели к переплетению голографии и когерентной оптики с техникой обработки информации, В связи с этим еще больше повысился интерес к этим направлениям и возникла необходимость в подробном анализе прйблем передачи, обработки и записи информации методами голографии и когерентной оптики. В предлагаемой читателю книге сделана попытка частично удовлетворить интерес к поставленным проблемам. Многочисленные исследования, выполненные в этой области, хотя и не охватывают полностью все вопросы, возникающие при рассмотрении перечисленных проблем, все же являются достаточными для систематического изложения последних. [c.5]

Метод восстановления волновых фронтов при записи их с использованием когерентного фона, лежащий в основе голографии, предложен Д. Габором [1J в 1948 г. Через 23 года ему за открытие голографии была присуждена Нобелевская премия. Работы, предшествующие открытию голографии, были выполнены значительно раньше. Решающую роль в них сыграли работы Лоуренса Брегга. Две наиболее важные после открытия голографии статьи опубликованы в 1962 году. Это работы Е. Лейта и Ю. Упатниекса [2], впервые использовавших для создания голограмм лазер и предложивших схему с внеосевым опорным пучком, благодаря чему они получили высококачественную объемную картину объекта, и Ю. Н. Денисюка [3], предложившего схему голографирования в трехмерной среде. После этих работ отмечается значительный интерес к голографическим исследованиям, и к настоящему времени имеется очень большое число публикаций по голографии. [c.9]

Во всех практических схемах гологра< ш1 в качестве источника излучения используются лазеры, генерирующие в режиме с одной поперечной модой. Обычно подбираются условия, при которых генерируется мода наиболее низкого порядка - TEMqq. В зтом случае пространственную когерентность излучения можно считать абсолютной. Специально для задач голографии разрабатываются также одночастотные лазеры, излучение которых содержит одну продольную моду и, следовательно, характеризуется весьма высокой степенью временной когерентности. Необходимость выбора такого режима генерации, приводящего к значительному ограничению мощности излучения, обусловлена тем обстоятельством, что при использовании наиболее выгодного знергетически многомодового режима степень KorepwTHO TH излучения (в первую очередь пространственная) оказывается недостаточной для регистрации качественных голограмм. Восстановленным изображениям в зтом случае присущи серьезные искажения, связанные с пространственной структурой многомодового лазерного пучка [113-114]. [c.45]

В вводной главе проф. Э. Лейт дает краткую предысторию с подробным описанием идей Габора, которые привели его к созданию голографии. Естественно, что в ней нашли отражение и давшие мош,-ный импульс развитию голографии работы самого Э. Лейта, проведенные совместно с Ю. Упатниексом, в которых впервые для получения голограммы применен лазер, а высокое качество восстановленного волнового фронта и полученного от него трехмерного изображения определяются как широкими возможностями лазерного пучка, так и внеосевой схемой голографирования, предложенной в этих работах. Выдаюш,имся достижением в развитии голографии явились работы советского физика Ю. Н. Денисюка, приведшие к созданию нового направления в голографии — формированию голограмм в трехмерных средах при использовании для записи встречных пучков. Голограммы, получаемые таким методом, называют голограммами Денисюка. [c.7]

Для успешных работ в области голографии совершенно необходимо высококлассное специальное оборудование, в частности лазеры, различные оптические системы и среды для записи голограмм. Этому вопросу посвяш,ена последняя глава первого тома. В этой главе помимо галогенидосеребряных материалов подробно исследуются такие среды, как бихромированная желатина, фоторезисты, фотополимеры, фотопластики, фотохромные материалы. Следует [c.7]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...