Исследование голограмм элементарных объектов, страница 2

В зависимости от хода лучей схемы записи голограмм можно разделить на однолучевые (рис.5.I, а) и двухлучевые (рис. 5.I, б).

а                                                   б

Рис. 5.1. Схемы записи голограмм: а – однолучевая; б - двухлучевая

В однолучевой системе опорная волна формируется из волны, не претерпевшей рассеяния при прохождении через объект, т. е. при этом возможна регистрация только почти прозрачных объектов. В двухлучевой системе предметные и опорные лучи разделены в пространстве. Таким образом регистрируются голограммы любых предметов, но в этом случае возникает проблема сведения предметного и опорного лазерных лучей на регистрирующей среде.

Простейшим объектом, голограмму которого можно получить, является точечный объект. При облучении плоской волной малого круглого объекта (точки), находящейся на расстоянии l oт экрана, возникнет дифракционная картина, представляющая собой набор чередующихся темных и светлых концентрических колец (колец Френеля), расстояние между которыми Dr_k уменьшается по мере роста радиуса кольца r_k (рис. 5.2).

               

Рис. 5.2. Дифракционная картина точки: а – поле излучения;

 б – распределение плотности мощности

в плоскости регистрации

При замене точечного объекта тонкой проволокой распределение плотности мощности дифрагированной волны в плоскости регистрации будет иметь вид симметричной относительно вертикальной оси проволоки системы чередующихся темных и светлых полос с убывающим по мере роста порядка полосы  шагом, зависящим от диаметра проволоки и расстояния до экрана.. В направлении, перпендекулярном оси, распределение интенсивности будет подобно, представленному на рис. 5.2, б. В результате взаимодействия плоской опорной волны с волной, продифрагировавшей на тонком  протяженном объекте, голограмма имеет вид обычной дифракционной картины oт щели или проволоки, пространственно промодулированной более плотной системой темных и светлых полос.

При интерференции двух плоских волн, имевших начальный сдвиг фаз равный нулю и распространяющихся под некоторым углом a, в плоскости регистрации возникает периодическое изменение плотности мощности суммарного потока (рис. 5.3). При этом период d получившихся темных и светлых полос будет следующим:

d = l / sin a.

Наклон системы полос на голограмме (экране) определяется пространственной ориентацией плоскостей падения двух волн. Если оси волн лежат в горизонтальной плоскости, система полос будет вертикальной, и наоборот.

Рис. 5.3. Голограмма плоскости: а – поле излучения;  б – распре-

       деление плотности мощности в плоскости регистрации

Голограмма сложного объекта может рассматриваться как суперпозиция голограмм отдельных его точек. На практике для увеличения информационной емкости голограммы плоскость интерференционных линий на регистрирующей среде достигает сотен линий на 1 мм. В этих условиях остро стоит вопрос обеспечения неподвижности оптических элементов, поскольку модуляция разности хода опорного и предметного лучей в пределах l/2 приводит к полному размытию интерференционной картины.

При фиксации или записи голограммы общая разность хода опорного и предметного лучей не должна превышать длину когерентности лазера, определяемую отношением скорости света к ширине полосы излучения лазера.

Для устранения паразитных дифракционных явлений необходимо обеспечивать отсутствие микродефектов и пыли на оптических элементах голографической установки.