Оптическая голография - Априль Ж.
Скачать (прямая ссылка):
653
ка подобного тина, то применение ЭВМ оказывается весьма целесообразным.
Имеется много способов декодирования информации, записанной в виде спектра. Рассмотрим голограмму, записанную плоскими волнами, распространяющимися под углами +6 и —6 по отношению к нормали. Пусть голограмма освещается светом с волновым числом oj под углом 8. Голограмма дифрагирует свет во многих направлениях. Амплитуда света, дифрагированного под углом —6, пропорциональна S(oi). Фокусировка и пространственная фильтрация с помощью точечной диафрагмы позволяет сконцентрировать свет в одном этом направлении. Изменяя волновое число о і (например, используя перестраиваемый лазер), получаем спектр S (о).
В других методах для получения спектра голограмму наклоняют на некоторый угол, при этом используется свет с постоянным волновым числом и сохраняется неизменным угол наблюдения (11.
10.9.5. Спектральная фильтрация
Если на спектральной голограмме при углах падения пучков +8 и —8 записан спектр SH(o), то при освещении такой голограммы светом со спектром Si (о) под углом +8 свет, дифрагированный в направлении —0, имеет спектр
S0(O)=Sh(o)S1(o).
Таким образом, голограмма играет роль спектрального фильтра. Поскольку можно изготовить голограмму искусственным путем (синтезированием на ЭВМ), мы можем записать соотношение
Sh (o)=S0 (о)/Ss (о),
где Ss(o) — спектральная чувствительности детектора, a S0 (а) — спектр некоторого опорного сигнала. Таким образом, детектируемый сигнал
D0,1-J S0 (a) Ss (о) do = J S0 (а) Si (о) do.
о о
Отсюда следует, что D0i і представляет собой взаимную корреляцию спектров S0 и Si. Это идеальный случай для задачи распознавания образов.
Автор предложил [2] и другой (значительно лучший) способ спектральной фильтрации, или спектральной корреляции. В этом способе обрабатываются прошедший и дифрагированный пучки. Основная идея схематически иллюстрируется на рис. 7. Один интерферометр образует пространственное распределение P (х), второй точно компенсирует эффект, производимый первым. Таким образом мы
А 654 Гл.г 10. Области применения _
фильтра
Рис. 7. Схема обобщенной голографической системы, содержащей два интерферометра (или «ящика»), первый из которых служит для получения изменяющейся по пространству временной задержки, а второй — для воссоединения всех лучей с общей нулевой временной задержкой для всей системы. Голограмма в плоскости х действует как спектральный фильтр. Очевидна аналогия с когерентной оптической обработкой изображений.
получаем одинаковые входной и выходной спектры. Однако, как и прежде, транспарант H (х), расположенный в плоскости Фурье, преобразует входной CneKTpS1 (о) в выходной:
Sp(O) = S1(O)Sh(O).
10.9.6. Вопросы применения, основные преимущества и различные модификации
Регистрация спектра методами голографической интерферометрии имеет ряд существенных преимуществ перед другими методами. Наиболее часто упоминаемым преимуществом является скорость регистрации. Фокусируя свет в направлении оси у с помощью цилиндрической линзы и согласуй необходимое разрешение с разрешающей способностью фотопленки, можно добиться очень высокой скорости записи непрерывных событий. Последним достижением в скорости записи является 4- IO5 спектров в секунду [4]. В принципе можно записывать спектр непрерывно на быстро движущуюся пленку [1]. Для импульсных источников время записи равно длительности импульса 6t. Разрешение по частоте ограничивается условием ov Поскольку V=Ot, разрешение в волновых числах
бо>(сбО-1
Другое преимущество связано с минимизацией случайных засветок, подавлением фона (вследствие работы с частью распределения фурье-образа, когда, как известно, фон невелик), высоким разрешением и (при определенных условиях) низкой стоимостью.
В случаях корреляционной обработки и фильтрации эти методы дают важные преимущества. Возможность создания практически любых спектральных характеристик имеет большое значение. Почти уникальной можно считать способность осуществлять многоканальную корреляцию с помощью нескольких фильтров, работающих параллельно в направлении у. Используя два соседних фильтра, спектры можно вычитать. 10.10. Голографические методы получения контуров рельефа
655
10.9.7. Некоторые замечания
Спектральные голограммы по свойствам аналогичны дифракционным решеткам. В самом деле, для любого волнового числа спектральные голограммы представляют собой некогерентную сумму голографических решеток.
Спектральные голограммы имеют сходство также с фурье-спект* рометрами. Голограммы Фурье осуществляют спектральное преобразование Фурье во времени, а не в пространстве.
Другие спектрометры осуществляют пространственное преобразование Фурье и анализируют спектр путем генерации в этой плоскости соответствующим образом расположенной решетки с последующим детектированием модулированной составляющей света [31.
ЛИТЕРАТУРА
1. Caulfield Н. /., Holographie spectroscopy, в кн.: «Advances in Holography» (ed. N. Farhat), Vol. 2, Marcel Dekker, New York, 1976.
