Оптическая голография - Априль Ж.
Скачать (прямая ссылка):
Нейтральные фильтры, которые обычно используются с непрерывными лазерами, будут разрушаться энергией высокомощных импульсных лазеров. Поэтому необходимо иметь набор стеклянных фильтров, в которых поглощающее вещество более или менее равномерно распределено в стеклянной основе. 10.13. Голографический портрет
675
10.13.3. Защита глаз человека
Энергия освещения, попадающая в глаза, должна иметь безопасный уровень в расчете на то, что человек не имеет защитных очков.
10.13.3.1. Максимально допустимые уровни энергии
При освещении светом рубинового лазера с модулированной добротностью максимально допустимая плотность энергии на сетчатке глаза ограничивается величиной [1, 2]
Это пиковое значение плотности энергии, которое может быть безопасно для сетчатки глаза, должно быть связано с допустимой плотностью энергии на роговой оболочке глаза.
Пусть широкий параллельный пучок света падает на роговую оболочку глаза. Вследствие аберраций минимальный размер точки на сетчатке глаза равен 10 мкм. Если глаз адаптирован к условиям малой освещенности, то диаметр зрачка составляет приблизительно 7 мм. В случае такой наихудшей ситуации фокусирующая способность глаза увеличивает плотность энергии параллельного пучка на роговой оболочке в (7 мм)2/(10 мкм)2ж5- IO5 раз. Разделив максимальный безопасный уровень энергии для сетчатки на этот коэффициент, получаем максимально допустимую плотность энергии на роговой оболочке глаза, а именно Ic Макс~ 1' Ю-7 Дж/см2 [1].
Принимая коэффициент безопасности равным 10, определим максимально допустимый уровень экспозиции на сетчатке в случае прямого освещения или зеркального отражения света рубинового лазера с модулированной добротностью:
При адаптации глаза к условиям дневного освещения (диаметр зрачка 3 мм) безопасная плотность энергии может быть увеличена в 5 раз.
Из рис 1—3 видно, что объектный пучок расширяется и проходит через рассеиватель. В таком случае необходимо связать плотность энергии на сетчатке с плотностью энергии на диффузной рассеивающей поверхности. Как показано на рис. 4, площадка Ad на рассеивателе изображается на сетчатке как меньшая площадка /Ir. Простой геометрический расчет дает отношение площадей AdIAr= (rlfE)*.
Теперь допустим, что плотность энергии на экране равна /D, и предположим, что плсщадка экрана A0 рассеивает энергию IuAu. падающую на нее в телесном угле Qn. Рассеяние света матовым или обработанным струей песка стеклом даже отдаленно
Ir макс = 0,07 Дж/см2.
(1)
ІС макс= МО"8 ДЖ/СМ2.
(2) 676 Гл.г 10. Области применения _
не приближается к идеальному ламбертовскому рассеивателю. Свет сосредоточен в небольшом угле в направлении падения луча. Обычно для углов >±20° относительно направления падения луча интенсивность рассеянного света составляет меньше 10% максимального значения [7, 9]. Если площадь зрачка глаза Лс= = (л/4)сГс. то телесный угол, который стягивает ее на экране, составляет AcIri и доля энергии, которая попадает в глаз, равна Ас!ґ-0.о. Следовательно, плотность энергии на сетчатке равна
/R = ZD^cWE-
Заметим, что отношение In к /D не зависит от г. Подставляя номинальные значения dc=7 мм,/=15 мм, QD=n;/10 ср и используя ^макс=0,07 Дж/см2, получаем /Ь макс=0,13 Дж/см2. Страхуясь несколько для безопасности, мы получаем, что плотность энергии лазерного пучка на рассеивающем экране должна быть меньше значения [2, 13]
Io макс = 0,07 Дж/см2. (3)
10.13.3.2. Меры безопасности с объектным пучком
Площадь освещенной части на матовом стекле экрана вычисляется в соответствии с выражением
^D = Q//D макс, (4)
где Q — выходная энергия излучения лазера. Лазерный луч расширяется отрицательной линзой с фокусным расстоянием —/; линза устанавливается перед рассеивателем на расстоянии s от него. Два параметра —/ и s можно определить из простых геомет-
Рис. 4. Схема для оценки величины энергии на сетчатке глаза. Q — энергия на выходе лазера; dl и Al — диаметр и площадь поперечного сечения лазерного пучка; do и Ad — диаметр пучка лазера у рассеивателя и площадь рассеивателя; dc и Лс —диаметр и площадь глазного зрачка; d^ и Л^ —диаметр и площадь изображения лазерного пучка на сетчатке; ф — угол зрения, стягиваемый протяженным источником; — угол рассеяния лазерного излучения; Qi — угол, стягиваемый зрачком глаза при наблюдении рассеивателя; /е — фокусное расстояние глазной линзы; г — расстояние от рассеивающего экрана до наблюдателя; S — расстояние от отрицательной линзы до рассеивателя. 10.13. Голографический портрет
677
рических соотношений, чтобы получить плотность энергии на экране /о макс ПРИ выходной плотности энергии лазера Zl=QMl. Из рис. 4 следует dJdD= (—/)/ (s—/) или
5==[(/ь//омакс),/а-1](~/). (5)
Пример. Пусть выходной пучок диаметром 1 см с энергией 1,5 Дж (/l=2 Дж/см2) расширяется отрицательной линзой с фокусным расстоянием /=—5 см. В соответствии с формулой (5) требуемое расстояние между линзой и рассеивателем s=21,5 см. На поверхности экрана пучок расширяется до площади /lD=21,5 см2.
