Оптическая голография - Априль Ж.
Скачать (прямая ссылка):
Рис. 2. Диффузная голографическая интерферограмма 100-ваттной лампы накаливания, работающей при неполной мощности. Одна экспозиция была сделана при выключенной лампе, а другая — при включенной. Видны интерференционные полосы, образуемые благодаря нагретому газу внутри колпака.
метрией, сводят на нет влияние этого относительного движения [29]. Всякий раз, когда оба пучка интерферометра испытывают одинаковое число отражений в данной плоскости, перемещение этих пучков, связанное с движением входного пучка, будет тем же по величине и направлению. Такой принцип должен использоваться в голо-графических экспериментах при наличии движения входного пучка.
Поскольку в голографической интерферометрии могут быть использованы волновые фронты с произвольным пространственным изменением фазы, за объектом можно поместить рассеиватель, освещающий объект лучами во многих направлениях. В этом случае в голограмме содержится информация о различных оптических путях лучей, проходящих через объект, а изображения, восстановленные с различных частей голограммы, можно использовать для получения информации о трехмерной природе искажений внутри объекта. Типичным примером такой голограммы является дважды экспонированная голограмма лампы, показанная на рис. 2. В этой структуре протяженный диффузный источник, расположенный за 10.4. Голографическая интерфером етрия
515
исследуемым объектом, создает множество лучей, регистрируемых на голограмме, распространяющихся через объект в широком диапазоне углов и исходящих из каждой точки источника. В голограммах с двойной экспозицией диффузным светом полосы часто расположены вблизи рассеивателя, где их можно легко сфотографировать для дальнейшего изучения. Однако если в районе объекта существует сильный градиент показателя преломления, то положение полос существенно зависит от характера изменений показателя преломления среды объекта и различные части интерференционных полос могут оказаться в фокусе в различных точках пространства [43]. Тем не менее преимущества, связанные с наличием трехмерной информации о разностях длин оптических путей, перевешивают недостаток, обусловленный расфокусированностью полос.
Если уделять должное внимание геометрическим аспектам экспериментальной установки, то интерферометрические эксперименты можно успешно осуществлять в относительно неблагоприятных условиях [41, 46]. Наиболее полное использование голографического метода обычно предусматривает комбинирование диффузных и недиффузных голограмм.
10.4.2.2. Методы восстановления
Для голографической интерферометрии в реальном времени при восстановлении можно использовать лишь исходный опорный пучок; однако дважды экспонированная голограмма дает богатый выбор методов восстановления. В интерферометрии, как и в других областях применения голографии, идеальное восстановление имеет место только в том случае, когда используется точная копия опорного пучка. Для удовлетворительного восстановления диффузных голограмм прозрачных объектов необходимо монохроматическое освещение, поскольку диффузные голограммы содержат широкую полосу пространственных частот, вследствие чего в полихроматическом восстанавливающем свете изображение смазывается.
Однако в случае недиффузных объектных пучков, таких, например, какие применяются в голографических вариантах классических интерферометров, голограммы можно восстанавливать в белом свете. В таких голограммах разности углов лучей малы и информация содержится в виде, соответствующем сравнительно небольшой полосе частот около несущей пространственной частоты голограммы.
В этом примере, как и в случае голограмм сфокусированного изображения [7], пространственная и временная когерентность восстанавливающего источника света не играет роли, поскольку информация о полосах находится в плоскости голограммы. Каждый участок голограммы действует как плоский элемент решетки, ко- 516 Гл. - 10. Области применения
Рис. 3. Восстановление юлоіраммьі сфокусированного изображения, на которой записаны потоки в аэродинамическом каскаде. Поток идет сверху вниз. Разрывы в картине полос вниз по потоку связаны с ударными волнами. Темные линии, идущие через лопатки, представляют собой опорные отметки. Голограмма восстанавливалась в белом свете, поэтому фон между полосами окрашен.
торый однозначно соответствует определенному участку объекта. При восстановлении контраст изображения прямо» пропорционален контрасту полос в данной точке. Так как контраст полос является функцией разностей длин оптических путей, вводимых в промежутке между экспозициями голограммы, интерферометрическая информация содержится непосредственно в плоскости голограммы. Освещение белым светом дважды экспонированной голограммы сфокусированного изображения дает вследствие дифракции окрашенное изображение при высоком контрасте полос и темное при низком. Таким образом, голограммы сфокусированного изображе- 10.4. Голографическая интерфером етрия
517
ния сравнительно просто можно восстанавливать в белом свете. Концентрация интерферометрической информации в плоскости изображения предохраняет не только от дифракционного смаза полос, но также и от смаза изображения, связанного с конечными размерами источника света. На рис. 3 приведен пример такого восстановления.
