Оптическая галография - Кольер Р.
Скачать (прямая ссылка):
восстановленного голограммой, переданной по телевизионному каналу описанным выше методом. Вместо того чтобы сохранять три голограммы на экране кинескопа, голограмма многократно экспонировалась на фотопластинку [20.9].
2. Метод гетеродинного сканирования
На фиг. 20.9 представлена схема регистрации распределения интенсивностей в картине, образующейся при интерференции предметного светового пучка и сканирующего опорного пучка. Последний фокусируется в точку на поверхности фотодетектора с большой площадью [20.10, 20.11]. Особенность этого метода состоит в том, что временная круговая частота oos предметного пучка не равна частоте опорного пучка сог. Представим комплексное электрическое поле предметной волны в плоскости голограммы (на поверхности фотодетектора) в виде
vs (х, у, t) = а (х, у) ехр {I [(dst + фз (х, у)]}, (20.14)
где t — время и q>s — не зависящий от времени фазовый член. Комплексное электрическое поле сканирующей опорной волны
652
ТРИ ТЕМЫ
ГЛ. 20.
запишем в виде
Vr (ж, у, t) = г (ж, г/, ?) ехр {i [(D7.* — 2я?# — фг]}, (20.15)
где ? — средняя пространственная частота и фг — постоянный фазовый член. При записи выражения (20.14) предполагалось, что среднее направление предметного пучка нормально к поверхности детектора, т. е. совпадает с осью. Наоборот, среднее направление
X
ФИГ. 20.9. Гетеродинное сканирование голограммы.
опорного пучка составляет с осью угол, равный aresin (фиг. 20.9). При интерференции волн vs и vr образуется картина, интенсивность которой
/ = (Vs + Vr) (VS + V7.)* =
= а2 (х, у) + г2 (х9 у, t) +
+ 2а (я, у) г (х, у, t) cos [(а>8 — саг) t + фв г/) + фГ + 2л?#].
(20.16)
Если опорный пучок фокусируется в точку на поверхности детектора и сканируется в направлении х со скоростью 6, то можно записать
г (х, у, t)=6(x- Ы) б (у - уп), (20.17)
где уп — высота сканируемой линии по вертикали. Меняющаяся во времени компонента тока фотодетектора і (t) получается при интегрировании интенсивности I по поверхности детектора. Подставляя (20.17) в (20.16), используя фильтрующее свойство б-функции [см. (4.13д)] при интегрировании по поверхности фотодетектора и сохраняя только члены, зависящие от времени, полу-
ПЕРЕДАЧА ГОЛОГРАММ ПО ТЕЛЕВИДЕНИЮ
653
чаем
і (t) = 2Ka(bt,yn)cos [((os — cor + 2пЩ t + cps (bt,yn) + <рг],
(20.18)
где К — постоянная процесса регистрации. Отметим, что нежелательные члены нулевого порядка отсутствуют в (20.18), поскольку их пространственное среднее значение по поверхности детектора
ФИГ. 20.10.
Схема совмещения сфокусированного сканирующего опорного пучка с предметным пучком, позволяющая получать осевые голограммы.
не является функцией времени. Кроме того, амплитуда a (bt, уп) модулирована только временной несущей круговой частотой со = = cos — сог + 2я?Ь. Когда сигнал передается и затем воспроизводится на кинескопе, несущая частота со преобразуется в пространственную частоту. Выбирая cos Ф сог (гетеродинирование), мы можем получить на кинескопе голограмму с несущей частотой, даже если исходная голограмма была осевой (? = 0). Оказывается, гетеродинный метод увеличивает разрешающую способность в два раза по сравнению с получаемой без гетеродинирования, т. е. когда (Os = оог и \ Ф 0. Детальный анализ метода гетеродинного сканирования приводит к следующим интересным результатам [20.11].
1. Сканирующее пятно опорного пучка может разрешать фазовые вариации предметного пучка только в том случае, когда предметный пучок распространяется в пределах конуса сканирующего опорного пучка (фиг. 20.10). Таким образом, опорный и предметный пучки нужно сводить с помощью оптического светоделителя, как показано на фиг. 20.10.
654
ТРИ ТЕМЫ
ГЛ. 20.
2. Детектор не обязательно долячвн располагаться в фокальной плоскости опорного пучка. Он может находиться в любом положении, где он пересекает всю общую площадь обоих пучков. Положение вне фокуса является более выгодным, потому что
ФИГ. 20.11. Фотография изображения, восстанов-
ленного голограммой, переданной с помощью системы гетеродинного сканирования. (По Ларсену [20.11].)
в этом случае уменьшается максимальная интенсивность на фоточувствительной поверхности и сводится к минимуму действие пылинок на этой поверхности.
На фиг. 20.11 приведено изображение, полученное с помощью голограммы, переданной через описанную выше систему. Горизонтальное и вертикальное отклонение опорного пучка осуществлялось двумя сканирующими зеркалами. Для того чтобы получить разность угловых частот oos — оог, опорный пучок отражался от вибрирующего зеркала. В результате этого его временная частота получала допплеровский сдвиг относительно частоты предметного пучка.
§ 3. ГОЛОГРАММЫ, ОБРАЗОВАННЫЕ НЕКОГЕРЕНТНЫМ СВЕТОМ 655
§ 3. Голограммы, образованные пространственно-некогерентным светом
Начав с превознесения достоинств когерентного света, мы завершаем книгу кратким рассмотрением попыток получения голограмм с помощью пространственно-некогерентного света (в процессе восстановления по-прежнему используется когерентный свет). Желаемое разрешение изображения определяет размеры поверхности, на которой должны образовываться интерференционные полосы. Это в свою очередь определяет временную когерентность, необходимую для получения полос по всей этой поверхности. Хотя в отдельных работах в качестве источника использовалась ртутная дуговая лампа, в большинстве экспериментов голограммы получались в лазерном свете, проходившем через движущийся рассеиватель. В последнем случае степень временной когерентности может быть высокой и удается зарегистрировать большие голограммы с большим числом полос. Тем не менее при прохождении через движущийся рассеиватель лазерный пучок становится пространственно-некогерентным. В течение времени, необходимого для экспонирования голограммы, разность фаз световой волны в двух любых точках пучка быстро меняется. Прежде чем продолжить обсуждение методов и соответствующих проблем, следует заметить, что достижения голографии в некогерентном свете пока еще ограниченны.
