Лекция 4: Волновая оптика
Голография Слоистые среды и фотонные кристаллы
Голография.
Голография
HOLOS – полный
GRAPH - записывать
Записывается амплитуда и фаза волнового фронта (3D)
Обычная фотографическая пленка реагирует только на интенсивность.
Как записать фазу?
Использовать интерференцию!!! (Д. Габор 1947)
Деннис Габор Нобелевская премия 1971
Голография
Регистрирующей среде записывается интерференционная картинка опорного и объектного лучей
Пропускание (амплитудная голограмма) Линейная среда t ~ I
t(x, y) ~ Ur Uo x, y 2 Ir I0 x, y Ur*Uo x, y UrUo* x, y
Ir I0 x, y 2
Ir I0 x, y cos arg Ur arg Uo x, y
Считывание производится опорной волной |
|
|
|||
U x, y t x, y Ur ~ Ir I0 x, y 2 |
|
Uo x, y 2 |
|
Uo* x, y |
|
Ir |
Ir |
||||
Прошедшая волна |
Восстановленная |
Сопряженная |
|||
волна |
|||||
волна |
|||||
|
|
|
|||
Свойства голограмм
Эффект параллакса (3D)
Каждый фрагмент содержит информацию об объекте в целом
Делимость |
|
Однако снижается разрешение и |
Широкий диапазон градаций яркости |
параллакс |
Способы голографической записи
Осевые голограммы (Д. Габор) |
Внеосевые голограммы (Э. Лейт и Ю. Упатниекс) |
||||||||
Источник с низкой когерентностью |
Лазер |
||||||||
|
U0 x, y f x, y exp jkx sin |
||||||||
|
U x, y t x, y Ur ~ Ir |
|
f x, y |
|
2 |
||||
|
|
|
|||||||
|
2 |
|
f x, y exp jkx sin 2 |
|
f * x, y exp jkx sin |
||||
|
Ir |
Ir |
|||||||
Отражательные голограммы (Ю.Н. Денисюк) |
Восстановленная |
волна |
Сопряженная
волна
Радужные голограммы(С. Бентон)
Селективные свойства голограмм
Характерные положения регистрирующей среды при разных способах записи
4 |
Тонкие голограммы- пренебрегаем |
3дифракционными эффектами внутри голограммы (низкая селективность к углу и длине волны)
s |
Объемные голограммы – нужно учитывать |
||
|
дифракцию |
|
|
|
(высокая селективность – дифракция Брэгга) |
||
|
|
T |
Q 1 - тонкая |
2 |
Q |
|
;Q 1 - объемная |
n 2 |
|||
1 Мультиплексирование голограмм
(запись нескольких голограмм при разных углах или длинах волн)
Пропускающие – высокая |
Отражательные – высокая |
угловая селективность |
спектральная селективность |
Материалы для голографической записи
Технические требования:
1)Чувствительность в заданном спектральном диапазоне
2)Высокое оптическое качество (рассеяние на дефектах)
3)Качество поверхности
4)Реверсивность, деградация
5)Высокая разрешающая способность.
Фотопластинки |
Фоторефрактивные |
Фотополимеры |
|
кристаллы |
|||
|
|
Амплитудные и фазовые голограммы
Амплитудная Фазовая
x, y t 2 x, y ~ exp |
2 x, y T |
x, y ~ exp |
j x, y |
||
x, y |
2 n(x, y) |
T |
|||
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
n(x, y) ~ cos arg Uo x, y
Применения голографии
Изобразительная |
Защитная |