3.2. Амплитудные и фазовые голограммы
Независимо от пространственного положения источника опорного фронта, объекта и голограммы интерференционная структура может быть зарегистрирована авточувствительным материалом в виде амплитудной или фазовой голограмм. Не вдаваясь пока в подробности, отметим основные черты этих способов записи.
Амплитудная запись характеризуется пространственным изменением амплитудного пропускания, под которым понимают отношение амплитуды прошедшего света к амплитуде падающего. В классической оптике понятие «пропускание» употребляется в энергетическом смысле и определяется как отношение интенсивности прошедшего света к интенсивности падающего:
T = IT/I0. (3.2)
При записи происходит изменение амплитудного пропускания, которое определяется экспозицией. Большему количеству освещения соответствует меньшее пропускание. Пространственная модуляция интенсивности света в интерференционном поле в результате воздействия на светочувствительную среду в течение определенного промежутка времени регистрируется в виде пространственной модуляции амплитудного пропускания материала.
Амплитудная запись влияет на амплитуду световой волны, а фазовая запись – на фазу. Во втором случае количество освещения определяет изменение тех параметров записывающего материала, которые влияют на фазу световой волны, проходящей через этот материал.
Фаза Ф световой волны определяется разностью хода :
Ф = (2/n), (3.2)
где n – длина световой волны внутри записывающей среды, коэффициент преломления которой равен n. Учитывая n = /n, имеем
Ф = (2/n) n. (3.3)
Фазовую запись можно осуществлять путем как пространственной модуляции коэффициента преломления, так и модуляции длины оптического пути в среде, т. е. изменяя толщину слоя, поверхностный рельеф и т. д.
В случае линейной зависимости фазы от количества освещения абсолютная величина пропускания равна единице, изменяется лишь фазовый член.
Следует отметить также, что на практике получить условия чисто амплитудной или чисто фазовой записи практически невозможно, поэтому реальная голограмма сочетает оба эти случая и является амплитудно-фазовой.
3.3. Голограммы Френеля, Фраунгофера и Фурье
Рассматривая все голограммы с точки зрения геометрии дифракции регистрируемых на голограмме пучков, можно также выделить три основных типа.
Предположим, что объект освещается когерентной световой волной и рассеянная им световая волна, несущая информацию о предмете, падает на освещаемую опорным пучком фотопластинку. В зависимости от взаимного расположения объекта и пластинки, а также от наличия оптических элементов между ними возможны различные варианты связи амплитудно-фазовых распределений объектной волны в плоскостях голограмм и объекта.
3.3.1. Голограмма Френеля
Если фотопластинка помещена в области дифракции ближнего поля (области дифракции Френеля) на произвольном расстоянии от источника опорной волны, то записывается голограмма Френеля. Область дифракции Френеля (рис. 3.2) характеризуется соотношением d xn, где = 1/z – наименьший линейный размер детали предмета, z – пространственная частота, xn – наибольший линейный размер предмета.
Это наиболее простой способ регистрации голограмм, так как он позволяет получать голограмму и затем восстанавливать волновой фронт без использования линз или каких-либо других оптических устройств. Это самый распространенный тип голограмм. Голограмма может быть получена, например, по схеме, представленной на рисунке. Собственно, все свойства
Рис. 3.2. Схема записи голограммы Френеля
голограмм Лейта и Упатиекса – это свойства внеосевых голограмм Френеля, в случае же осевой голографии Френеля мы приходим к голограмме Габора.