1.6. Классификация и свойства голограмм

Голограммы могут быть классифицированы в зависимости от различных параметров [1]:

1. Толщина слоя эмульсии.

Если при регистрации интерферирующих волн используется только поверхность регистрирующей среды, то получаются плоские или поверхностные голограммы. Когда же трехмерная интерференционная картина регистрируется по всей глубине слоя эмульсии, то образуется толстая или объемная голограмма.

2. Отражение света от голограммы или прохождение через неё.

Соответственно голограммы делятся на отражательные или пропускающие.

3. Регистрация параметров объектной волны.

Голограмма, в которой зарегистрирована амплитуда объектной волны, называется амплитудной, а в которой фаза волны — фазовой.

4. Положение объекта.

Если объект расположен близко к фотопластинке, то получается голограмма Френеля. Если объект находится далеко от регистрирующей среды, то записывается голограмма Фраунгофера. В случае, когда объект и опорный источник находятся в одной плоскости, параллельной плоскости фотопластинки, получается голограмма Фурье.

Также существуют мультиплексные голограммы, которые получаются путем многократной записи изображений на одну и ту же фотопластинку.

Описанная классификация голограмм не является полной, приведены лишь основные их виды, но есть и много других.

Кроме того, голограмма обладает рядом важных свойств:

1. Каждый участок голограммы способен восстановить изображение всего объекта;

2. Псевдоскопичность действительного изображения;

3. Способность восстанавливать несколько последовательно зарегистрированных световых волн;

4. Способна передать градации яркости до пяти-шести порядков.

1.7. Материалы для голографии

Важную роль в получении качественных голограмм играют регистрирующие среды. Они бывают двух типов: галогеносеребряные и несеребряные. Последнии включают в себя бихромированную желатину, фоторезисты (электрооптические материалы, изменяющие показатель преломления при фотовозбуждении), фототермопластики (материалы, изменяемые рельеф при нагреве, а значит и показатель преломления), фотохромные материалы, фотополимеры. Остановимся более подробно на тех, которые чаще используются:

1. Галогеносеребряные материалы состоят из мельчайших кристалликов галогенида серебра, взвешенных в слое желатина. Когда на кристаллики падает свет, они поглощают оптическую энергию, что ведет к образованию в них крошечных вкраплений металлического серебра, являющихся центрами проявления. Число кристалликов, содержащих центры проявления, больше в тех местах, где освещенность при экспонировании фотоэмульсии была высокой, и меньше там, где освещенность была мала. При помещении фотопластинки в проявитель происходят сложные химические реакции, в результате которых в кристаллах, содержащих центры проявления, происходит полный переход серебра в металлическое состояние, в то время как кристаллы, не содержащие центров проявления, остаются без изменения. Зерна металлического серебра не прозрачны, следовательно, те места фотоэмульсии, на которые воздействовала большая освещенность, будут темными, а те места, освещенность которых была низка - почти прозрачными. Таким образом, проявленная фотоэмульсия содержит негативное изображение распределения освещенности. Преимущество эмульсии галогенида серебра состоит в том, что по сравнению с другими записывающими материалами, эта эмульсия требует меньшей освещенности при экспонировании. Это позволяет использовать менее мощные лазеры, но при этом все равно изготавливать хорошие голограммы. Пластинки, покрытые галогенидами серебра, обладают значительным сроком хранения, которым не отличаются другие записывающие материалы. Однако поскольку они имеют гранулированную структуру, то рассеивают больше света, чем другие записывающие материалы.

2. Одной из часто используемых несеребряных сред являются слои бихромированной желатины (БХЖ). Она представляет собой высокомолекулярную, сложную среду, поэтому формирование изображения на этом материале довольно-таки непростое и зависит от ряда химических процессов, происходящих в нем под действием света. Чувствительность слоев БХЖ к свету зависит от вида соли, используемой в качестве сенсибилизатора. Запись голограмм на БХЖ производится аргоновым или гелий-кадмиевым лазерами. Проявление происходит в воде с последующим фиксированием в изопропиловом спирте и горячей сушкой. Голограммы на БХЖ являются фазовыми. Они отличаются высокой дифракционной эффективностью, яркостью, широким углом обзора. На этом материале можно получать очень точные изображения, на которых почти отсутствует зернистость, кроме того, они хорошо отражают свет. Однако он не выдерживает длительного хранения, обладает высокой чувствительностью к изменениям окружающих условий, у него большое время экспонирования (по сравнению с материалами на основе галогенидов серебра).

3. Фотополимеры — сравнительно новые записывающие материалы. Они обладают теми же преимуществами, что и БХЖ: дают четкое изображение, мелкую, почти отсутствующую структуру и очень хорошо отражают свет. Фотополимеризующиеся слои не требуют проявления и поэтому допускают работу практически в реальном масштабе времени. Фотополимеры — это полимеры, полученные в результате инициированных фотохимических процессов. Такие процессы представляют собой цепную реакцию и чаще всего носят свободнорадикальный характер. Свободные радикалы, являющиеся основным элементом образования фотополимера, формируются либо прямым разложением веществ, называемых инициаторами, в результате фотохимической реакции при поглощении кванта света, либо в результате сенсибилизированного действия определенного красителя. Квантовый выход реакции фотополимеризации мономеров, определяемый как отношение числа поглощенных квантов к числу прореагировавших молекул мономера, обуславливает достаточно высокую светочувствительность фотополимерных материалов. Образование полимера при экспонировании приводит к изменению показателя преломления или толщины слоя из-за изменения плотности вещества, что позволяет формировать трехмерные и двухмерные голограммы чисто фазового типа. Голограммы, полученные на фотополимерах, обладают достаточной стабильностью, и преимущество их перед другими регистрирующими средами в том, что при снятии голограмм не требуется проявка.