Оптическая голография
Голография — это интерференционный метод регистрации световых волн, дифрагировавших на объекте, который освещен когерентным светом. При этом дифрагированные волны должны проинтерферировать с согласованной с ними по фазе опорной волной. Если волны обладают достаточной степенью когерентности, разность фаз между предметной и опорной волной остается постоянной во времени; в результате возникает наблюдаемая интерференционная картина с определенным распределением интенсивности. Фотографическая запись этой картины — голограмма — содержит информацию и о фазе и об амплитуде дифрагированных волн, благодаря чему возможно их восстановление. Восстановление волнового фронта происходит на втором этапе, когда голограмма освещается опорной волной. Голографический метод применим ко всем волнам: электронным, рентгеновским, световым, микроволнам, акустическим и сейсмическим при условии, что они достаточно когерентны для создания требуемых интерференционных картин. Однако голографический метод, по-видимому, наиболее пригоден в оптическом диапазоне электромагнитного спектра. После создания лазеров оптическая голография стала быстро развиваться.
Цифровая голография
Цифровая голография, основанна на моделировании голографического процесса на ЭВМ. Обработка экспериментальных голограмм на ЭВМ позволяет совмещать операцию восстановления с другими операциями голографии: распознаванием образов, пространственной фильтрацией, обработкой интерферограмм и др.
Машинный синтез голограмм, в свою очередь, имеет ряд важных применений в голографии: синтезированные голограммы позволяют визуально наблюдать изображения математически заданных объектов и процессов; путем синтеза можно изготовлять голограммы стандартных образцов и пространственные фильтры. Моделирование на ЭВМ всего голографического процесса позволяет довести до численных результатов решения ряда сложных задач теории голографии: определение разрешающей способности, влияние шумов, аберраций, дискретизация голограмм и др.
Типы голограм В голографии различают такие основные типы голограмм:
Голограмма Фурье
Голограммы Фурье можно определить как голограммы плоского объекта, записываемые с помощью опорного источника, расположенного в плоскости объекта, параллельной плоскости голограммы. Такое рассмотрение применимо лишь к двумерным объектам и практически неприменимо к объектам, выходящим за пределы входной плоскости. Существуют различные типы голограмм Фурье в зависимости от того, как записываются голограммы Голограммы Фурье так названы потому что изображение объекта можно получить фурье-преобразованием голограммы.
Можно показать, что любая голограмма Фурье представляет собой частный случай безлинзовой голограммы Фурье, на которой записан объект, освещенный неколлимированным светом.
Голограмма Граунфгофера
Было установлено, что характер голограммы и до некоторой степени свойства получаемого с ее помощью изображения зависят от фактически регистрируемого на ней дифрагированного поля, связанного с объектом или сигналом, представляющим интерес. Важный класс голограмм представляют собой голограммы, получаемые по осевой схеме, в которой объект должен быть достаточно прозрачным, чтобы пропустить необходимое количество недифрагированного света для создания когерентного фона. Кроме того, плоскость регистрации голограммы в рассматриваемом случае находится в дальней зоне дифракции голографируемого объекта. Таким образом, эта голограмма есть не что иное, как запись интерференционной картины, образованной дифракцией Фраунгофера на объекте, формируемой в дальней зоне, и коллинеарным когерентным фоном.
Голограмма Френеля
Предложенная впервые Набором и развитая позднее Лейтом и Упатниексом голография Френеля является двухступенчатым процессом формирования изображения. Первая ступень получения голограммы — это фотографическая запись интерференционной картины, образованной объектной волной в зоне дифракции Френеля и опорной волной. Вторая ступень — восстановление записанного на голограмме изображения объекта путем освещения голограммы репликой опорной волны. Восстановленное таким образом изображение обладает трехмерными свойствами исходного объекта, а его качество зависит от угла между опорной волной и волной, продифрагировавшей на объекте.