§ 4. Исследование аберраций оптической системы путем фотографирования спекл-структур [196а, 211]

Соответствующая схема представлена на рис. 144. Амплитудный рассеиватель А (фотография спекл-структуры) освещается параллельным лазерным пучком, падающим нормально к его плоскости, и его изображение формируется

в плоскости объективом О, аберрации которого желательно исследовать. Для простоты мы ограничимся случаем, когда у объектива имеется только сферическая аберрация. Зарегистрированное на фотопластинке изображение можно рассматривать как голограмму Фурье. Опорным источником служит прямое изображение источника света, а «объектом» является пространственный спектр рассеивателя А.

Рис. 144. Исследование сферической аберрации объектива О путем фоторегистрации спекл-структуры при двух разных углах падения освещающего пучка.

Изменения фазы в спектре соответствуют сферической аберрации объектива О. Если после проявления осветить негатив параллельным пучком, то восстановит два изображения спектра которые будут расположены симметрично по отношению к центру. Эти два изображения оказываются идентичными (аберрация осесимметрична) и совмещенными, поскольку опорный источник находился в центре «объекта» А.

Рис. 145. Интерференция двух восстановленных изображений, дающая производную от функции, описывающей аберрацию (дифференциальный метод).

Если теперь осветить рассеиватель А пучком, идущим под углом к предыдущему пучку, то в плоскости мы зарегистрируем голограмму с опорным источником смещенным из центра спектра А. В этом случае при восстановлении изображения из голограммы мы получим два изображения которые будут смещенными и расположатся симметрично по отношению к центру С (рис. 145). Если смещение этих двух изображений будет малым, то их

интерференция создаст полосы, которые будут соответствовать производной функции, описывающей сферическую аберрацию объектива О в условиях проведенного опыта. Таким образом, данный метод является дифференциальным.

Для удобства в работе обычно используют только малую часть негатива для чего применяют диафрагму. В этом случае все происходит так, как если бы опорная волна, сходящаяся в точке проходила только через очень малую область объекта О, что позволяет также рассматривать опорную волну как практически не подвергнутую искажениям.

Эксперимент и теория показывают, что данный метод может быть распространен и на случай других аберраций (а не только осесимметричных аберраций) и что можно также заменить амплитудный рассеиватель фазовым рассеивателем (матовым стеклом).