ГОЛОГРАФИЯ

(от греч. — полный и пишу, т. е. полная запись) — способ получения изображения объекта путем полной регистрации пространственной структуры световой волны. Идею Г. впервые сформулировал англ. физик Д. Габор в 1948, но до появления лазеров она не получила широкого распространения. Сущность способа состоит в том, что

в некотором пространстве (плоскость, объем) регистрируется интенсивность картины интерференции волны света, идущей от предмета (предметной волны), и невозмущенной когерентной волны (опорной волны). Записанная таким способом картина распределения интенсивностей наз. голограммой.

Пусть волна света, рассеянная от какого-то предмета, описывается в плоскости записи оптической системы сигналом

т. е. характеризуется распределением амплитуд несущим информацию об отражательных способностях различных участков предмета, и распределением фаз , несущим информацию об удаленности различных точек предмета от плоскости наблюдения.

Опорная волна, обычно представляющая собой волну с постоянной амплитудой и плоским фронтом, падает на плоскость записи под некоторым углом и описывается сигналом

где k — волновое число, амплитуда опорной волны. Фотопластинка, размещенная в плоскости записи, зарегистрирует распределение интенсивностей

Таким образом, проявленная фотопластинка — голограмма — содержит информацию как об амплитуде, так и о фазе предметной волны.

Чтобы извлечь информацию, записанную на голограмме, следует осветить ее опорной волной . Непосредственно за записанной голограммой появится волна света

Три слагаемых выражения (4) соответствуют трем волнам, распространяющимся в разных направлениях. Волна света, соответствующая второму слагаемому, распространяется перпендикулярно плоскости голограммы и (с точностью до постоянного множителя) совпадает с предметной волной (1). Она создает изображение предмета, воспроизводящее все геом. параметры оригинала.

По спектру используемого при получении голограмм излучения Г. охватывает не только оптический диапазон. Проводятся интенсивные исследования и в области акустической, радио- и СВЧ-голографии.

Г. — не только метод получения изображений, дополняющий и вытесняющий обычную фотографию, но и мощный метод физ. исследований, метод тех. контроля на производстве.

Объемное кино, телевидение, интроскопия и микроскопия высокого разрешения, лазерная интерферометрия, прецезионные измерения, производство интегральных схем, СВЧ-видение и т. д. — таковы применения Г.

Широкое применение нашла Г. в кибернетике. Огромная информационная емкость голограммы, чрезвычайно высокая степень помехозащищенности, возможность записи двумерных массивов данных делают Г. одним из наиболее перспективных методов в решении ряда задач хранения и обработки информации.

В вычислительной технике Г. открывает возможность создания систем памяти большой емкости. Такие свойства голограмм, как помехозащищенность, малые размеры и возможность осуществлять запись информации в виде двумерных массивов позволяют создать системы памяти с плотностью записи порядка .

Голографическое ЗУ представляет собой фотоноситель (фотопленка и др. материалы), на котором регистрируются голограммы числовых массивов, обычно представляемых в виде комбинации светлых и черных точек транспаранта. Для смещения предметного и опорного пучка при смене точки записи на фотоносителе используются оптико-электронные отклоняющие системы. Для считывания информации, накопленной в ЗУ, отклоняющая система направляет считывающий (опорный) луч в заданные координаты на фотоносителе. Восстановленное изображение проецируется на систему фотоприемников, на выходе которых производится считывание числа.

Информация в голографическом ЗУ может вводиться и считываться не только поэлементно, но и блоками, в виде двумерных матриц-транспарантов. Это позволяет создать мощные архивные ЗУ, информация в которых хранится в виде текстов, удобных для использования их человеком.

Перспективна возможность использования принципов Г. и для создания специализированных устройств матем. обработки информации, поступающей в виде световой волны либо записанной на голограмме, напр., устройств автомат, опознавания и поиска заданной информации, примененных в читающих автоматах и системах автомат, классификации различных объектов. В основе конструирования таких систем лежит возможность создания голографических фильтров высокой избирательности, способных выделить интересующую нас информацию из массива информации, поступающего на вход системы, напр., создания голографических устройств поиска заданных графических символов на странице текста, поиска информации в архивном ЗУ и т. д.

Г. можно использовать как средство кодирования информации. Кодирование осуществляется при записи кодируемой информации путем установки в опорном пучке специального рассеивателя, искажающего волновой фронт опорной волны. Восстановить в неискаженном виде записанную информацию возможно лишь при использовании той же самой опорной

волны, и для этого в опорный пучок надо установить тот же рассеиватель. Высокая степень кодирования определена тем, что неоднородности рассеивателя в каждой точке пространства искажают амплитуду и фазу волнового фронта случайным образом в зависимости от оптических свойств материала рассеивателя. Вероятность того, что различные рассеиватели в каждой точке поверхности обладают одинаковыми оптическими свойствами, чрезвычайно мала.

Лит.: Сороко Л. М. Основы голографии и когерентной оптики. М., 1971; Строук Дж, Введение в когерентную оптику и голографию. Пер. с англ. М., 1967; Применение голографии. Пер. с англ. М., 1973. Ю. Г. Синюк.