3.4. МОДУЛИРУЕМЫЕ ПАРАМЕТРЫ

Голограмма может изменять Либо амплитуду, либо фазу освещающей (восстанавливающей) волны, либо одновременно и тот и другой параметр. Тем, кто знаком с теорией связи, поможет аналогия с амплитудной модуляцией (AM) и фазовой модуляцией (ФМ) временного сигнала. Распределение энергии в плоскости регистрации голограммы, обусловленное интерференцией объектной и опорной волн, дается выражением

где — изменения амплитуд объектной и опорной волн, а и изменения фаз объектной и опорной волн соответственно. Параметры и определяются как

где k — длина волны света, а углы падения объектной и опорной волн на плоскость голограммы. Выражение (2) описывает поверхностную, или тонкую, голограмму.

3.4.1. Амплитудная модуляция

Голограмму называют амплитудной тогда, когда восстанавливающая волна модулируется таким образом, что после прохождения через голограмму ее амплитуда становится пропорциональна величине, описываемой выражением (2). Эта волна после прохождения некоторого расстояния вызывает появление волн, идущих в трех направлениях. Одна из этих волн пропорциональна исходной волне от объекта. Амплитудную модуляцию можно получить либо за счет поглощения части волны, либо в случае отражательной голограммы за счет коэффициента отражения, который изменяется по х и у.

3.4.2. Фазовая модуляция

Фазовой называют голограмму, которая модулирует фазу восстанавливающей волны таким образом, что результирующая волна имеет относительный сдвиг фазы, пропорциональный величине, описываемой выражением (2); иными словами, волну можно представить в виде функции записываемой как

где

Параметр коэффициент фазовой модуляции. Прошедшая через голограмму волна приводит к образованию многих волн, одна из которых пропорциональна волне, идущей от объекта. Если величина мала, то объектная волна восстанавливается с минимумом шума. Если же не мал, то некоторые из остальных волн, образованных волной, описываемой выражением (5), могут стать источником шума в восстановленной объектной волне [2]. Фазовую модуляцию можно получить, заставляя коэффициент преломления или толщину голограммы меняться в зависимости от х и у или меняя профиль голограммы и используя ее как отражатель.

3.4.3. Фазовая и амплитудная модуляция

Многие голографические регистрирующие материалы, такие, как фотоэмульсия, вызывают амплитудную и фазовую модуляцию освещающей волны; при этом амплитуда модулированной волны пропорциональна а фаза — величине Как амплитуда, так и фаза волны содержат всю записанную информацию в соответствии с выражением (2). Этот эффект имеет место в случае, когда применяют тонкую фотоэмульсию. Однако он еще не изучен достаточно хорошо, и мы его здесь рассматривать не будем.

Очень полезным является случай амплитудной и фазовой модуляции, когда желаемое изменение амплитуды волны создается амплитудной модуляцией, а изменение фазы — фазовой модуляцией. Этого можно достичь с помощью толстых (объемных) голограмм. Рассмотрим голограмму В на рис. 1. Максимумы в распределении энергии вызывают осаждение серебра вдоль поверхностей, указанных линиями. Волна, освещающая голограмму, отражается от поверхностей осажденного серебра. Плотность осажденного серебра связана с амплитудой объектной волны. Коэффициент отражения поверхности определяется плотностью осажденного серебра. Следовательно, амплитуда волны, отраженной от голограммы, изменяется пропорционально изменению амплитуды исходной объектной волны. Форма поверхности осажденного серебра зависит от относительной разности фаз интерферирующих волн. Таким образом, при отражении освещающей волны от голограммы ее фаза модулируется пропорционально фазе исходной волны от объекта. Если голограмма освещается по направлению исходной опорной волны, то ее и амплитудное, и фазовое распределения по отдельности модулируют освещающую волну, и восстанавливается только одна волна, а именно исходная волна от объекта.