10.3.2. Голографические системы, работающие на просвет

Существует множество способов изготовления голограмм, и каждый из них имеет только ему присущие особенности. Хотя обычно считается, что для голографии необходим свет лазерного источника, однако запись голограмм можно производить и с помощью ртутных дуговых ламп или источников белого света с фильтром. Тем не менее лазер остается наиболее эффективным и, безусловно, чаще всего применяемым источником света при голографической записи.

Первые эффектные трехмерные голограммы были просветными; они до сих пор наиболее популярны среди новичков и являются единственным средством начать знакомство с голографическими методами. Если справиться с ограничениями по когерентности и с проблемами стабильности, шансы на успех с первой попытки резко возрастают. Ничто не может лучше поддерживать интерес и стимулировать дальнейшее развитие исследований, чем качественная голографическая запись. Всегда разумно иметь по возможности простую оптическую схему. Каждое зеркало, линза, светоделитель, любой другой элемент усложняют проблему стабильности. Таким образом, простейшая система записи просветной голограммы не должна содержать, кроме лазера и расширителя пучка, никаких других оптических элементов.

Рис. 1. Упрощенная голографическая установка.

Пространственный фильтр желателен, но не обязателен. Фотопленка или пластинка жестко закреплена на той же основе, что и объект, поэтому относительное движение между двумя элементами исключено (рис. 1). При небольшом смещении лазера или расширителя пучка меняется лишь освещенность, но дифракционная картина остается без изменения.

Идеальными объектами для голографии являются предметы из заменителя гипса или непрозрачного белого пластика, поскольку они равномерно отражают падающий свет без зеркальных бликов, которые могут засвечивать фотопленку. Металлические предметы можно обрызгать приглушающим аэрозолем из тех, что продаются в большинстве магазинов для художников. В данном случае он нужен для устранения нежелательных зеркальных отражений.

Рис. 2. Голографическая конфигурация при освещении двойным пучком.

Окрашенные металлические предметы вполне годятся на роль объекта в голографии. Коль скоро искусство голографии постигнуто (голография — это искусство в той же мере, что и наука), можно ставить и более сложные задачи. На рис. 2 приведена схема с более естественным освещением, особенно полезная, если мы намерены восстанавливать голограмму произведения искусства. Однако такое устройство усложняет проблему стабильности и требует тщательных измерений, чтобы длина когерентности лазерного источника с гарантией не была бы превзойдена. С целью повышения дифракционной эффективности изготовленных таким способом пропускающих голограмм они отбеливаются, и если стеклянная пластинка почти идеально прозрачна, то можно считать, что удовлетворены все требования для получения дисплея произведения искусства.

Просветные голограммы можно применять также для проекции действительных изображений, однако при этом возникают некоторые отклонения, которые можно исправить, придав соответствующую форму опорному пучку. Поскольку при получении действительного изображения после прохождения через голограмму направление восстанавливающего пучка меняется на противоположное (по отношению к случаю получения мнимого изображения), форма пучка должна быть также изменена с целью согласования его с опорным пучком, используемым при записи. Однако если опорная волна является коллимированной и плоской, то никаких

изменений не требуется, так как форма пучка самосопряженная. Чтобы удовлетворить обоим этим требованиям, схема должна иметь очень большие линзы даже для голограмм умеренных размеров, так что по экономическим соображениям это решение практически неоправданно. Такую задачу можно решить, например, если использовать очень длинный оптический путь чтобы сферический волновой фронт практически можно было считать плоской волной как при записи, так и при восстановлении. Однако действительное изображение будет псевдоскопическим (т. е. повернутым задом наперед), но этот дефект нетрудно исправить, если изготовить вторую голограмму, в которой псевдоскопическое действительное изображение играет роль объекта.