10.3.3. Отражательные голографические системы

Особая привлекательность отражательных голограмм состоит в том, что они, будучи записаны с использованием когерентного монохроматического света лазера, могут быть затем восстановлены при освещении обычным источником белого света. Процесс записи чрезвычайно прост; нужно лишь, чтобы опорный пучок падал на пластинку с противоположной стороны по отношению к объектному. Этого легко добиться, если освещать объект опорным пучком после того, как он прошел через голографическую пластинку. Безусловно, объект должен хорошо отражать свет, поскольку опорный пучок ослабляется после прохождения через эмульсию; если же объект отражает слабо, фотопленка экспонируется очень небольшим количеством света от объекта. Нельзя использовать фотопленки и фотопластинки с антиотражательной основой, так как они недостаточно прозрачны для освещающего пучка. Поскольку интерференционные полосы образуются внутри сектора, образованного опорным и объектным пучками, в отражательных голограммах эти полосы оказываются строго параллельными поверхности эмульсии. Шаг полос определяется длиной волны падающего света и синусом угла между опорным и объектным пучками:

Таким образом, при (т. е. шаг полос равен половине длины волны лазерного света). Понятно, что при записи полос со столь малым шагом важную роль играет стабильность. Проблема стабильности стоит настолько остро, что существенно следить даже за мелочами: необходимо оставлять фотопластинку на держателе в течение нескольких минут после экспозиции для стабилизации температуры. Усадки эмульсии при изменении температуры на делю градуса достаточно, чтобы разрушить голограмму.

Отражательные голограммы можно восстанавливать белым светом даже от таких источников, как солнце или фара. Цвет, в котором восстанавливается голограмма, определяется шагом полос, установленным при записи. Существует еще одна проблема, связанная с тем, что при проявлении большинство фотографических эмульсий претерпевает усадку; поэтому после сушки шаг полос фактически оказывается меньше шага, установленного при записи. Голограмма, записанная в красном свете гелий-неонового лазера, восстанавливается в зеленом или желтом цвете. Понятно, что большая усадка голограммы, записанной в зеленом или синем свете, приведет к изменению цвета восстановленного изображения, который может уйти далеко в фиолетовую область и оказаться за пределом чувствительности человеческого глаза. Усадка одних фотографических материалов больше, других — меньше, а некоторые материалы, например бихромированная желатина, при проявлении даже расширяются. Таким образом, на бихромированную желатину надо записывать в более коротковолновом свете; к счастью, она чувствительна именно в сине-фиолетовой области спектра. В § 9.1 рассмотрены более детально характеристики этих фотографических материалов.

На отражательных голограммах не бывает пятен перекрытия цветов, которые появляются, когда в белом свете восстанавливают обычную просветную голограмму. Такая спектральная селективность связана с наличием системы параллельных интерференционных полос. Однако резкость изображения определяется размером восстанавливающего источника; следовательно, чем больше источник похож на точечный, тем выше качество восстановленного изображения. Это ограничение тем слабее, чем ближе находится изображение объекта к плоскости эмульсии, а лучше всего — непосредственно в этой плоскости. Такого положения можно достигнуть, если изображение спроецировать линзой или спроецировать действительное изображение объекта с его голограммы. Часть изображения, находящаяся внутри слоя эмульсии, будет резкой, даже когда оно восстанавливается протяженным источником, например флуоресцентной лампой, но часть изображения, расположенная перед эмульсией или за ней, будет рассеиваться пропорционально расстоянию от точки изображения до плоскости эмульсии. Такой метод голографической записи можно применить для улучшения резкости изображения как в случае пропускающих, так и в случае отражательных голограмм. Применяя этот метод к пропускающим голограммам, необходимо использовать цветные фильтры для исключения рассеяния цветов, поскольку цветовая фильтрация многослойными полосами осуществима лишь в отражательной голографии.