|
Запись голограмм
лазерной указкой
Статья в
бюллетене лазерной ассоциации "Лазер-Информ",
№ 3-4 (306-307), 2005, стр. 9-11.
С. П. Воробьев, к.т.н., руководитель
голографической студии, ВВЦ, Москва,
С. М. Жаркий, аспирант Московского
Государственного Индустриального
Университета, администратор сервера
Holography.Ru.
Для большинства людей голография ассоциируется
со сложным и дорогим оборудованием, трудностями
настройки голографической схемы, тонким химико-фотографическим
процессом. Действительно, до недавнего времени
так оно и было. С появлением лазерных указок
появилась возможность изготовить несложную, однопучковую, голографическую схему по методу
Ю. Н. Денисюка и записывать голограммы в учебных
заведениях и даже в домашних условиях без применения
сложной голографической техники. Кажется невероятным,
но маленькие полупроводниковые лазеры, мощностью
2-5 мВт, находящиеся в лазерных указках, оказались
способными записывать отражающие голограммы
размером 6*6 см и более. Конечно, для получения
голограмм удовлетворительного качества потребовался
пересмотр всех звеньев технологической цепочки
изготовления голограмм, базирующейся на четырех
основных принципах:
1. Использование лазерной указки, как источника
когерентного света.
2. Применение голографической схемы Ю. Н. Денисюка.
3. Использование голографических фотопластинок
ПФГ-03м для записи отражающих голограмм.
4. Разработка нового, нетоксичного проявителя
для безопасного использования его школьниками
и студентами.
5. Применение сыпучего материала для установки
элементов голографической схемы.
 Рассмотрим
подробнее эти позиции.
1. Лазерная указка. Обычная лазерная
указка содержит маломощный полупроводниковый
лазер, излучающий красный свет и фокусирующую
линзу. Для записи голограмм необходим расходящийся
пучок, поэтому линзу нужно вынуть, и тогда лазерная
указка будет излучать широкий однородный пучок
света, достаточный для освещения небольшого
объекта (рис.1). Типичная мощность лазерных
указок 2-5 мВт. Такой мощности достаточно для
записи
 голограмм
6*6 см, причем время экспонирования не превышает
10 секунд. Специальные измерения длины когерентности
лазерной указки дали значение около 5 см. (рис.
2), что вполне достаточно для записи голограмм
указанного размера.
2. Схема записи голограмм Денисюка широко
известна, рис. 3. Ее основные достоинства –
простота конструкции и высокое качество записываемых
голограмм. Пучок света 2 от лазера 1 направляется
зеркалом 3 на
 пространственный
фильтр 4, который расширяет пучок до нужной
величины и одновременно повышает его однородность.
Расширенный пучок 5 освещает фотопластинку 6
и объект 7, закрепленный на жестком основании
8. Лазерный свет отражается от объекта на фотопластинку
с обратной стороны. В плоскости фотопластинки
встречаются два пучка: идущий от лазера, опорный,
и от объекта, сигнальный. Эти пучки создают
интерференционную картину, которая и регистрируется
на фотопластинке. В случае использования лазерной
указки не требуется даже пространственного фильтра
4, повышающего равномерность пучка, так как
полупроводниковый лазер сам излучает достаточно
однородный, расходящийся пучок света. Поэтому
для сборки схемы Денисюка, кроме лазерной указки
1 требуются только жесткие опоры для крепления
фотопластинки 6 и объекта 7 и, в случае необходимости,
поворотное зеркало 3, направляющее пучок в требуемом
направлении.
3. Фотопластинки ПФГ-03м – прозрачные
галоидно-серебряные фотопластинки, имеющие высокую
разрешающую способность – более 5000 лин/мм.
Эти фотопластинки выпускаются серийно и применяются
для записи отражающих голограмм в схеме Денисюка.
Фотопластинки сенсибилизированы к красной области
спектра для записи голограмм He-Ne лазером и
хорошо зарекомендовали себя для записи отражающих
голограмм полупроводниковым лазером, дина волны
которого (650 нм) не намного отличается от длины
волны He-Ne лазера (630 нм).
4. Специальный проявитель. Для проявления
отражающих голограмм, записанных на фотопластинках
ПФГ-03, обычно используется проявитель ГП-3.
В его рецепт входят токсичные вещества: роданид
аммония и едкая щелочь. Работать с таким проявителем
необходимо в резиновых перчатках и под вытяжкой.
Это, естественно, затрудняет проведение занятий
по голографии со школьниками и студентами. Поэтому
автором статьи был разработан специальный проявитель,
не содержащий вредных для здоровья веществ.
За основу был взят широко известный в обычной
фотографии проявитель Д-76. Рецепт нового проявителя
следующий:
Метол 2 г.
Сульфит натрия, безводный 25 г. Гидрохинон 5
г.
Бура кристаллическая 2 г.
Тиосульфат натрия 6 г.
Вода до 1 л
Вместо роданида аммония, обязательного компонента
в голографических проявителях, отвечающего за
селективное растворение бромистого серебра в
эмульсионном слое фотопластинки, здесь используется
тиосульфат натрия, основной компонент фотографических
фиксирующих растворов. Щелочную среду, в отсутствии
щелочи, частично восстанавливает бура. Перед
проявлением проявитель разбавляют водой в 4
раза. Оптимальное время проявления при температуре
рабочего раствора 180oС – 10 минут.
Испытания нового проявителя показали, что яркость
голограмм получается не хуже, чем для голографического
проявителя ГП-3.
 5.
Крепление элементов голографической схемы.
Все голографические схемы с лазерами непрерывного
действия монтируются на жестких металлических
или железобетонных плитах, положенных на камеры
от автомобилей, мячах или на специальных виброгасящих
подставках. Изготовить такую конструкцию в школьных
или домашних условиях довольно проблематично.
Поэтому была проверена другая, более подходящая
идея – использование обычного кварцевого песка.
Известно, что песок или мелкий гравий хорошо
гасят механические колебания и вибрации. Это
свойство песка или мелкого гравия оказалось
решающим при создании домашней голографической
установки, тем более что его можно легко приобрести
в зоомагазине. Гравий насыпается в фотованночку
размером 30х40 см, рис.
 4.
Для крепления лазерной указки использовалась
обычная бельевая прищепка, рис. 5. С ее помощью
можно просто воткнуть указку в гравий и заодно
прижать кнопку включения, чтобы лазер постоянно
излучал пучок света. Объект (медаль, монета,
ключи или другой небольшой, жесткий предмет)
кладется непосредственно на гравий, предварительно
уплотненный в месте установки объекта. Фотопластинка
просто кладется над объектом на три винта, зарытые
широкими
шляпками
в гравий, т.к. известно, что система с тремя
опорными точками является самой устойчивой.
Чтобы направить лазерный пучок на объект под
нужным углом и сделать голографическую схему
более компактной, в схему добавлено большое
поворотное зеркало, установленное под углом
примерно 45 градусов. Для записи голограммы
пучок от лазера перекрывается экраном из листа
черной бумаги, и при слабом зеленом свете фотопластинка
аккуратно кладется на три опоры. После минутной
стабилизации всей схемы, экран убирается, и
фотопластинка экспонируется 5-10 сек. Оптимальное
время экспонирования подбирается после нескольких
пробных записей. На рис. 6 показана голограмма,
записанная на данной установке. На базе рассмотренного
варианта голографической схемы планируется выпускать
специальные наборы для проведения учебных работ
по голографии.
|
