|
24. Соотношение
интенсивностей пучков и экспозиция
Настройка оптимального соотношения интенсивностей
опорного и сигнального пучков.
Следующей операцией является настройка оптимального
соотношения интенсивностей записывающих пучков.
В этом тоже проявляется преимущество данной
схемы перед схемой Денисюка, в которой добиться
изменения соотношения интенсивностей опорного
и сигнального пучков возможно, только изменяя
яркость объекта, что далеко не всегда возможно.
Многочисленные опыты по записи голограмм в схеме
копирования привели к неким типичным значениям
соотношения интенсивностей опорного и сигнального
пучков. Как правило, соотношение 1:4 (опорный
пучок в 4 раза мощнее сигнального) является
наиболее универсальным. В этом случае регистрация
интерференционной
 картины
на голограмме происходит с одной стороны, практически
линейно и, с другой стороны, голографическое
изображение получается достаточно ярким. Это
связанно с особенностями регистрации света фотографической
эмульсией. На рисунке показана типичная характеристическая
кривая фотографической эмульсии – зависимость
плотности почернения от экспозиции. График показывает,
что при очень слабых (недодержки) и очень сильных
(передержки) экспозициях зависимость имеет нелинейный
характер. Соотношение интенсивностей 1:4 как
раз и позволяет расположить суммарное распределение
освещенностей от опорного и сигнального пучков
на линейном участке характеристической кривой,
синусоида 1. При соотношении интенсивностей
пучков более чем 1:4 яркость голограммы уменьшается
без видимого улучшения качества. При соотношении
пучков 1:1 яркость изображения, естественно,
возрастает, но амплитуда суммарной интерференционной
картины спадает в минимумах до нуля, синусоида
2, и из-за нелинейного участка характеристической
кривой возникают сильные искажения при передаче
деталей объекта, так называемые интермодуляционные
искажения. От такого неблагоприятного соотношения
пучков трудно избавиться в случае объектов с
сильно отражающими поверхностями, например,
при записи драгоценных камней или зеркальных
или хорошо отполированных поверхностей. Световые
блики от таких объектов, попавшие на фотопластинку,
проявляются на полученной голограмме в виде
темных пятен, ухудшающих восприятие изображения
и воспринимаемых, как дефекты голограммы. Их
можно уменьшить, увеличивая соотношение интенсивностей
пучков до 1:10 и более, но тогда упадет общая
яркость голографического изображения. В остальных
случаях можно настраивать оптимальное соотношение
интенсивностей записывающих пучков практически
для любого объекта. Для металлических объектов
или объектов, покрытых красками с металлическими
компонентами (например, серебрянка), можно доводить
соотношение пучков до 1:3, а в бликах даже до
1:2, так как металлические поверхности не деполяризуют
излучение и качество голограмм остается высоким.
Для неметаллических объектов, деполяризующих
отраженное излучение, так уменьшать соотношение
не рекомендуется. Для ярких объектов, диффузно
рассеивающих свет (гипсовые фигуры, объекты
из белой бумаги или картона) соотношение пучков
рекомендуется увеличить до 1:5 или даже 1:6.
Если есть возможность, лучше записать тестовую
отражающую голограмму и уже по ней судить о
необходимом соотношении интенсивностей записывающих
пучков.
Регулировка соотношения интенсивностей пучков
осуществляется светоделителем 2, (второй
рис. урока 23). Выпускаются
специальные круговые делители с диэлектрическим
напылением отражающего покрытия, у которых коэффициент
отражения (и, соответственно, коэффициент пропускания)
плавно меняется в зависимости от угла поворота
делителя. Это наиболее точный и удобный способ
изменения соотношения интенсивностей записывающих
пучком. С таким делителем не происходит изменения
траекторий пучков и не требуется подстройка
других элементов схемы, например, пространственных
фильтров, самых чувствительных к смешению пучков
устройств.
В нашей установке изменение соотношения пучков
основано на другом, хорошо известном принципе
– зависимости коэффициента отражения диэлектрического
зеркала от угла падения пучка. Это не такой
удобный способ, потому что при изменении угла
наклона зеркала вместе с изменением соотношения
интенсивностей отраженного и прошедшего пучков
изменяются их траектории и приходится осуществлять
основательную настройку пространственных фильтров.
Тем не менее, результатом такой работы является
оптимальное соотношение записывающих пучков
в плоскости голограммы и, соответственно, хорошее
качество голографического изображения. На
 рис.
справа показан узел разводки пучков, включающий
светоделитель 2 (нумерация соответствует
второму рис. урока 23),
поворотным зеркалом 4 опорного пучка
и пространственными фильтрами опорного (нижний)
и сигнального (верхний) пучков. Измерение интенсивностей
пучков проводится с помощью фотодиода в плоскости
фотопластинки. С одной стороны фотопластинки
(вернее, ее эквивалента – вставленного в рамку
куска белого картона) меряется интенсивность
опорного пучка, с другой – сигнального пучка.
Измерение можно проводить в относительных единицах,
так как нам важно только отношение интенсивностей
опорного и сигнального пучков, но можно и в
абсолютных единицах, совместив это измерение
с последующим расчетом времени экспонирования
голограммы. Важно отметить, что измерение интенсивности
сигнального пучка проводится в его самых ярких
участках. Так как такие участки могут иметь
небольшой размер (например, блики), размер светочувствительной
поверхности фотодиода не должен быть большим.
В наших измерениях использовался фотодиод ФД-7к
с диафрагмой диаметром 3 мм. (см.
урок 7).
Расчет времени экспонирования отражающей
голограммы.
Для расчета времени экспонирования голограммы
измеряется освещенность фотопластинки от опорного
и сигнального пучков, как это описано в
уроке 7. При соотношении
интенсивностей 1:4 и более, освещенностью от
сигнального пучка можно пренебречь и время экспонирования
рассчитывается только по уровню освещенности
от опорного пучка. Если же отношение освещенностей
в бликах составляет 1:3 и менее, необходимо
учесть влияние сигнального пучка и использовать
при расчете экспозиции суммарную освещенность
от опорного и сигнального пучков, иначе, из-за
неточности расчета, на голограмме в этих местах
опять могут появиться темные пятна из-за перемодуляции.
Литература.
1. А. Л. Картужанский, Л. В. Красный-Адмони,
Химия и физика фотографических процессов, Химия,
1983.
-->
|
