Объектуудын зургийг бүртгэх хамгийн түгээмэл бөгөөд өргөн хэрэглэгддэг арга бол гэрэл зураг юм. Гэрэл зургийн хувьд гэрлийн долгионы эрчмийн тархалтыг гэрэл зургийн хавтгай дээрх объектын дүрсийг хоёр хэмжээст проекцоор бүртгэдэг.
Тиймээс бид гэрэл зургийг аль өнцгөөс нь харсан ч шинэ өнцгүүдийг олж хардаггүй. Бид мөн ард талд байрлах, урд талынх нь нуусан объектуудыг харж чадахгүй. Гэрэл зургийн хэтийн төлөв нь зөвхөн өөрчлөлтөөр л харагдана харьцангуй хэмжээобъектууд ба тэдгээрийн зургийн тодорхой байдал.
Голографи бол гайхалтай амжилтуудын нэг юм орчин үеийн шинжлэх ухаанболон технологи. Нэр нь гаралтай Грек үгс holos - бүрэн ба grapho - бичих гэсэн утгатай бүрэн оруулгазургууд.
Голографи нь ердийн гэрэл зургаас үндсэндээ ялгаатай бөгөөд гэрэлд мэдрэмтгий материал нь зөвхөн эрчмийг төдийгүй объектын тарааж буй гэрлийн долгионы үе шатыг бүртгэдэг. бүрэн мэдээлэлтүүний тухай гурван хэмжээст бүтэц. Бодит байдлыг харуулах хэрэгсэл болох голограм нь гэрэл зурагнаас ялгаатай нь өвөрмөц шинж чанартай байдаг хавтгай дүрс, голограф дүрс нь анхны объектын яг гурван хэмжээст хуулбарыг хуулбарлах боломжтой. Уламжлалт гэрлийн эх үүсвэрээр гэрэлтүүлэх үед орчин үеийн голограмм ажиглагддаг бөгөөд гадаргуугийн бүтэцтэй дүрслэлийн өндөр нарийвчлалтай хослуулан бүрэн эзэлхүүн нь оршихуйн бүрэн эффектийг өгдөг.
Голографи нь хоёр дээр суурилдаг физик үзэгдлүүд- гэрлийн долгионы дифракц ба хөндлөнгийн оролцоо.
Физик санаа нь тодорхой нөхцөлд хоёр гэрлийн цацрагийг давхарлах үед интерференцийн загвар гарч ирдэг, өөрөөр хэлбэл гэрлийн эрчмийн максимум ба хамгийн бага орон зайд гарч ирдэг. Энэхүү интерференцийн хэв маяг нь ажиглалт хийхэд шаардагдах хугацаанд тогтвортой байж, бүртгэхийн тулд хоёр гэрлийн долгионыг орон зай, цаг хугацааны хувьд зохицуулах ёстой. Ийм тууштай долгионыг когерент гэж нэрлэдэг.
Хоёрыг нэмсний үр дүн когерент долгионуудүргэлж байнгын давалгаа байх болно. Өөрөөр хэлбэл, интерференцийн загвар нь цаг хугацааны явцад тогтвортой байх болно. Энэ үзэгдэл нь голограмм үйлдвэрлэх, сэргээн босгох үндэс суурь болдог.
Уламжлалт гэрлийн эх үүсвэрүүд нь голографид ашиглахад хангалттай уялдаа холбоогүй байдаг. Тийм ч учраас шийдвэрлэх ач холбогдолтойТүүний хөгжил нь 1960 онд оптикийн шинэ бүтээл байв квант генераторэсвэл лазер - шаардлагатай уялдаатай, нэг долгионы уртыг ялгаруулах чадвартай цацрагийн гайхалтай эх үүсвэр.
Деннис Габор дүрс бичлэгийн асуудлыг судалж байхдаа гайхалтай санаа гаргажээ. Үүний хэрэгжилтийн мөн чанар нь дараах байдалтай байна. Хэрэв цацраг уялдаатай гэрэлхоёр хуваагдаж, бүртгэгдсэн объектыг цацрагийн зөвхөн нэг хэсгийг гэрэлтүүлж, хоёр дахь хэсгийг гэрэл зургийн хавтан руу чиглүүлснээр объектоос туссан туяа нь гэрлийн эх үүсвэрээс хавтан дээр шууд унах туяанд саад болно. Хавтан дээр тусах гэрлийн туяаг нэрлэдэг дэмжиж байна, мөн туяа туссан буюу объектоор дамжин өнгөрдөг сэдэв.Эдгээр цацрагийг ижил цацрагийн эх үүсвэрээс авдаг гэж үзвэл тэдгээр нь хоорондоо уялдаатай гэдэгт итгэлтэй байж болно. Объектын долгион ба жишиг долгионы интерференцийн хэв маягийн гэрэл зургийн бичлэг нь хэрэв лавлагаа долгион дахин ийм бичлэг рүү чиглүүлбэл объектын дүрсийг сэргээх шинж чанартай байдаг. Тэдгээр. Хавтан дээр бичигдсэн зургийг лавлагаа туяагаар гэрэлтүүлэхэд тухайн объектын дүр төрх сэргээгдэх бөгөөд энэ нь нүдээр бодит байдлаас ялгарах боломжгүй юм. Хэрэв та доорх хавтангаар харвал өөр өөр өнцөг, та объектын дүрсийг хэтийн төлөвөөр ажиглаж болно өөр өөр талууд. Мэдээжийн хэрэг, ийм гайхамшигт аргаар олж авсан гэрэл зургийн хавтанг гэрэл зураг гэж нэрлэж болохгүй. Энэ бол голограмм юм.
1962 онд И.Лейт, Ж.Упатниекс нар лазер ашиглан хийсэн эзэлхүүнтэй объектуудын анхны дамжуулагч голограммуудыг олж авсан. Тунгалаг лазерын цацрагийг тунгалаг толь руу чиглүүлж, түүний тусламжтайгаар объектын туяа ба лавлах туяа гэсэн хоёр цацрагийг олж авдаг. Лавлах цацраг нь гэрэл зургийн хавтан руу шууд чиглэнэ. Объектын цацраг нь голограммыг тэмдэглэсэн объектыг гэрэлтүүлдэг. Объектоос ойсон гэрлийн туяа - объектын цацраг нь гэрэл зургийн хавтан дээр тусдаг. Хавтангийн хавтгайд хоёр цацраг - объект ба лавлагаа цацраг нь нарийн төвөгтэй интерференцийн хэв маягийг үүсгэдэг бөгөөд энэ нь гэрлийн хоёр цацрагийн уялдаа холбооноос шалтгаалан цаг хугацааны хувьд өөрчлөгдөөгүй хэвээр үлдэж, дүрсийг илэрхийлдэг. зогсож буй долгион. Үлдсэн зүйл бол үүнийг ердийн гэрэл зургийн аргаар бүртгэх явдал юм. Энэ зураг нь тухайн объектоос туссан долгионы далайц ба фазын талаарх мэдээллийг хадгалдаг.
Хэрэв голограммыг тодорхой эзэлхүүнтэй орчинд бүртгэсэн бол үүссэн зогсонги долгионы загвар нь зөвхөн далайц ба фазыг хоёрдмол утгагүй хуулбарладаг. спектрийн найрлагаүүн дээр бүртгэгдсэн цацраг . Энэ нөхцөл байдал нь гурван хэмжээст (эзлэхүүн) голограммыг бий болгох үндэс суурь болсон юм. Эзлэхүүний голограммын ажиллагаа нь Браггийн дифракцийн эффект дээр суурилдаг: долгион тархаж буй хөндлөнгийн үр дүнд. зузаан эмульс, онгоцууд үүсдэг, илүү их эрчимтэй гэрлээр гэрэлтдэг.
Голограммыг боловсруулсны дараа ил гарсан хавтгай дээр хар өнгийн давхаргууд үүсдэг. Үүний үр дүнд гэрлийг хэсэгчлэн тусгах шинж чанартай Брагг онгоцууд үүсдэг.
Тэдгээр. эмульсэд гурван хэмжээст хөндлөнгийн загвар үүсдэг.
Ийм зузаан давхаргатай голограмм нь бичлэг хийх, сэргээн босгох явцад жишиг цацрагийн тусгалын өнцөг өөрчлөгдөөгүй тохиолдолд объектын долгионыг үр дүнтэй сэргээх боломжийг олгодог. Мөн нөхөн сэргээх явцад гэрлийн долгионы уртыг өөрчлөхийг хориглоно. Эзлэхүүний дамжуулалтын голограммын энэхүү сонгомол чанар нь хавтан дээр хэдэн арван зураг бичих боломжийг олгодог бөгөөд энэ нь бичлэг хийх, сэргээн босгох явцад жишиг цацрагийн тусгалын өнцгийг өөрчилдөг.
Эзлэхүүний голограммыг сэргээн босгохдоо хавтгай дамжуулах голограммаас ялгаатай нь Браггийн өнцгөөр тодорхойлогддог голограммаас сэргээн босгох цацрагийг зөвхөн нэг чиглэлд тусгасны улмаас зөвхөн нэг зураг үүсдэг.
Тусгал эзэлхүүнтэй голограммыг өөр схем ашиглан бүртгэдэг. Эдгээр голограммыг бүтээх санаа нь Ю.Н. Денисюк. Тиймээс энэ төрлийн голограммыг бүтээгчийн нэрээр нь мэддэг.
Лавлагаа болон объектын гэрлийн цацрагийг задлагч ашиглан үүсгэж, толин тусгалаар дамжуулан хавтан дээр хоёр талаас нь чиглүүлдэг. Объектын долгион нь эмульсийн давхаргын хажуу талаас гэрэл зургийн хавтанг гэрэлтүүлж, лавлах долгион нь шилэн субстратын талаас гэрэлтүүлдэг. Ийм бичлэгийн нөхцөлд Браггийн онгоцууд гэрэл зургийн хавтангийн хавтгайтай бараг зэрэгцээ байрладаг. Тиймээс фото давхаргын зузаан нь харьцангуй бага байж болно.
9.4. Нэгдсэн хэлхээний элементүүд.
Маягтын эхлэл
НЭГДСЭН ХЭЛХИ(IC), жижиг хавтан (талст эсвэл "чип") дээр үүссэн микро электрон хэлхээ хагас дамжуулагч материал, ихэвчлэн цахиур, хяналтанд ашигладаг цахилгаан цочролба түүнийг бэхжүүлэх. Ердийн IC нь чипийн гадаргуугийн давхаргад бүтээгдсэн транзистор, резистор, конденсатор, диод зэрэг хоорондоо холбогдсон олон микроэлектроник бүрэлдэхүүн хэсгүүдээс бүрдэнэ. Цахиурын талстуудын хэмжээ нь ойролцоогоор 1.3 х 1.3 мм-ээс 13 х 13 мм-ийн хооронд хэлбэлздэг. Нэгдсэн хэлхээний дэвшил нь том болон маш том хэмжээний интеграл схем (LSI ба VLSI) технологийг хөгжүүлэхэд хүргэсэн. Эдгээр технологиуд нь олон мянган хэлхээг агуулсан IC үйлдвэрлэх боломжийг олгодог: нэг чип нь 1 сая гаруй бүрэлдэхүүн хэсэгтэй байж болно. явах эд анги. IC нь жижиг, хурдан, найдвартай; Тэд мөн хямд бөгөөд чичиргээ, чийг, хөгшрөлтөөс үүдэлтэй эвдрэлд өртөмтгий байдаг. Жижигрүүлэх электрон хэлхээачаар боломжтой болсон онцгой шинж чанаруудхагас дамжуулагч. Хагас дамжуулагч гэдэг нь шилэн гэх мэт диэлектрикээс хамаагүй их цахилгаан дамжуулах чанар (дамжуулагч) боловч зэс гэх мэт дамжуулагчаас хамаагүй бага материал юм. IN болор тортасалгааны температурт цахиур зэрэг хагас дамжуулагч материал хэтэрхий бага байдаг чөлөөт электронуудчухал дамжуулах чанарыг хангах. Тиймээс цэвэр хагас дамжуулагч нь бага дамжуулалттай байдаг. Гэсэн хэдий ч цахиурт тохирох хольцыг нэвтрүүлэх нь түүний хэмжээг нэмэгдүүлдэг цахилгаан дамжуулах чанар. Допанцыг цахиурт хоёр аргаар нэвтрүүлдэг. Хүнд допингийн хувьд эсвэл оруулсан хольцын хэмжээг нарийн хянах шаардлагагүй тохиолдолд диффузийн аргыг ихэвчлэн ашигладаг. Фосфор эсвэл борын тархалтыг ихэвчлэн нэмэлт бодисын уур амьсгалд 1000-аас 1150 ° C-ийн температурт хагас цагаас хэдэн цаг хүртэл явуулдаг. Ионы суулгацын үед цахиурыг өндөр хурдтай допант ионоор бөмбөгддөг. Суулгасан хольцын хэмжээг хэдэн хувийн нарийвчлалтайгаар тохируулах боломжтой; Зарим тохиолдолд нарийвчлал нь чухал байдаг, учир нь транзисторын олз нь суурийн 1 см 2-т суулгасан хольцын атомын тооноос хамаардаг.
Голографид ашигладаг олон төрлийн схемүүдийн дотроос бид зөвхөн заримыг нь авч үзэх болно онцлог шинж чанарууд. Сарнисан сарнисан объектуудын голограммыг олж авах схемийг хамгийн нарийвчлан судалсан. Ийм схемүүдийн нэгийг Зураг дээр үзүүлэв. 13. Энд объектоос ойсон цацраг нь лавлагаа долгионы хамт гэрэл мэдрэмтгий давхарга дээр унадаг.
Олон давхаргат диэлектрик толин тусгалыг лазер туяа задлагч болгон ашиглах нь тохиромжтой бөгөөд тусгалын коэффициентийг лазер туяа тусах өнцгийг өөрчилснөөр өргөн хүрээнд хялбархан өөрчилж болно. Энэ нь цацраг задлагчийг зүгээр л эргүүлэх замаар лавлагаа болон дохионы туяаны энергийн хоорондын шаардлагатай харьцааг тохируулах боломжийг олгож, сулруулагчийг ашиглах үед үүсэх алдагдлаас зайлсхийх боломжийг олгоно.
Эргэдэг толь 1 объектын гэрэлтүүлгийн оновчтой чиглэлийг хялбархан тохируулах боломжийг олгодог бөгөөд 2-р толь нь цацраг задлагчаас голограмм хүртэлх лавлагаа ба дохионы долгионоор дамжин өнгөрөх замыг тэгшитгэх боломжийг олгодог. Эдгээр долгионы хоорондох замын ялгаа нь лазерын цацрагийн когерентийн уртаас бага байх ёстой гэж бид аль хэдийн хэлсэн.
Лавлагаа долгион нь хавтгай фронттой, объект хүртэлх зай нь маш бага байх тохиолдолд Френель голографтай тохирч байна. Энэ тохиолдолд объектын цэг бүрийг голограмм дээр лавлагаа ба дохионы долгионы хоорондох өнцгөөр тодорхойлогддог хувьсах орон зайн давтамжтай дохио хэлбэрээр харуулдаг.
Өмнө дурьдсанчлан, голограмм дээр бичигдсэн орон зайн давтамж нь фото давхаргын нягтралаар хязгаарлагддаг. Гэрэл зургийн давхаргын нягтралд тавигдах шаардлагыг зөөлрүүлэх хүсэл нь Фурье голографид хэрэгждэг бөгөөд лавлагаа долгион нь бөмбөрцөг хэлбэртэй нүүрэн талтай бөгөөд гэрэл мэдрэмтгий давхаргын урд байрлах цэгийн эх үүсвэрээр үүсгэгддэг. объект (Зураг 14). Энд объектын цэг бүрийг голограмм дээр тогтмол орон зайн давтамжтай дохио хэлбэрээр харуулсан бөгөөд энэ нь бага байх тусам лавлагааны долгионы эх үүсвэр хүртэлх зай нь богино байх болно. Өөрөөр хэлбэл, энэ тохиолдолд объектын цэг бүрийн интерференцийн хүрээ хоорондын зай голограммын хавтгайд өөрчлөгддөггүй. Хэрэв та хувирдаг голограммын өмнө линз байрлуулбал үүнийг ойлгоход хялбар болно бөмбөрцөг долгионхавтгай болгон.
Фурье голографийн энэ онцлог нь харьцангуй бага нарийвчлалтай гэрэл зургийн эмульс бүхий голограмм авах боломжийг олгодог. Энэ арга нь ялангуяа буудлага хийхэд тохиромжтой жижиг зүйлс, учир нь объект ба лавлагаа долгионы эх үүсвэрийн хоорондох зай ихсэх тусам орон зайн давтамж нэмэгдэж, зургийн тод байдал буурдаг. Сэргээгдсэн зураг нэгтэй сонирхолтой онцлог: төсөөлөл ба бодит зураг хоёулаа нэг хавтгайд байрладаг бөгөөд тэдгээрийн хооронд байрлах лавлагааны цацрагийн хамт ажиглагддаг. Эдгээр зургууд нь адилхан боловч бие биенээсээ 180° эргүүлсэн.
Хэрэв жишиг долгионы бөмбөрцөг урд талын муруйлтын радиус аажмаар нэмэгдэж, өөрөөр хэлбэл хавтгай лавлагааны долгионы тохиолдол руу ойртвол дахин бүтээгдсэн зургуудын аль нэг нь аажмаар тодорхойгүй болно (фокус алдалтын улмаас) энэ нь Фурье голографаас Френель голограф руу шилжсэн. Зураг дээр. Зураг 15-т завсрын тохиолдлуудын аль нэгнийх нь сэргээн босгосон зургийн гэрэл зургийг Френель голограф руу шилжсэнийг харуулсан байна. Сэргээгдсэн зургуудын нэг нь лавлагааны цацрагийн үүсгэсэн тод толботой хамт энд харагдаж байна. Голограммыг импульсийн бадмаараг лазер ашиглан буулгасан.
Ойсон гэрэлд объектыг буудахаас гадна ихээхэн сонирхолил тод, тунгалаг объектын голограмм үйлдвэрлэх, ялангуяа ил тод байдлаас мэдээллийг бүртгэхийг төлөөлдөг. Зурагт үзүүлсэн шиг лазер туяа нь хоёр цацрагт хуваагдана. 16, нэг цацрагийн зам дээр туг суурилуулсан. Тугны дундуур өнгөрч буй гэрэл нь хуулийн дагуу тархдаг гэдгийг тэмдэглэх нь зүйтэй геометрийн оптикголограмм дээр сүүдэртэй ойролцоо дүрсийг үүсгэдэг. Энэ тохиолдолд голограммын аль ч цэгийн зургийг авч буй объектын талаарх мэдээллийг бүхэлд нь багтаах чадварыг ашигладаггүй бөгөөд сэргээн босгосон зургийг ажиглахдаа голограммыг авахдаа тунгалаг байдлыг гэрэлтүүлэх цацрагийн дагуу нарийн ширтэх шаардлагатай. эс бөгөөс зургийн тод байдал огцом буурна. Энэ дутагдлыг арилгахын тулд тунгалаг байдлыг тархины шилээр гэрэлтүүлдэг бөгөөд газрын шилнээс тунгалаг байдал хүртэлх зай нь хэт том байх ёсгүй, учир нь газрын шилний дараа гэрлийн туяа ялгарч, тунгалаг байдал хүртэлх зай нэмэгдэх тусам гэрэлтүүлэг буурдаг. сүүлийнх нь буурдаг.
Голограммыг буулгах үед объектын эзэлхүүний гүн нь оптик генераторын цаг хугацааны уялдаа холбоогоор тодорхойлогддог гэдгийг бид аль хэдийн тэмдэглэсэн. Одоогийн байдлаар одоо байгаа гелий-неон лазерууд нь голограмм гаргахад хамгийн тохиромжтой бөгөөд тэдгээрийн уялдаа холбоо хэдэн арван сантиметр урттай тул объектын эзэлхүүний гүн нь энэ хэмжээнээс хэтрэхгүй байх ёстой. Гэсэн хэдий ч, хэрэв бид нэг дор хэд хэдэн объектын голограммыг авахыг хүсч байвал, нэг нэгээр нь маш гүнд байрладаг (зохицуулалтын уртаас ихээхэн давсан) бол энэ нь тусгай тунгалаг объектуудыг ашиглан боломжтой болно. Жишээлбэл, Зураг дээр үзүүлсэн гурван объектын диаграммыг авч үзье. 17.
Сигналын туяаг тунгалаг тольны систем ашиглан хуваадаг бөгөөд үүссэн цацраг бүрийг лазерын когерентийн уртаас бага хэмжээний гүнтэй өөрийн бүлэг объектыг гэрэлтүүлэхэд ашигладаг. Толин тусгалуудын зохион байгуулалтыг объект бүрийг гэрлийн туяагаар гэрэлтүүлэх замаар сонгосон бөгөөд гэрэл зургийн хавтан руу хүрэх замын урт нь лавлагааны цацрагийн урттай тэнцүү байх болно. Толин тусгалуудын ил тод байдлыг бүх объектын гэрэлтүүлэг ижил байхаар сонгох ёстой.
Харгалзан үзсэн схем нь үзэгдлийн голограммыг авах боломжийг олгодог их гүнөртөлт бүрт эзлэх хэмжээ. Энэ тохиолдолд лазерын дохионы цацрагийн энерги нь бүх объектыг нэгэн зэрэг гэрэлтүүлдэг. Хэрэв та объектуудын бүлгийг нэг схемээр нэг нэгээр нь гэрэлтүүлж, өөрөөр хэлбэл объект бүрийн голограммыг нэг гэрэл зургийн хавтан дээр дараалан буулгаж авбал өртөх хугацааг багасгаж болно. Үүнийг хийхийн тулд тунгалаг тольны оронд нэг бүрэн тусгалтай толь ашиглах хэрэгтэй бөгөөд үүнийг зөвхөн нэг бүлэг объектыг гэрэлтүүлэх байдлаар байрлуулна.
Зураг дээрх жишээ болгон. 18-д дээрх аргаар олж авсан голограммын виртуал зургуудын зургийг харуулав. Эдгээр гэрэл зургууд нь өөр өөр гүнд анхаарлаа төвлөрүүлж буй камертай тохирч байна. Голограмм нь ойролцоогоор нэг метрийн гүнд байрлах үсэг бүхий шоо дөрвөлжин хэлбэртэй байв. Субъект бүрийн өртөх хугацаа хэдэн секунд байв. Голограммыг 10-ын чадалтай гелий-неон лазер ашиглан буудсан mw(нэг хөндлөн ба уртын олон төрлийн чичиргээтэй) Микрат 900 гэрэл зургийн хавтан дээр.
Их хэмжээний гүнтэй голограмм авах боломжтой хэд хэдэн өөр схем байдаг гэдгийг тэмдэглэх нь зүйтэй.
Эцэст нь хэлэхэд, би голограмм буудах үйл явцын талаар хэдэн үг хэлэх ёстой. Тасралтгүй долгионы лазерын өртөх хугацаа нь секундээс хэдэн минутын хооронд хэлбэлздэг (лазерын хүч, хальсны мэдрэмж, объектын хэмжээ зэргээс хамаарч) чичиргээ нь чухал үүрэг гүйцэтгэдэг. янз бүрийн элементүүдсхемүүд. Хэрэв чичиргээний далайцыг долгионы урттай харьцуулах боломжтой бол энэ нь интерференцийн хэв маягийг "түрхэц" болгож, голограммын чанар муудахад хүргэдэг. Тийм ч учраас голограммыг ихэвчлэн нэлээд том суурь дээр бууддаг бөгөөд хэлхээний элементүүд нь нэлээд хатуу бэхлэгдсэн байдаг. Энэ нь лазер өөрөө хамаарахгүй бөгөөд чичиргээ нь голограммын чанарт төдийлөн нөлөөлдөггүй.
Мэдээжийн хэрэг, голограммыг маш богино хугацаанд буулгах тусам чичиргээний нөлөө багасдаг. Энэ нь импульсийн голографийн үед бүрэн арилдаг бөгөөд өртөх хугацааг лазерын цацрагийн импульсийн үргэлжлэх хугацаагаар тодорхойлдог бөгөөд энэ нь ихэвчлэн 10 -3 -10 -9 байна. сек.
1. Бичлэгийн схем Денисюкийн голограммууд
Ингээд бид явлаа практик курсголографаар. Эхний хичээлүүд нь хамгийн алдартай голографийн схем болох Денисюкийн схемийн ажилтай танилцахад зориулагдсан болно.
Энэ нь гайхах зүйл биш юм, учир нь Денисюкийн схем нь голографийн схемүүдийн хамгийн энгийн нь юм. Гэсэн хэдий ч үүнийг хамгийн өндөр чанартай голограмм бичихэд ашиглаж болно.
Энэхүү схем нь Оросын нэрт эрдэмтэн Юрий Николаевич Денисюкийн нэрээр нэрээ авсан бөгөөд тэрээр далаад оны эхээр тунгалаг гэрэл зургийн хавтан дээр цацруулагч голограмм бичих аргыг зохион бүтээжээ. Өмнө нь голограммыг Leith-Upatnieks аргыг ашиглан тэмдэглэдэг байсан бөгөөд тэдгээрийг ажиглахын тулд лазер шаардлагатай байдаг. Голограммыг энгийн цагаан гэрэлд харахын тулд Денисюк гэрэл зургийн хавтан болон объектыг ижил лазер туяагаар гэрэлтүүлэхийг санал болгов. Энэ нь ил тод, маш өндөр нарийвчлалтай байх ёстой тусгай гэрэл зургийн хавтангуудыг боловсруулах шаардлагатай байв. Асуудлыг амжилттай шийдвэрлэсэн. 
Эхний зураг дээр Денисюкийн голограмм бичлэгийн диаграммыг, хоёр дахь зураг дээр бодит суурилуулалтын зургийг харуулав. 2
Нарийн гэрлийн туяа 1
лазераас 3
толинд удирддаг 4
орон зайн шүүлтүүр рүү 5
, энэ нь цацрагийг хүссэн хэмжээгээр өргөжүүлж, нэгэн зэрэг жигд байдлыг нэмэгдүүлдэг. Өргөтгөсөн цацраг 6
гэрэл зургийн хавтанг гэрэлтүүлдэг 7
болон объект 8
. Лазер гэрэл нь объектоос гэрэл зургийн хавтан дээр урвуу талаас тусдаг.
Гэрэл зургийн хавтангийн хавтгайд хоёр цацраг нийлдэг: лазераас ирж байгаа цацрагийг лавлагаа туяа, объектоос ирвэл дохионы туяа гэж нэрлэдэг. Эдгээр цацрагууд нь интерференцийн хэв маягийг үүсгэдэг бөгөөд үүнийг гэрэл зургийн хавтан дээр тэмдэглэдэг.
Интерференцийн загвар нь 1 микроноос бага хугацаатай гэрлийн эрчмийн хамгийн бага ялгаа юм. Ийм жижиг зургийг бүртгэхийн тулд өртөх үед объект болон гэрэл зургийн хавтанг бүрэн хөдөлгөөнгүй байх шаардлагатай. Тиймээс зөөлөн биетүүд болон амьд биетүүдийг, тухайлбал хүний хөрөг зургийг тасралтгүй долгионы лазер бүхий хэлхээнд бичиж болохгүй.Хоёр долгион нэмэгдэхэд хөндлөнгийн оролцоо ажиглагдаж байна, хэрэв тэдгээр нь уялдаатай байвал, өөрөөр хэлбэл. Эдгээр долгионы хоорондох тогтмол фазын зөрүү, гэрлийн эрчмийн орон зайн өвөрмөц хуваарилалт үүсдэг - интерференцийн загвар. Гэрэл зургийн детекторын хавтан нь үүнийг ээлжлэн гэрэл ба бараан судлууд буюу интерферограмм хэлбэрээр бүртгэдэг.
Үлдэгдэл стрессийг тодорхойлохын тулд ердийн интерферометрийг ашигласан боловч энэ ажлыг зөвхөн сайн тоноглогдсон лабораторид хийж болно: судалж буй объектын гадаргууг тусгайлан бэлтгэх шаардлагатай байсан.
зөв хэлбэр
, тусгай гэрэлтүүлэг, тоног төхөөрөмж. Лазерыг бүтээхэд, i.e. Орон зайн болон цаг хугацааны өндөр уялдаатай цацрагийн эх үүсвэр болох оптик голографи хөгжиж эхлэв - объектоор тархсан гэрлийн долгионыг бүртгэх, сэргээх арга, түүний хэлбэрийн талаархи мэдээллийг (өөрөөр хэлбэл объектын гурван хэмжээст дүрс) дамжуулах арга. Гэрэлтүүлэг, гадаргууг бэлтгэхтэй холбоотой асуудлууд арилсан тул интерферометрийн зарим арга техникийг ихээхэн хялбаршуулсан. Leith-Upatnieks голограммыг бичих үндсэн оптик схемийг Зураг 4-т үзүүлэв. Лазер туяа 1 нь линз 2-оор өргөжиж, тунгалаг толин тусгал 3-аар хоёр хэсэгт хуваагдана. Нэг хэсэг нь лавлагаа цацраг (RL) бөгөөд энэ нь толин тусгалыг дайран өнгөрч, тэр даруй гэрэл зургийн хавтан-детектор дээр унадаг 5. Толин тусгалаас туссан хоёр дахь хэсэг нь объектыг гэрэлтүүлж 4, түүгээр сарнисан, линзээр дамжин өнгөрдөг. 6 мөн детектор дээр унадаг. Энэ бол объектын цацраг (SL) юм.
Зураг 4 -
Схемийн диаграм
Leith-Upatnieks голограммын бичлэгүүд:
1 - лазер; 2 - линз; 3 - тунгалаг толь; 4 - объект; 5 - гэрэл зургийн хавтан илрүүлэгч; 6 - томруулагч горим дахь линз.
Зураг 5 - Ю.Н. Голограммыг бүртгэх бүдүүвч диаграмм. Денисюк.
Ийм схемд голограммыг бүртгэхдээ а их тоо 15 цацруулагч хөндлөнгийн шүүлтүүр шиг ажилладаг давхарга гэж нэрлэгддэг хэсэгчилсэн цацруулагч гадаргуу. 10-12 микрон дундаж зузааныг бүртгэхийн тулд эдгээр давхаргын тоо 50-аас дээш байж болно. Их тооГолограмм дахь хэсэгчилсэн тусгалтай гадаргуу нь тэдгээрийн өндөр спектрийн сонгомол чанарыг тодорхойлдог бөгөөд энэ нь цагаан гэрэлд бичигдсэн зургийг сэргээх боломжийг олгодог. Ийм голограммыг Ю.Н. Денисюк буюу цацруулагч эзэлхүүний голограмм. Үүнийг тэмдэглэх нь зүйтэй алдартай гэрэл зурагЛиппманн бол үндсэндээ Денисюкийн голограммын онцгой тохиолдол юм.
Аль нь маш их өндөр зэрэгтэйнарийвчлал давхцвал цахилгаан соронзон долгион гарч ирнэ. Голограммыг бүртгэх үед орон зайн тодорхой бүсэд хоёр долгион нэмэгддэг: тэдгээрийн нэг нь эх үүсвэрээс шууд ирдэг (лавлагаа долгион), нөгөө нь бичлэгийн объектоос (объект долгион) тусдаг. Зогсож буй хэсэгт цахилгаан соронзон долгионбайрлуулсан (эсвэл бусад бичлэгийн материал) үр дүнд нь энэ хавтан дээр харанхуйлах зурвасын нарийн төвөгтэй загвар гарч ирдэг бөгөөд энэ нь орон зайн энэ бүсэд цахилгаан соронзон энергийн тархалттай (загвар) харагдана. Хэрэв одоо энэ хавтанг лавлагааны ойролцоо долгионоор гэрэлтүүлж байгаа бол энэ долгионыг объектын ойролцоо долгион болгон хувиргах болно. Тиймээс бид бичлэгийн объектоос туссан ижил гэрлийг (янз бүрийн нарийвчлалтайгаар) харах болно.
Гэрлийн эх үүсвэрүүд
Голограмм бичихдээ объект болон лавлагааны долгионы урт (давтамж) нь бие биетэйгээ хамгийн их нарийвчлалтайгаар давхцаж, бүх бичлэгийн хугацаанд өөрчлөгдөхгүй байх нь маш чухал юм (өөрөөр бол бичлэгийг бичлэгт бүртгэхгүй). тодорхой зураг). Үүнийг зөвхөн хоёр нөхцөл хангагдсан тохиолдолд л хийж болно:
- аль аль нь долгион нь нэг эх үүсвэрээс анх гарч байсан
- Энэ эх үүсвэр нь маш тогтвортой долгионы урттай долгион (цацраг) үүсгэдэг.
Хоёр дахь нөхцлийг хангадаг цорын ганц гэрлийн эх үүсвэр нь . Лазерыг зохион бүтээхээс өмнө голографи бараг хөгжөөгүй байв. Өнөөдөр голографи нь лазерын уялдаа холбоонд тавигдах хамгийн хатуу шаардлагуудын нэг юм.
Ихэнхдээ уялдаа холбоо нь ихэвчлэн уялдаа холбоотой урт - ялгаагаар тодорхойлогддог оптик замуудэх үүсвэрээс ижил зайг туулсан долгионы үүсгэсэн интерференцийн загвартай харьцуулахад интерференцийн хэв маягийн тодорхой байдал хоёр дахин буурдаг хоёр долгион. Төрөл бүрийн лазерын хувьд когерентийн урт нь хэдэн миллиметрээс (гагнуур хийх, зүсэх болон энэ параметрийг шаарддаггүй бусад хэрэглээнд зориулагдсан өндөр чадалтай лазерууд) хэдэн арван метр (тусгай, нэг давтамжийн лазер гэж нэрлэдэг) хүртэл байж болно. уялдаа).
Голографийн түүх
Анхны голограммыг нягтралыг нэмэгдүүлэх туршилтын үеэр (лазер зохион бүтээхээс нэлээд өмнө) жилд олж авсан. Тэрээр мөн "голограф" гэдэг үгийг өөрөө зохиож, объектын оптик шинж чанарыг бүрэн бүртгэхийг онцолсон. Харамсалтай нь түүний голограмм өөр байсан чанар муутай. Тохиромжтой гэрлийн эх үүсвэргүйгээр өндөр чанартай голограмм авах боломжгүй юм.
Leith-Upatnieks тэмдэглэгээний схем
Энэхүү бичлэгийн схемд лазер туяа нь тусгай төхөөрөмж, хуваагч (хамгийн энгийн тохиолдолд ямар ч шил нь хуваагч болж чаддаг) хоёр хуваагддаг. Үүний дараа туяаг линз ашиглан өргөжүүлж, толин тусгал ашиглан объект болон хавтан руу чиглүүлнэ. Хоёр долгион (объект ба лавлагаа) нэг талаас хавтан дээр унадаг. Энэхүү бичлэгийн схемийн тусламжтайгаар дамжуулах голограмм үүсдэг бөгөөд үүнийг сэргээхэд маш бага долгионы урттай гэрлийн эх үүсвэр шаардлагатай болно ( монохром цацраг), хамгийн тохиромжтой нь -.
Денисюкийн бичлэгийн схем
Энэ схемд лазер туяаг өргөжүүлж, чиглүүлдэг. Түүгээр дамжин өнгөрөх цацрагийн хэсэг нь объектыг гэрэлтүүлдэг. Объектоос ойсон гэрэл нь объектын долгион үүсгэдэг. Эндээс харахад объект болон лавлагаа долгион нь янз бүрийн талаас хавтан дээр унадаг. Энэхүү схемд цацруулагч голограмм бүртгэгдсэн бөгөөд энэ нь тасралтгүй спектрээс нарийн хэсгийг (хэсгүүдийг) бие даан хайчилж, зөвхөн үүнийг тусгасан болно. Үүний ачаар голограмм дүрс нь энгийн цагаан гэрэл эсвэл чийдэн дээр харагдаж байна (өгүүллийн эхэнд байгаа зургийг үзнэ үү). Эхэндээ голограмм нь бүртгэгдсэн долгионы уртыг хайчилж авдаг (гэхдээ голограммыг боловсруулах, хадгалах явцад зузаан нь өөрчлөгдөж, долгионы урт нь бас өөрчлөгддөг) бөгөөд энэ нь нэг объектын гурван голограммыг нэг дор бүртгэх боломжийг олгодог. хавтан, лазерын тусламжтайгаар эцэст нь нэг өнгийн голограммыг олж авдаг бөгөөд энэ нь объектыг өөрөөс нь ялгах бараг боломжгүй юм.
Энэ схем нь туйлын энгийн байдлаар тодорхойлогддог бөгөөд хэрэглээний тохиолдолд (маш жижиг хэмжээтэй, ашиглахгүйгээр салах цацраг үүсгэдэг) зөвхөн нэг лазер, лазер, хавтан, объектыг бэхэлсэн зарим суурь болгон багасгадаг. Сонирхогчдын голограмм бичихэд яг эдгээр схемүүдийг ашигладаг.
Фото материал
Голографи нь гэрэл зургийн материалын нарийвчлалыг маш их шаарддаг. Загварын хоёр максимумын хоорондох зай нь лазерын долгионы урттай ижил дараалалтай, сүүлийнх нь ихэвчлэн 633 (гели-неон) эсвэл 532 (хоёр дахь гармоник лазер) нанометр байдаг. Тиймээс энэ утга нь 0.0005 мм байна. Интерференцийн хэв маягийн тодорхой дүрсийг олж авахын тулд миллиметрт 3000 (Лейт-Упатниекс) -ээс 5000 (Денисюк) хүртэлх шугамтай гэрэл зургийн хавтан шаардлагатай байв.
Голограмм бичих гол гэрэл зургийн материал нь уламжлалт мөнгөн бромид дээр суурилсан тусгай гэрэл зургийн хавтан юм. Тусгай нэмэлтүүд болон хөгжлийн тусгай механизмын ачаар нэг миллиметрт 5000-аас дээш шугамын нарийвчлалыг олж авах боломжтой байсан ч энэ нь хавтангийн маш бага мэдрэмж, нарийн спектрийн хүрээ (лазерын цацрагт яг тохирсон) зардлаар ирдэг. ). Хавтануудын мэдрэмж нь маш бага тул тэдгээрийг хэдхэн секундын турш шулуун шугамын дагуу байрлуулж болно. нарны гэрэлөртөх эрсдэлгүй.
Нэмж дурдахад, заримдаа бихроматжуулсан желатин дээр суурилсан гэрэл зургийн хавтанг ашигладаг бөгөөд тэдгээр нь илүү өндөр нарийвчлалтай бөгөөд маш тод голограммыг бичих боломжийг олгодог (туссан гэрлийн 90 хүртэлх хувь нь зураг болгон хувиргадаг), гэхдээ тэдгээр нь бүр бага мэдрэмжтэй байдаг. зөвхөн тухайн бүсэд мэдрэмтгий байдаг богино долгион(цэнхэр, бага хэмжээгээр спектрийн ногоон хэсгүүд).
Асаалттай одоогоорДэлхий дээр голографийн гэрэл зургийн хавтанг үйлдвэрлэдэг ганцхан (хэд хэдэн жижиг үйлдвэрээс бусад) үйлдвэрлэдэг - Оросын "Славич компани".
Зарим бичлэгийн схемүүд нь бага нарийвчлалтай ялтсууд дээр, тэр ч байтугай нэг миллиметрт 100 мөрийн нарийвчлалтай энгийн гэрэл зургийн хальсан дээр ч бичих боломжийг олгодог боловч эдгээр схемүүд нь маш их хязгаарлалттай байдаг бөгөөд энэ нь тийм биш юм. өндөр чанартайзургууд.
Сонирхогчдын голограф
Дээр дурдсанчлан, лазер диодыг уялдаатай гэрлийн эх үүсвэр болгон ашиглах үед Денисюкийн схем нь маш энгийн бөгөөд энэ нь тусгай төхөөрөмж ашиглахгүйгээр гэртээ ийм голограмм бичих боломжтой болсон.
Голограмм бичихийн тулд лазер, гэрэл зургийн хавтан (ихэвчлэн PFG-03M) болон бичлэгийн объектыг бэхлэх тодорхой хүрээ үүсгэхэд хангалттай. Загварт тавигдах цорын ганц ноцтой шаардлага бол хамгийн бага чичиргээ юм. Суурилуулалтыг чичиргээ сааруулагч тулгуур дээр суурилуулсан байх ёстой бөгөөд өртөхөөс хэдхэн минутын өмнө та угсралтын явцад хүрч болохгүй (ихэвчлэн өртөлтийг суурилуулалтанд механикаар холбогдоогүй дэлгэцээр нээж, хаах замаар хэмждэг; ; хамгийн энгийн тохиолдолд та зүгээр л гартаа барьж болно).
Сонирхогчдын голограф нь хямд бөгөөд бэлэн хагас дамжуулагч лазерыг ашигладаг.
- лазер заагч
- лазер модулиуд
- тусдаа лазер диодууд
Лазер заагч нь хэрэглэхэд хамгийн хялбар бөгөөд хямд үнэтэй уялдаатай гэрлийн эх үүсвэр юм. Та бараг хаана ч хамаагүй бага мөнгөөр худалдаж авч болно. Цацрагыг төвлөрүүлдэг линзийг тайлж эсвэл хөрөөсний дараа заагч нь гар чийдэн шиг гэрэлтэж эхэлдэг (түүний толбо нь нэг чиглэлд сунасан байхаас бусад нь) гэрэл зургийн хавтан болон түүний ард байрлах дүр зургийг гэрэлтүүлэх боломжийг олгодог. Та зүгээр л товчлуурыг асаалттай байдалд ямар нэгэн байдлаар (жишээлбэл, хувцасны хавчаараар) бэхлэх хэрэгтэй. Заагчуудын сул тал нь тэдний урьдчилан таамаглах боломжгүй чанар, шинэ батерейг байнга худалдаж авах хэрэгцээг агуулдаг.
Илүү дэвшилтэт эх үүсвэр нь лазер модуль бөгөөд фокусын линзийг дахин тайлах эсвэл хөрөөдөх шаардлагатай. Заагчаас ялгаатай нь модуль нь доторх батерейгаар биш харин батерейгаар тэжээгддэг гадаад эх үүсвэр, энэ нь тогтворжсон 3V цахилгаан хангамж байж болно. Лазер модуль шиг ийм цахилгаан хангамжийг ихэвчлэн радио эд ангиудын дэлгүүрүүдэд харьцангуй бага мөнгөөр зардаг. Бага батерей байхгүй нь тогтвортой ажиллахад хувь нэмэр оруулдаг. Дүрмээр бол лазер модулиудыг заагчаас илүү сайн хийдэг боловч тэдгээрийн уялдаа холбоог урьдчилан таамаглах аргагүй юм.
Эцэст нь хэлэхэд, лазерын бие даасан диодууд нь ажиллахад хамгийн хэцүү гэрлийн эх үүсвэр юм. Модулиуд болон заагчаас ялгаатай нь тэдгээр нь суурилуулсан цахилгаан хангамжгүй тул та нэгийг нь угсарч эсвэл худалдаж авах хэрэгтэй болно (сүүлийнх нь маш үнэтэй). Баримт нь лазер диодууд нь дүрмээр бол бүрэн стандарт бус тэжээлийн хүчдэлийг ашигладаг, жишээлбэл 1.8V, 2.7V гэх мэт. Үүнээс гадна тэдний хувьд илүү чухал зүйл бол тэжээлийн хүчдэл биш харин гүйдэл юм. Хамгийн энгийн блокЦахилгаан хангамж нь миллиамперметр, хувьсах резистор, стандарт 3-5V тогтворжуулсан тэжээлийн эх үүсвэрээс бүрдэнэ. Үүнээс гадна, лазер диод нь өөрөө хөргөх чадваргүй, радиатор дээр суурилуулсан байх ёстой. Сонирхогчдын голографид ашигладаг диодын дулааны хүч нь хэдэн зуун милливаттаас хэтрэхгүй тул хамгийн бага хэмжээтэй радиатор хангалттай боловч радиатор нь илүү тогтвортой байх тусам температурын тогтвортой байдал, уялдаа холбоо нь шууд хамаардаг.
Дээр дурдсанчлан заагч ба модулиудын уялдаа холбоог урьдчилан таамаглах аргагүй, учир нь Энэ параметр нь тэдний ердийн хэрэглээнд чухал биш юм. Өндөр уялдаатай жишээтэй тулгарахаасаа өмнө хэд хэдэн модуль/заагч худалдаж авах шаардлагатай болж магадгүй юм. Бүртгэгдсэн голограммаас уялдаа холбоо хангалтгүй байгааг та ойлгож болно: хэрэв энэ нь эргэлдэж байх үед хөдөлдөг онцлог судалтай бол лазер нь хэд хэдэн долгионы уртыг үүсгэдэг бөгөөд түүний уялдаа холбоо бага байдаг.
Лазер диодын хувьд байдал мэдэгдэхүйц дээрдсэн. Нэгдүгээрт, хэрэв диод нь хэвийн ажиллах горимд ялгарах спектр муутай (жишээ нь, бага уялдаатай) байвал түүгээр дамжих гүйдлийг бага зэрэг бууруулах эсвэл нэмэгдүүлэх замаар сайн спектрийг олж авахыг оролдож болно. Хоёрдугаарт, зарим диодыг өндөр уялдаатай байх шаардлагыг харгалзан үйлдвэрлэгч үйлдвэрлэдэг. Эдгээр нь нэг уртааш горимтой лазер (Single longitudinal mode) эсвэл нэг давтамжийн лазер юм. Тэдний уялдаа холбоотой урт нь нэг метрээс давсан бөгөөд энэ нь сонирхогчдын голографийн хэрэгцээнээс ихээхэн давж гардаг. Түүнээс гадна ийм лазерын үнэ хэдэн арван доллараас эхэлдэг бөгөөд энэ нь ихэнх сонирхогчдын хувьд боломжийн байдаг. Ялангуяа ийм лазер диодыг Opnext компани Hitachi-тай хамтран үйлдвэрлэдэг.
Хамгийн их хуваарилалт төрөл бүрийн програмуудбүхий улаан хагас дамжуулагч лазер хүлээн авсан долгионы урт 650нм. Эдгээр ижил лазеруудыг хүлээн авсан хамгийн их хуваарилалтсонирхогчийн голографид. Тэд хямд үнэ, нэлээд өндөр хүч чадлаараа ялгагдана, нүдний мэдрэмж (мөн Денисюкийн голограммыг бичихэд ашигладаг PFG-03M гэрэл зургийн хавтан) энэ долгионы уртад маш өндөр байдаг. Голографид бага түгээмэл тохиолддог зүйл бол 655-665 нм долгионы урттай лазер юм. Гэрэл зургийн хавтангийн (мөн нүд) энэ хүрээний мэдрэмж нь 650 нм-ээс мэдэгдэхүйц (ойролцоогоор 2 дахин) бага байдаг боловч ийм лазерууд ижил үнээр хэд дахин өндөр хүч чадалтай байдаг. 635 нм лазер нь бүр бага тархсан. Тэдний спектр нь улаан Хэ-Не лазерын (633 нм) спектртэй маш ойрхон бөгөөд гэрэл зургийн хавтанг хурцалж өгдөг бөгөөд энэ нь хамгийн их мэдрэмжийг баталгаажуулдаг (нүдний мэдрэмж нь 650 нм-ээс хоёр дахин өндөр байдаг). Гэсэн хэдий ч эдгээр лазерууд байдаг өндөр үнэ, үр ашиг багатай, өндөр чадалтай байх нь ховор. Нэмж дурдахад, эдгээр лазеруудын туйлшрал нь урт долгионы урттай лазерын туйлшралд перпендикуляр байдаг боловч энэ нь давуу тал ч биш, сул тал ч биш, шилний гэрлийн тусгалыг хамгийн бага байлгахын тулд лазер суурилуулахдаа үүнийг анхаарч үзэх хэрэгтэй. гэрэл зургийн хавтан.
Холбоосууд
- Голографи - Виртуал галерей- ТУХН-ийн голографийн талаархи хамгийн том вэбсайт
