Metoda më e zakonshme dhe e përdorur gjerësisht për regjistrimin e imazheve të objekteve është fotografia. Në fotografi, shpërndarja e intensitetit të valëve të dritës regjistrohet në një projeksion dy-dimensional të imazhit të një objekti në rrafshin e fotografisë.
Prandaj, pa marrë parasysh se nga cili kënd e shikojmë fotografinë, ne nuk shohim kënde të reja. Ne gjithashtu nuk mund të shohim objekte të vendosura në sfond dhe të fshehura nga ata përpara. Perspektiva në një fotografi është e dukshme vetëm nga ndryshimi madhësive relative objektet dhe qartësia e imazheve të tyre.
Holografia është një nga arritjet e jashtëzakonshme shkenca moderne dhe teknologjisë. Emri vjen nga fjalë greke holos - i plotë dhe grafo - shkrim, që do të thotë regjistrim i plotë imazhe.
Holografia është thelbësisht e ndryshme nga fotografia konvencionale në atë që materiali i ndjeshëm ndaj dritës regjistron jo vetëm intensitetin, por edhe fazën e valëve të dritës të shpërndara nga objekti dhe që bartin. informacion të plotë rreth tij strukturë tredimensionale. Si një mjet për të shfaqur realitetin, një hologram ka një veti unike: ndryshe nga fotografia, e cila krijon imazh i sheshtë, imazhi holografik mund të riprodhojë një kopje të saktë tre-dimensionale të objektit origjinal. Hologramet moderne vërehen kur ndriçohen nga burime konvencionale të dritës dhe vëllimi i plotë në kombinim me saktësinë e lartë të paraqitjes së teksturës së sipërfaqes siguron një efekt të plotë të pranisë.
Holografia bazohet në dy dukuritë fizike- difraksioni dhe interferenca e valëve të dritës.
Ideja fizike është që kur dy rreze drite mbivendosen, në kushte të caktuara, shfaqet një model ndërhyrjeje, domethënë, maksimumi dhe minimumi i intensitetit të dritës shfaqen në hapësirë. Në mënyrë që ky model ndërhyrje të jetë i qëndrueshëm gjatë kohës së kërkuar për vëzhgim dhe për t'u regjistruar, dy valët e dritës duhet të koordinohen në hapësirë dhe kohë. Valë të tilla konsistente quhen koherente.
Rezultati i shtimit të dy valë koherente do të jetë gjithmonë një valë në këmbë. Kjo do të thotë, modeli i ndërhyrjes do të jetë i qëndrueshëm me kalimin e kohës. Ky fenomen qëndron në themel të prodhimit dhe rindërtimit të hologrameve.
Burimet konvencionale të dritës nuk kanë një shkallë të mjaftueshme koherence për t'u përdorur në holografi. Kjo është arsyeja pse vendimtare për zhvillimin e saj ishte shpikja në 1960 e optike gjenerator kuantik ose një lazer - një burim i mahnitshëm rrezatimi që ka shkallën e nevojshme të koherencës dhe mund të lëshojë rreptësisht një gjatësi vale.
Dennis Gabor, duke studiuar problemin e regjistrimit të imazheve, doli me një ide të mrekullueshme. Thelbi i zbatimit të tij është si më poshtë. Nëse trau dritë koherente ndani në dysh dhe ndriçoni objektin e regjistruar vetëm me një pjesë të rrezes, duke e drejtuar pjesën e dytë në pllakën fotografike, atëherë rrezet e reflektuara nga objekti do të ndërhyjnë në rrezet që bien drejtpërdrejt në pllakë nga burimi i dritës. Rrezja e dritës që bie në pllakë quhet mbështetëse, dhe rrezja reflektohet ose kaloi nëpër objekt subjekt. Duke marrë parasysh që këto rreze janë marrë nga i njëjti burim rrezatimi, mund të jeni të sigurt se ato janë koherente. Një regjistrim fotografik i modelit të ndërhyrjes së një valë objekti dhe një valë referimi ka vetinë e rivendosjes së imazhit të një objekti nëse vala e referencës drejtohet përsëri në një regjistrim të tillë. ato. Kur fotografia e regjistruar në pllakë ndriçohet nga rrezja e referencës, imazhi i objektit do të rikthehet, i cili vizualisht nuk mund të dallohet nga ai real. Nëse shikoni nëpër pjatën poshtë kënde të ndryshme, ju mund të vëzhgoni imazhin e objektit në perspektivë me anët e ndryshme. Sigurisht, një pjatë fotografike e marrë në një mënyrë kaq të mrekullueshme nuk mund të quhet fotografi. Ky është një hologram.
Në vitin 1962, I. Leith dhe J. Upatnieks morën hologramet e para transmetuese të objekteve vëllimore të bëra duke përdorur një lazer. Një rreze rrezatimi koherent lazer drejtohet në një pasqyrë të tejdukshme, me ndihmën e së cilës fitohen dy rreze - një rreze objekti dhe një rreze referimi. Rrezja e referencës drejtohet drejtpërdrejt në pllakën fotografike. Rrezja e objektit ndriçon objektin, hologrami i të cilit regjistrohet. Rrezja e dritës e reflektuar nga objekti - rrezja e objektit - godet pllakën fotografike. Në rrafshin e pllakës, dy rreze - objekti dhe trarët e referencës - formojnë një model ndërhyrës kompleks, i cili, për shkak të koherencës së dy rrezeve të dritës, mbetet i pandryshuar në kohë dhe përfaqëson një imazh. valë në këmbë. Mbetet vetëm ta regjistrojmë atë në mënyrën e zakonshme fotografike. Modeli i ndërhyrjes që rezulton është një imazh i koduar që përshkruan objektin ashtu siç është i dukshëm nga të gjitha pikat e pllakës fotografike. Ky imazh ruan informacione si për amplituda ashtu edhe për fazën e valëve të reflektuara nga objekti.
Nëse një hologram regjistrohet në një medium të caktuar vëllimor, atëherë modeli i valës së qëndrueshme që rezulton riprodhon pa mëdyshje jo vetëm amplituda dhe fazën, por edhe përbërje spektrale rrezatimi i regjistruar në të. Kjo rrethanë ishte baza për krijimin e hologrameve tredimensionale (vëllimore). Funksionimi i hologrameve volumetrike bazohet në efektin e difraksionit Bragg: si rezultat i ndërhyrjes së valëve që përhapen në emulsioni i trashë, formohen plane, të ndriçuara nga drita me intensitet më të lartë.
Pasi të zhvillohet hologrami, në rrafshet e ekspozuara formohen shtresa të nxirjes. Si rezultat i kësaj krijohen të ashtuquajturat aeroplanë Bragg, të cilët kanë vetinë të reflektojnë pjesërisht dritën.
ato. në emulsion krijohet një model interference tredimensionale.
Një hologram i tillë me shtresë të trashë siguron rindërtim efektiv të valës së objektit, me kusht që këndi i rënies së rrezes së referencës të mbetet i pandryshuar gjatë regjistrimit dhe rindërtimit. Gjithashtu nuk lejohet ndryshimi i gjatësisë së valës së dritës gjatë restaurimit. Ky selektivitet i një hologrami transmetimi vëllimor bën të mundur regjistrimin e deri në disa dhjetëra imazhe në një pjatë, duke ndryshuar përkatësisht këndin e rënies së rrezes së referencës gjatë regjistrimit dhe rindërtimit.
Kur rindërtoni një hologram vëllimor, në kontrast me hologramet e transmetimit të sheshtë, formohet vetëm një imazh për shkak të reflektimit të rrezes së rindërtimit nga hologrami në vetëm një drejtim, të përcaktuar nga këndi Bragg.
Hologramet vëllimore reflektuese regjistrohen duke përdorur një skemë të ndryshme. Ideja e krijimit të këtyre hologrameve i përket Yu.N. Denisyuk. Prandaj, hologramet e këtij lloji njihen me emrin e krijuesit të tyre.
Rrezet e dritës së referencës dhe objektit formohen duke përdorur një ndarës dhe drejtohen përmes një pasqyre në pllakë nga të dyja anët. Vala e objektit ndriçon pllakën fotografike nga ana e shtresës së emulsionit dhe vala e referencës ndriçon pllakën fotografike nga ana e nënshtresës së qelqit. Në kushte të tilla regjistrimi, aeroplanët Bragg ndodhen pothuajse paralel me rrafshin e pllakës fotografike. Kështu, trashësia e shtresës foto mund të jetë relativisht e vogël.
9.4. Elementet e qarqeve të integruara.
Fillimi i formularit
QARK I INTEGRUAR(IC), një qark mikroelektronik i formuar në një pllakë të vogël (kristalore ose "çip") material gjysmëpërçues, zakonisht silic, i cili përdoret për kontroll goditje elektrike dhe forcimin e saj. Një IC tipik përbëhet nga shumë komponentë mikroelektronikë të ndërlidhur, të tillë si transistorët, rezistorët, kondensatorët dhe diodat, të prodhuara në shtresën sipërfaqësore të çipit. Madhësitë e kristaleve të silikonit variojnë nga afërsisht 1.3 x 1.3 mm deri në 13 x 13 mm. Përparimet në fushën e qarqeve të integruara kanë çuar në zhvillimin e teknologjive të qarqeve të integruara në shkallë të gjerë dhe shumë të madhe (LSI dhe VLSI). Këto teknologji bëjnë të mundur prodhimin e IC-ve, secila prej të cilave përmban mijëra qarqe: një çip i vetëm mund të ketë më shumë se 1 milion komponentë Qarqet e integruara kanë një sërë avantazhesh ndaj paraardhësve të tyre - qarqet që janë montuar nga komponentë individualë të montuar në një. shasi. IC-të janë më të vogla, më të shpejta dhe më të besueshme; Ata janë gjithashtu më të lirë dhe më pak të ndjeshëm ndaj dështimit të shkaktuar nga dridhjet, lagështia dhe plakja. Miniaturizimi qarqet elektronike u bë e mundur falë veti të veçanta gjysmëpërçuesit. Një gjysmëpërçues është një material që ka përçueshmëri (përçueshmëri) elektrike shumë më të madhe se një dielektrik si qelqi, por dukshëm më pak se përçuesit si bakri. NË rrjetë kristali ka shumë pak material gjysmëpërçues siç është silikoni i disponueshëm në temperaturën e dhomës elektrone të lira për të siguruar përçueshmëri të konsiderueshme. Prandaj, gjysmëpërçuesit e pastër kanë përçueshmëri të ulët. Sidoqoftë, futja e një papastërtie përkatëse në silikon e rrit atë përçueshmëri elektrike. Dopantët futen në silikon duke përdorur dy metoda. Për doping të rëndë ose në rastet kur kontrolli i saktë i sasisë së papastërtisë së futur nuk është i nevojshëm, zakonisht përdoret metoda e difuzionit. Difuzioni i fosforit ose borit zakonisht kryhet në një atmosferë të një dopanti në temperatura midis 1000 dhe 1150 C për nga gjysmë ore deri në disa orë. Në implantimin e joneve, silikoni bombardohet me jone dopante me shpejtësi të lartë. Sasia e papastërtisë së implantuar mund të rregullohet me një saktësi prej disa përqind; saktësia në disa raste është e rëndësishme, pasi fitimi i tranzistorit varet nga numri i atomeve të papastërtive të implantuara për 1 cm 2 bazë.
Ndër shumëllojshmërinë e gjerë të skemave të përdorura në holografi, ne do të shqyrtojmë vetëm disa që kanë tipare karakteristike. Skemat për marrjen e hologrameve të objekteve që shpërndahen në mënyrë difuze janë studiuar në detaje. Një nga skemat e tilla është paraqitur në Fig. 13. Këtu, rrezatimi i reflektuar nga objekti bie në shtresën fotosensitive së bashku me valën e referencës.
Është i përshtatshëm për të përdorur një pasqyrë dielektrike me shumë shtresa si një ndarës rreze lazer, koeficienti i reflektimit të së cilës mund të ndryshohet lehtësisht në një gamë të gjerë duke ndryshuar këndin e incidencës së rrezes lazer. Kjo ju lejon të vendosni raportin e kërkuar midis energjive të rrezeve të referencës dhe sinjalit duke rrotulluar thjesht ndarësin e rrezeve dhe të shmangni humbjet që ndodhin kur përdorni zbutës.
Pasqyrë rrotulluese 1 e bën të lehtë vendosjen e drejtimit optimal të ndriçimit të objektit, dhe pasqyra 2 shërben për të barazuar shtigjet që përshkojnë valët referuese dhe sinjalizuese nga ndarësi i rrezes deri te hologrami. Ne kemi thënë tashmë se ndryshimi i rrugës midis këtyre valëve duhet të jetë më i vogël se gjatësia e koherencës së rrezatimit lazer.
Rasti kur vala e referencës ka një front të sheshtë dhe distanca me objektin është mjaft e vogël, korrespondon me holografinë Fresnel. Çdo pikë e objektit në këtë rast shfaqet në hologram në formën e një sinjali me një frekuencë hapësinore të ndryshueshme, e cila përcaktohet nga këndi midis valëve të referencës dhe sinjalit.
Siç u tregua tashmë, frekuenca hapësinore që regjistrohet në hologram është e kufizuar nga rezolucioni i shtresës fotografike. Dëshira për të zbutur kërkesat për rezolucionin e shtresës fotografike realizohet në holografinë Furier, ku vala e referencës ka një ballë sferike dhe krijohet nga një burim pikësor, i cili ndodhet përballë shtresës fotosensitive në të njëjtën distancë me objekt (Fig. 14). Këtu, çdo pikë e objektit shfaqet në hologram në formën e një sinjali me një frekuencë hapësinore konstante, e cila është më e ulët, aq më e shkurtër është distanca e tij nga burimi i valës referuese. Me fjalë të tjera, në këtë rast, hendeku midis skajeve të ndërhyrjes për secilën pikë të objektit nuk ndryshon në planin hologram. Kjo është e lehtë për t'u kuptuar nëse vendosni një lente përpara hologramit që transformohet valë sferike në ato të sheshta.
Kjo veçori e holografisë Fourier bën të mundur marrjen e hologrameve me emulsione fotografike që kanë një rezolucion relativisht të ulët. Kjo metodë është veçanërisht e përshtatshme për të shtënat sende të vogla, meqenëse me rritjen e distancës ndërmjet objektit dhe burimit të valës së referencës, rritet frekuenca hapësinore dhe zvogëlohet shkëlqimi i figurës. Imazhi i restauruar ka një tipar interesant: të dyja imazhet, imagjinare dhe reale, ndodhen në të njëjtin rrafsh dhe vërehen së bashku me rrezen e referencës, e cila ndodhet midis tyre. Këto imazhe janë të njëjta, por të kthyera 180° në raport me njëra-tjetrën.
Nëse rrezja e lakimit të pjesës së përparme sferike të valës së referencës rritet gradualisht, d.m.th., afrohet më shumë me rastin e një valë referimi të rrafshët, atëherë një nga imazhet e rindërtuara gradualisht bëhet më pak e qartë (për shkak të defokusimit), që korrespondon me kalimi nga holografia Fourier në holografinë Fresnel. Në Fig. Figura 15 tregon një fotografi të imazhit të rindërtuar për një nga rastet e ndërmjetme, duke ilustruar kalimin në holografinë Fresnel. Një nga imazhet e rindërtuara është e dukshme këtu, së bashku me pikën e ndritshme të krijuar nga rrezja e referencës. Hologrami u filmua duke përdorur një lazer rubin të pulsuar.
Përveç gjuajtjes së objekteve në dritën e reflektuar, interes të konsiderueshëm paraqet prodhimin e hologrameve të objekteve transparente dhe të tejdukshme, veçanërisht për regjistrimin e informacionit nga transparenca. Rrezja lazer ndahet në dy rreze siç tregohet në Fig. 16, dhe një flamur është instaluar në shtegun e njërit prej trarëve. Duhet të theksohet se drita që kalon nëpër bander përhapet sipas ligjeve optika gjeometrike dhe formon një imazh në hologram që është afër një hije. Në këtë rast, aftësia e çdo pike të hologramit për të përmbajtur informacion për të gjithë subjektin nuk përdoret, dhe kur vëzhgoni imazhin e rindërtuar, është e nevojshme të shikoni rreptësisht përgjatë rrezes që ndriçon transparencën gjatë shkrepjes së hologramit, pasi përndryshe shkëlqimi i figurës bie ndjeshëm. Për të eliminuar këtë pengesë, transparenca ndriçohet përmes xhamit të trurit dhe distanca nga xhami i bluar në transparencë nuk duhet të jetë shumë e madhe, pasi pas xhamit të bluar rrezja e dritës bëhet divergjente dhe me rritjen e distancës nga transparenca, ndriçimi. nga kjo e fundit zvogëlohet.
Ne kemi vërejtur tashmë se thellësia e vëllimit të objekteve gjatë xhirimit të hologrameve përcaktohet nga koherenca kohore e gjeneratorëve optikë. Lazerët ekzistues të helium-neonit, të cilët janë më të përshtatshëm për prodhimin e hologrameve, kanë një gjatësi koherence prej disa dhjetëra centimetrash, dhe për këtë arsye thellësia e vëllimit të objekteve nuk duhet të kalojë këtë vlerë. Sidoqoftë, nëse duam të marrim një hologram të disa objekteve në të njëjtën kohë, të vendosura njëri pas tjetrit në një thellësi të madhe (duke tejkaluar ndjeshëm gjatësinë e koherencës), atëherë kjo bëhet e mundur duke përdorur ato speciale të tejdukshme. Si shembull, merrni parasysh diagramin për tre objekte të paraqitura në Fig. 17.
Rrezja e sinjalit ndahet duke përdorur një sistem pasqyrash të tejdukshme dhe secila prej rrezeve që rezultojnë përdoret për të ndriçuar grupin e vet të objekteve që kanë një thellësi vëllimi më të vogël se gjatësia e koherencës lazer. Rregullimi i pasqyrave zgjidhet në atë mënyrë që çdo grup objektesh të ndriçohet nga një rreze drite, gjatësia e shtegut të së cilës deri në pllakën fotografike do të ishte e barabartë me gjatësinë e shtegut të rrezes së referencës. Transparenca e pasqyrave duhet të zgjidhet në mënyrë që ndriçimi i të gjitha objekteve të jetë i njëjtë.
Skema e konsideruar bën të mundur marrjen e një hologrami të një skene me thellësi e madhe vëllimi për ekspozim. Në këtë rast, energjia e rrezes së sinjalit lazer ndriçon të gjitha objektet në të njëjtën kohë. Mund ta zvogëloni kohën e ekspozimit nëse ndriçoni grupe objektesh një nga një në të njëjtën skemë, domethënë, shkrepni holograme të secilit objekt në mënyrë sekuenciale në të njëjtën pllakë fotografike. Për ta bërë këtë, në vend të pasqyrave të tejdukshme, duhet të përdorni një pasqyrë plotësisht reflektuese, duke e pozicionuar çdo herë në atë mënyrë që të ndriçohet vetëm një grup objektesh.
Si ilustrim në Fig. 18 tregon fotografi të imazheve virtuale të hologramit të marra me metodën e mësipërme. Këto fotografi korrespondojnë me fokusimin e kamerës në thellësi të ndryshme. Hologrami kapi kube me shkronja të vendosura në një thellësi prej rreth një metër. Koha e ekspozimit për çdo subjekt ishte disa sekonda. Hologrami u filmua duke përdorur një lazer helium-neoni me fuqi 10 mw(me një tërthor dhe shumë lloje dridhjesh gjatësore) në një pllakë fotografike Mikrat 900.
Duhet të theksohet se ka një sërë skemash të tjera që bëjnë të mundur marrjen e hologrameve me një thellësi të madhe vëllimi.
Si përfundim, më duhet të them disa fjalë për procesin e xhirimit të hologrameve. Meqenëse koha e ekspozimit me lazer me valë të vazhdueshme varion nga fraksionet e sekondës në disa minuta (në varësi të fuqisë së lazerit, ndjeshmërisë së filmit dhe madhësisë së objektit), dridhja luan një rol të rëndësishëm. elemente të ndryshme skemat. Nëse amplituda e vibrimit është e krahasueshme me gjatësinë e valës, kjo çon në "njollosje" të modelit të ndërhyrjes dhe përkeqësim të cilësisë së hologramit. Kjo është arsyeja pse hologramet zakonisht shkrepen në një bazë mjaft masive, dhe elementët e qarkut janë fiksuar mjaft të ngurtë. Kjo nuk vlen për vetë lazerin, dridhjet e të cilit nuk ndikojnë ndjeshëm në cilësinë e hologrameve.
Natyrisht, me një kohë shumë të shkurtër të shkrepjes së një hologrami, ndikimi i dridhjeve zvogëlohet. Eliminohet plotësisht në rastin e holografisë pulsuese, kur koha e ekspozimit përcaktohet nga kohëzgjatja e pulsit të rrezatimit lazer, i cili zakonisht qëndron brenda 10 -3 -10 -9. sek.
1. Skema e regjistrimit hologramet e Denisyukut
Pra, ja ku shkojmë kurs praktik me holografi. Mësimet e para do t'i kushtohen njohjes me punën në skemën Denisyuk - skema holografike më e njohur.
Dhe kjo nuk është për t'u habitur, sepse skema e Denisyuk është më e thjeshta nga skemat holografike. Megjithatë, mund të përdoret për të regjistruar holograme të cilësisë më të lartë.
Skema mori emrin e saj pas shkencëtarit të famshëm rus - Yuri Nikolaevich Denisyuk, i cili në fillim të viteve shtatëdhjetë shpiku një metodë për regjistrimin e hologrameve reflektuese në pllaka fotografike transparente. Më parë, hologramet u regjistruan duke përdorur metodën Leith-Upatnieks dhe kërkohej një lazer për t'i vëzhguar ato. Në mënyrë që hologramet të mund të shiheshin në dritën e zakonshme, të bardhë, Denisyuk propozoi ndriçimin e pllakës fotografike dhe objektit me të njëjtën rreze lazer. Kjo kërkonte zhvillimin e pllakave të veçanta fotografike, të cilat duhet të jenë transparente dhe të kenë një rezolucion shumë të lartë. Problemi u zgjidh me sukses. 
Fotografia e parë tregon një diagram të regjistrimit të hologramit të Denisyuk, dhe fotografia e dytë tregon një fotografi të instalimit aktual. 2
Rreze e ngushtë drite 1
nga lazeri 3
të udhëhequr nga pasqyra 4
në filtrin hapësinor 5
, e cila zgjeron rrezen në madhësinë e dëshiruar dhe në të njëjtën kohë rrit homogjenitetin e saj. Trare e zgjatur 6
ndriçon një pllakë fotografike 7
dhe objekt 8
. Drita lazer reflektohet nga objekti në pllakën fotografike nga ana e pasme.
Në rrafshin e pllakës fotografike takohen dy rreze: që vjen nga lazeri quhet rrezja e referencës dhe nga objekti quhet rrezja e sinjalit. Këto trarë krijojnë një model ndërhyrjeje, i cili regjistrohet në një pllakë fotografike.
Modeli i ndërhyrjes është dallimet më të vogla në intensitetin e dritës me një periudhë më të vogël se 1 mikron. Për të regjistruar një foto kaq të vogël kërkon palëvizshmëri të plotë të objektit dhe pllakës fotografike gjatë ekspozimit. Prandaj, objektet e buta dhe objektet e gjalla, për shembull, një portret i një personi, nuk mund të regjistrohen në një qark me një lazer me valë të vazhdueshme. Interferenca vërehet kur shtohen dy valë, kur, me kusht që të jenë koherente, d.m.th. një ndryshim konstant fazor midis këtyre valëve, lind një shpërndarje karakteristike hapësinore e intensitetit të dritës - një model ndërhyrje. Pllaka e detektorit fotografik e regjistron këtë në formën e shiritave të alternuar të dritës dhe të errët, ose një interferogram.
Për të përcaktuar sforcimet e mbetura, u përdor edhe interferometria konvencionale, por kjo punë mund të kryhej vetëm në një laborator të pajisur mirë: kërkohej përgatitja e veçantë e sipërfaqes së objektit në studim, duke i dhënë asaj
formën e saktë
, ndriçim dhe pajisje speciale. Kur u krijua lazeri, d.m.th. burimi i rrezatimit me koherencë të lartë hapësinore dhe kohore, filloi të zhvillohej holografia optike - një metodë e regjistrimit dhe rindërtimit të valëve të dritës të shpërndara nga një objekt dhe mbajtjes së informacionit për formën e tij (d.m.th., një imazh tre-dimensional i objektit). Disa teknika të interferometrisë janë thjeshtuar shumë, pasi problemet e ndriçimit dhe përgatitjes së sipërfaqes janë eliminuar. Skema bazë optike për regjistrimin e një hologrami Leith-Upatnieks është paraqitur në figurën 4. Rrezja lazer 1 zgjerohet nga thjerrëza 2 dhe ndahet në dy pjesë nga pasqyra e tejdukshme 3. Njëra pjesë është rrezja e referencës (RL), ajo kalon nëpër pasqyrë dhe menjëherë bie mbi detektorin e pllakës fotografike 5. Pjesa e dytë, e reflektuar nga pasqyra, ndriçon objektin 4 dhe, i shpërndarë në mënyrë difuze prej tij, kalon përmes thjerrëzës. 6 dhe gjithashtu bie mbi detektor. Ky është rrezja e objektit (SL).
Figura 4 -
Diagrami skematik
regjistrimet e hologramit Leith-Upatnieks:
1 - lazer; 2 - lente; 3 - pasqyrë e tejdukshme; 4 - objekt; 5 - detektor i pllakave fotografike; 6 - lente në modalitetin zmadhues.
Figura 5 - Diagrami skematik i regjistrimit të një hologrami nga Yu.N. Denisyuk.
Kur regjistroni një hologram në një skemë të tillë, a numër i madh sipërfaqet pjesërisht reflektuese të quajtura shtresa, që veprojnë si një filtër 15 ndërhyrës reflektues. Edhe për regjistrimin e trashësive mesatare 10-12 mikron, numri i këtyre shtresave mund të jetë më shumë se 50. Numër i madh Sipërfaqet pjesërisht reflektuese të përfshira në hologram përcaktojnë selektivitetin e tyre të lartë spektral, gjë që bën të mundur rivendosjen e imazhit të regjistruar në to në dritën e bardhë. Holograme të tilla quhen holograme Yu.N. Denisyuk ose holograme vëllimore reflektuese. Duhet theksuar se fotografi e famshme Lippmann është, në thelb, një rast i veçantë i hologramit Denisyuk.
E cila me shumë shkallë të lartë saktësia përkojë, lind një valë elektromagnetike në këmbë. Kur regjistrohet një hologram, dy valë shtohen në një zonë të caktuar të hapësirës: njëra prej tyre vjen drejtpërdrejt nga burimi (vala e referencës), dhe tjetra reflektohet nga objekti i regjistrimit (vala e objektit). Në zonën në këmbë valë elektromagnetike të vendosura (ose materiale të tjera regjistrimi), si rezultat, në këtë pllakë shfaqet një model kompleks i brezave errësues, të cilët korrespondojnë me shpërndarjen e energjisë elektromagnetike (modelin) në këtë rajon të hapësirës. Nëse tani kjo pllakë ndriçohet nga një valë afër asaj referuese, atëherë ajo do ta shndërrojë këtë valë në një valë afër objektit. Kështu, ne do të shohim (me shkallë të ndryshme saktësie) të njëjtën dritë që do të reflektohej nga objekti i regjistrimit.
Burimet e dritës
Gjatë regjistrimit të një hologrami, është jashtëzakonisht e rëndësishme që gjatësitë (frekuencat) e objektit dhe valëve të referencës të përkojnë me njëra-tjetrën me saktësi maksimale dhe të mos ndryshojnë gjatë gjithë kohës së regjistrimit (përndryshe rekordi nuk do të regjistrohet në regjistrim). foto e qartë). Kjo mund të arrihet vetëm nëse plotësohen dy kushte:
- të dyja valët fillimisht u emetuan nga i njëjti burim
- ky burim lëshon një valë me një gjatësi vale shumë të qëndrueshme (rrezatim)
I vetmi burim drite që plotëson mirë kushtin e dytë është . Para shpikjes së lazerëve, holografia praktikisht nuk u zhvillua. Sot, holografia vendos një nga kërkesat më të rrepta për koherencën lazer.
Më shpesh, koherenca zakonisht karakterizohet nga gjatësia e koherencës - ndryshimi shtigje optike dy valë, në të cilat qartësia e modelit të ndërhyrjes bie përgjysmë në krahasim me modelin e ndërhyrjes të prodhuar nga valët që kanë përshkuar të njëjtën distancë nga burimi. Për lazer të ndryshëm, gjatësia e koherencës mund të variojë nga disa milimetra (lazerët me fuqi të lartë të destinuara për saldim, prerje dhe aplikime të tjera që nuk kërkojnë këtë parametër) deri në dhjetëra metra (lazerë specialë, të ashtuquajtur me një frekuencë për aplikimet që kërkojnë koherencë).
Historia e holografisë
Hologrami i parë u mor në vitin (shumë përpara shpikjes së lazerit) gjatë eksperimenteve për të rritur rezolucionin. Ai gjithashtu shpiku vetë fjalën "holografi", me të cilën theksoi regjistrimin e plotë të vetive optike të një objekti. Fatkeqësisht, hologramet e tij ishin të ndryshme cilësi të ulët. Është e pamundur të merret një hologram me cilësi të lartë pa një burim koherent drite.
Skema e shënimeve Leith-Upatnieks
Në këtë skemë regjistrimi, rrezja lazer ndahet nga një pajisje e veçantë, një ndarës (në rastin më të thjeshtë, çdo copë xhami mund të veprojë si ndarës) në dysh. Pas kësaj, rrezet zgjerohen duke përdorur lente dhe drejtohen në objekt dhe pllakë duke përdorur pasqyra. Të dyja valët (objekti dhe referenca) bien në pllakë nga njëra anë. Me këtë skemë regjistrimi, formohet një hologram transmetimi, i cili kërkon për rindërtimin e tij një burim që lëshon dritë në një gamë shumë të vogël gjatësi vale ( rrezatimi njëngjyrëshe), në mënyrë ideale - .
Skema e regjistrimit të Denisyuk
Në këtë skemë, rrezja lazer zgjerohet dhe drejtohet drejt. Një pjesë e rrezes që kalon nëpër të ndriçon objektin. Drita e reflektuar nga një objekt formon një valë objekti. Siç shihet, objekti dhe valët e referencës bien në pllakë nga anë të ndryshme. Në këtë skemë, regjistrohet një hologram reflektues, i cili në mënyrë të pavarur shkëput një seksion (seksione) të ngushtë nga spektri i vazhdueshëm dhe pasqyron vetëm këtë. Falë kësaj, imazhi i hologramit është i dukshëm në dritën e zakonshme të bardhë ose një llambë (shih foton në fillim të artikullit). Fillimisht, hologrami ndërpret gjatësinë e valës me të cilën është regjistruar (megjithatë, gjatë përpunimit dhe gjatë ruajtjes së hologramit, ai mund të ndryshojë trashësinë e tij, dhe gjatësia e valës gjithashtu ndryshon), gjë që bën të mundur regjistrimin e tre hologrameve të një objekti në një. pjatë, dhe me lazer, në fund të fundit përftohet një hologram me ngjyra që është pothuajse e pamundur të dallohet nga vetë objekti.
Kjo skemë karakterizohet nga thjeshtësi ekstreme dhe në rastin e aplikimit (që ka përmasa jashtëzakonisht të vogla dhe prodhon një rreze divergjente pa përdorimin e ) reduktohet në vetëm një lazer dhe një bazë mbi të cilën janë fiksuar lazeri, pllaka dhe objekti. Janë pikërisht këto skema që përdoren gjatë regjistrimit të hologrameve amatore.
Materiale fotografike
Holografia është jashtëzakonisht kërkuese për rezolucionin e materialeve fotografike. Distanca midis dy maksimumeve të modelit është e të njëjtit rend të madhësisë si gjatësia e valës së lazerit, kjo e fundit më së shpeshti është 633 (helium-neon) ose 532 (lazeri i dytë harmonik) nanometra. Kështu, kjo vlerë është rreth 0,0005 mm. Për të marrë një imazh të qartë të modelit të ndërhyrjes, kërkoheshin pllaka fotografike me nga 3000 (Leit-Upatnieks) deri në 5000 (Denisyuk) linja për milimetër.
Materiali kryesor fotografik për regjistrimin e hologrameve janë pllaka të veçanta fotografike të bazuara në bromurin tradicional të argjendit. Falë aditivëve specialë dhe një mekanizmi të veçantë zhvillimi, ishte e mundur të arrihet një rezolucion prej më shumë se 5000 linjash për milimetër, por kjo vjen me koston e ndjeshmërisë jashtëzakonisht të ulët të pllakës dhe një diapazoni të ngushtë spektral (përputhet saktësisht me rrezatimin lazer ). Ndjeshmëria e pllakave është aq e ulët sa ato mund të vendosen nën një vijë të drejtë për disa sekonda. rrezet e diellit pa rrezikun e ekspozimit.
Përveç kësaj, ndonjëherë përdoren pllaka fotografike të bazuara në xhelatinë bikromatike, të cilat kanë rezolucion edhe më të madh dhe lejojnë regjistrimin e hologrameve shumë të ndritshme (deri në 90% e dritës së rënë konvertohet në imazh), por ato janë edhe më pak të ndjeshme, dhe i ndjeshëm vetëm në zonë valë të shkurtra(pjesë blu dhe, në një masë më të vogël, jeshile të spektrit).
Aktiv për momentin në botë ekziston vetëm një prodhim industrial (me përjashtim të një numri të vogël) të pllakave fotografike për holografi - Kompania Ruse Slavich.
Disa skema regjistrimi bëjnë të mundur shkrimin në pllaka me rezolucion më të ulët, madje edhe në filma fotografikë të zakonshëm me rezolucion rreth 100 rreshta për milimetër, por këto skema kanë shumë kufizime dhe nuk ofrojnë cilësi të lartë imazhe.
Holografia amatore
Siç është shkruar tashmë më lart, skema e Denisyuk, kur përdor një diodë lazer si një burim drite koherente, rezulton të jetë jashtëzakonisht e thjeshtë, gjë që bëri të mundur regjistrimin e hologrameve të tilla në shtëpi pa përdorimin e pajisjeve speciale.
Për të regjistruar një hologram, mjafton të krijoni një kornizë të caktuar, në të cilën do të montohen fiksisht një lazer, një pllakë fotografike (zakonisht PFG-03M) dhe një objekt regjistrimi. E vetmja kërkesë serioze e imponuar në dizajn është dridhja minimale. Instalimi duhet të instalohet në mbështetëset kundër dridhjeve disa minuta para dhe gjatë ekspozimit, nuk duhet të prekni instalimin (zakonisht ekspozimi matet duke hapur dhe mbyllur rrezen e lazerit me një ekran që nuk është i lidhur mekanikisht me instalimin; Në rastin më të thjeshtë, thjesht mund ta mbani në dorë).
Holografia amatore përdor lazer gjysmëpërçues të lirë dhe të disponueshëm:
- tregues lazer
- modulet lazer
- dioda të veçanta lazer
Treguesit lazer janë burimi më i lehtë për t'u përdorur dhe i përballueshëm i dritës koherente. Ju mund t'i blini ato për pak para pothuajse kudo. Pas heqjes ose sharrimit të thjerrëzës që fokuson rrezen, treguesi fillon të shkëlqejë si një elektrik dore (përveç që pika e tij është e zgjatur në një drejtim), duke e lejuar atë të ndriçojë pllakën fotografike dhe skenën e vendosur pas saj. Thjesht duhet ta siguroni butonin në një farë mënyre (për shembull, me një kapëse rrobash) në gjendjen e ndezur. Disavantazhet e treguesve përfshijnë cilësinë e tyre të paparashikueshme dhe nevojën për të blerë vazhdimisht bateri të reja.
Një burim më i avancuar është një modul lazer, lentet e fokusimit të të cilit përsëri duhet të zhvishen ose të sharrohen. Ndryshe nga një tregues, moduli nuk mundësohet nga bateritë brenda tij, por nga burim i jashtëm, i cili mund të jetë një furnizim i stabilizuar me energji 3V. Një furnizim i tillë me energji elektrike, si vetë moduli lazer, zakonisht shitet në dyqanet e pjesëve të radios për relativisht pak para. Mungesa e baterive të ulëta kontribuon në funksionimin e qëndrueshëm. Si rregull, modulet lazer bëhen më mirë se treguesit, por koherenca e tyre është gjithashtu e paparashikueshme.
Së fundi, diodat individuale lazer janë burimet më të vështira të dritës për t'u përdorur. Ndryshe nga modulet dhe treguesit, ato nuk kanë një furnizim të integruar me energji elektrike, kështu që do t'ju duhet të montoni një ose të blini një (kjo e fundit është shumë e shtrenjtë). Fakti është se diodat lazer, si rregull, përdorin një tension furnizimi jo standard, për shembull 1.8V, 2.7V, etj. Për më tepër, ajo që është më e rëndësishme për ta nuk është tensioni i furnizimit, por rryma. Blloku më i thjeshtë Furnizimi me energji elektrike përbëhet nga një miliammetër, një rezistencë e ndryshueshme dhe një furnizim standard i stabilizuar me energji 3-5V. Përveç kësaj, dioda lazer nuk është në gjendje të ftohet vetë, ajo duhet të instalohet në një radiator. Fuqia termike e diodave të përdorura për holografinë amatore nuk i kalon qindra milivat, kështu që mjafton një radiator me madhësi minimale, por sa më i madh të jetë radiatori, aq më e qëndrueshme është temperatura dhe koherenca varet drejtpërdrejt nga qëndrueshmëria e temperaturës.
Siç është shkruar tashmë më lart, koherenca e treguesve dhe moduleve është plotësisht e paparashikueshme, sepse ky parametër nuk është i rëndësishëm për përdorimin normal të tyre. Është shumë e mundur që do t'ju duhet të blini disa module/pointers përpara se të hasni në një shembull me koherencë të lartë. Ju mund ta kuptoni se koherenca është e pamjaftueshme nga hologrami i regjistruar: nëse ai ka vija karakteristike që lëvizin kur rrotullohet, atëherë lazeri gjeneron disa gjatësi vale dhe koherenca e tij është e ulët.
Në rastin e diodave lazer, situata është dukshëm më e mirë. Së pari, nëse një diodë shfaq një spektër të dobët emetimi (d.m.th., koherencë të ulët) në mënyrën e tij normale të funksionimit, atëherë duke ulur ose rritur pak rrymën përmes saj, mund të përpiqeni të merrni një spektër të mirë. Së dyti, disa dioda prodhohen nga prodhuesi duke marrë parasysh kërkesat e koherencës së lartë. Bëhet fjalë për lazer me një modalitet të vetëm gjatësor (Single longitudinal mode) ose lazer me një frekuencë. Gjatësia e koherencës së tyre tejkalon ndjeshëm një metër, gjë që tejkalon shumë nevojat e holografisë amatore. Për më tepër, çmimi i lazerëve të tillë fillon nga disa dhjetëra dollarë, gjë që është mjaft e përballueshme për shumicën e amatorëve. Në veçanti, dioda të tilla lazer prodhohen nga Opnext së bashku me Hitachi.
Shpërndarja më e madhe në shumicën aplikacione të ndryshme mori lazer gjysmëpërçues të kuq me gjatësia valore 650 nm. Të njëjtat lazer morën shpërndarja më e madhe në holografinë amatore. Ato dallohen nga çmimi i tyre i ulët, fuqia mjaft e lartë dhe ndjeshmëria e syrit (dhe pllakat fotografike PFG-03M të përdorura për regjistrimin e hologrameve Denisyuk) ndaj kësaj gjatësi vale është mjaft e lartë. Më pak të zakonshme në holografi janë lazerët me gjatësi vale 655-665 nm. Ndjeshmëria e pllakës fotografike (dhe e syrit) në këtë gamë është dukshëm (rreth 2 herë) më e vogël se në 650 nm, por lazer të tillë kanë shumë herë më shumë fuqi me një çmim të ngjashëm. Lazerët 635 nm janë edhe më pak të përhapur. Spektri i tyre është jashtëzakonisht afër spektrit të lazerit He-Ne të kuq (633 nm), për të cilin pllakat fotografike janë mprehur, gjë që siguron ndjeshmëri maksimale (ndjeshmëria e syrit është gjithashtu dukshëm, dy herë më e lartë se në 650 nm). Megjithatë, këto lazer kanë çmim të lartë, efikasitet të ulët dhe rrallë kanë fuqi të lartë. Përveç kësaj, polarizimi i këtyre lazerëve është pingul me polarizimin e lazerëve me gjatësi vale më të gjatë, por ky nuk është as avantazh dhe as disavantazh, thjesht duhet të merret parasysh gjatë instalimit të lazerit për të siguruar reflektim minimal të dritës nga xhami i pjatën fotografike.
Lidhjet
- Holografia - Galeria Virtuale- faqja më e madhe e internetit kushtuar holografisë në CIS
