Галогенсеребряные фотоматериалы

Основным фотоматериалом для записи голограмм являются специальные фотопластинки на основе традиционного бромида серебра. За счёт специальных присадок и специального механизма проявления удалось достичь разрешающей способности более 5000 линий на миллиметр, однако за это приходится платить крайне низкой чувствительностью пластинки и узким спектральным диапазоном (точно подобранным под излучение лазера). Чувствительность пластинок настолько низкая, что их можно выставить на несколько секунд под прямой солнечный свет без риска засветки.

Кроме того, иногда применяются фотопластинки на основе бихромированной желатины, которые обладают ещё большей разрешающей способностью, позволяют записывать очень яркие голограммы (до 90 % падающего света преобразуется в изображение), однако они ещё менее чувствительны, причём они чувствительны только в области коротких волн (синий и, в меньшей степени, зелёный участки спектра).

В России крупное промышленное (кроме некоторого количества мелких) производство фотопластинок для голографии осуществляет российская «Компания Славич».

Некоторые схемы записи позволяют писать и на пластинках с меньшей разрешающей способностью, даже на обычных фотоплёнках с разрешением порядка 100 линий на миллиметр, однако эти схемы имеют массу ограничений и не обеспечивают высокого качества изображения.

Фотохромные кристаллы

Наряду с фотографическими мелкозернистыми галогенсеребряными средами, применяются так называемые фотохромные среды, изменяющие спектр поглощения под действием записывающего света.

KCl

Одними из эффективнейших среди фотохромных кристаллов являются щёлочно-галоидные кристаллы, из которых наилучшие результаты были получены на аддитивно окрашенных кристаллах хлорида калия (KCl). Голограммы, записанные на таких кристаллах, достигают 40 % относительной дифракционной эффективности при теоретически возможной в данной среде 60 %. При этом голограммы в данном материале весьма толстые (толщиной до нескольких миллиметров, и могут в принципе достигать единиц сантиметров).

Сегнетоэлектрические кристаллы

При голографической записи, в качестве регистрирующей среды, так же широко используются сегнетоэлектрические кристаллы. В основном это ниобат лития — LiNbO3. Явление изменения показателя преломления под действием света вызвано электрооптическим эффектом. При записи голограмм сегнетоэлектрические кристаллы обладают теми же преимуществами, что и фотохромные материалы. Кроме того, после множества циклов «запись — стирание» не наблюдается эффекта усталости. Поскольку получаемые голограммы являются фазовыми, их дифракционная эффективность может быть на порядок выше, чем у голограмм на фотохромных материалах.

Однако, эти кристаллы обладают недостатками присущими фотохромным материалам. Основной проблемой в данном случае является нестабильность голограммы, которая не фиксируется в отличие от обычных фотослоев. Другая трудность состоит в низкой величине голографической чувствительности.

Голографические фотополимерные материалы

В последние годы интенсивно разрабатываются регистрирующие среды на базе голографических фотополимерных материалов, представляющих собой многокомпонентную смесь органических веществ, нанесенную в виде аморфной пленки толщиной 10-150 мкм на стеклянную или пленочную подложку. Фотополимерные пленки менее дорогостоящие чем кристаллы ниобата лития, менее громоздки и имеют по сути большую величину изменения коэффициента преломления, что приводит к большим значениям дифракционной эффективности и большей яркости голограммы. Однако, с другой стороны ниобат лития, из-за его толщин, способен сохранять большие объемы информации, чем фотополимерные пленки толщины которых ограничены.

Поскольку фотополимеры не обладают зернистым строением, то разрешающая способность такого материала достаточна для сверхплотной записи информации. Чувствительность фотополимера сравнима с чувствительностью фотохромных кристаллов. Записанные голограммы являются фазовыми, что позволяет получать высокую дифракционную эффективность. Такие материалы позволяют хранить информацию длительное время, устойчивы к воздействию температур, а также отличаются улучшенными оптическими характеристиками.

Основные свойства голограмм

Ниже представлены свойства голограмм, которые обусловлены спецификой голографического метода и представляют новые возможности по сравнению с традиционными методами.

Возможность восстановления объектной волны

С помощью голограммы имеется возможность воспроизвести объектную волну – это значит восстановить параметры волны - амплитуду, фазу, спектральный состав, состояние поляризации, включая распределение параметров волны в пространстве и их изменение во времени, что предопределяет необычайно широкий диапазон практических приложений голограммы, простирающийся от тяжелого машиностроения до исследований в области термоядерной плазмы и лингвистики.

При этом восстановленная объектная волна содержит такое количество информации, которую не может «освоить» наблюдатель и которая, как правило, не может быть полностью передана с помощью современных средств связи и систем передачи информации. Поэтому большинство современных технических приложений голографии ориентированы на сокращение передаваемой информации. Основная трудность сокращения избыточности записанной на голограмме информации связана с тем, что такое сокращение должно осуществляться с учетом особенностей зрительного аппарата человека.

Делимость голограммы

Делимость голограммы – одно из основных свойств, обусловленное спецификой голографического метода записи информации, заключающееся в том, что восстановление объектной волны возможно каждым отдельным, сколь угодно малым, участком голограммы.

Максимальный голографический эффект достигается при условии, что при записи голограммы каждая точка объекта освещает всю поверхность регистрирующей среды. Именно такая ситуация показана на рис.3а: регистрация голограммы диффузно рассеивающего объекта производится таким образом, что излучение, рассеянное каждой отдельной точкой объекта освещает всю поверхность регистрирующей среды. Наблюдение изображения целого объекта при считывании такой голограммы (рис.3б) можно производить узким пучком через любой участок голограммы.

При получении голограммы нерассеивающего объекта (рис.3в) в такой же схеме регистрации излучение от определенной точки объекта освещает только определенный участок голограммы. При считывании такой голограммы пучком ограниченного размера наблюдатель увидит только ту часть объекта, излучение от которой освещало этот участок голограммы при регистрации (рис.3г).

Рисунок 3. Регистрация голограммы (а,в) и наблюдение изображения (б,г) при использовании диффузно рассеивающего объекта (а,б) и нерассеивающего объекта (в,г)

Для того чтобы получить голограмму нерассеивающего объекта свободную от данного недостатка, в голографических экспериментах используют диффузные экраны, или диффузоры (см.рис.4).

Рисунок 4. Получение голограммы при освещении прозрачного( нерассеивающего объекта через диффузный экран

Такой экран представляет собой диффузный рассеиватель (например, матовое стекло), обеспечивающий рассеяние света в большом телесном угле (идеальный рассеиватель - по всем возможным направлениям). Экран устанавливается таким образом, чтобы сформировать объектный пучок, удовлетворяющий требованиям создания максимального голографического эффекта.

Таким образом, если при регистрации голограммы каждая точка объекта освещает всю поверхность регистрирующей среды, то восстановление объектной волны возможно каждым отдельным, сколь угодно малым, участком голограммы.

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском по сайту: