Найти тему

Голограмма Лейта

Схема записи монохромной голограммы Лейта
Схема записи монохромной голограммы Лейта

Голограммы Лейта – очень интересный метод для записи пространства, цвета и фактур крупных объектов. Восстанавливать изображения с этих голограмм можно только светом лазера. Зато глубокая трехмерная сцена, восстановленная голограммой, будет выглядеть очень реалистично благодаря множеству резких деталей по всей глубине сцены. Именно по этой схеме записывают большинство голограмм движущихся объектов. Можно ли вообще на голограмме запечатлеть то, что движется? Вспомним, что главное условие голографической записи – неподвижность интерференционной картины. Ученые нашли простой выход – сократить время записи голограммы до такой степени, что бы смещение интерференционной картинки при регистрации голограммы движущегося объекта было меньше десятой доли длины световой волны. Фотопластинка в этом случае должна экспонироваться от 10 до 100 наносекунд (1 наносекунда = 1/1000000000 секунды). Поэтому для записи голограмм животных и человека требуются мощные одночастотные импульсные лазеры.

Благодаря тому, что голограммы Лейта, имеют более низкую частоту интерференционной структуры, чем в отражательной схеме Денисюка, для их записи можно использовать на порядок более чувствительные фотоматериалы с разрешением от 2000 до 3000 лин./мм. В этом случае можно ограничиться лазерными импульсами сравнительно небольшой энергии. Мощность наносекундного лазерного импульса в 1 Дж. при регистрации голограмм сравнима с мощностью приличной электростанции, и без специальных мер безопасности может представлять серьезную угрозу для зрения. Что бы луч лазера не сфокусировался на сетчатке в крохотную точку и не разрушил зрительные рецепторы, объекты освещают через специальные диффузные рассеиватели.

S1 – площадь изображения диффузора на сетчатке глаза; S2 – площадь сфокусированного излучения лазерного пучка.
S1 – площадь изображения диффузора на сетчатке глаза; S2 – площадь сфокусированного излучения лазерного пучка.

В этом случае изображение протяженной светящейся поверхности диффузора на сетчатке глаза может иметь безопасную плотность энергии и не повредит зрению.

Мобильная импульсная голокамера (фото вверху)  1- лазер GS – 3; 2 – блок питания. Энергия лазерного импульса  регулируется от 0,5  до 3 Дж., длина волны 526 нм.
Мобильная импульсная голокамера (фото вверху) 1- лазер GS – 3; 2 – блок питания. Энергия лазерного импульса регулируется от 0,5 до 3 Дж., длина волны 526 нм.
Отражательная копия голографических монохромных изображений, записанные по схеме Лейта – Упатниекса с использованием  импульсного лазера GS – 3 Александром  Акиловым 1994 г.
Отражательная копия голографических монохромных изображений, записанные по схеме Лейта – Упатниекса с использованием импульсного лазера GS – 3 Александром Акиловым 1994 г.
Голограммы, записанные по схеме Лейта – Упатниекса можно рассматривать только в когерентном свете лазеров.
Голограммы, записанные по схеме Лейта – Упатниекса можно рассматривать только в когерентном свете лазеров.

По схеме Лейта – Упатниекса, несмотря на некоторые трудности, можно записывать и цветные голограммы.

Цветная голограмма, записанная по схеме Лейта – Упатниекса Владимиром Кузнецовым 2015 г.
Цветная голограмма, записанная по схеме Лейта – Упатниекса Владимиром Кузнецовым 2015 г.

Для записи цветной голограммы Лейта, необходимо использовать «толстые» фотоэмульсии (не менее 10 мкм.) с эффектом дифракционной селекции Брэгга по длине волны, как в методе Денисюка.

Зависимость эффективности дифракции Брэгга (D) в толстых эмульсиях от угла рассогласования  –   (dQ).
Зависимость эффективности дифракции Брэгга (D) в толстых эмульсиях от угла рассогласования – (dQ).
Направление опорных пучков в пространстве при записи цветных голограмм по схеме Лейта.
Направление опорных пучков в пространстве при записи цветных голограмм по схеме Лейта.

Яркость восстановленного изображения (D) в толстых регистрирующих средах зависит от величины углового рассогласования восстанавливающего пучка (dQ). При некоторых значениях (dQ) изображение вообще не может восстанавливаться голограммой. Поэтому для исключения появления нежелательных и искаженных цветных изображений используют три опорных световых пучка красного, зеленого и синего цвета (R, G, B) с пространственными углами (Qr, Qg и Qb) порядка 100 градусов относительно друг друга. Сложно, но только в этом случае можно добиться точной передачи цветов и четкости изображения по всей глубине сцены. Демонстрировать неискаженное изображение голограмм Лейта - Упатниекса необходимо с помощью лазерного света той же длины волны, которая использовалась при записи. При этом геометрия восстанавливающего пучка должна точно совпадать с геометрией опорных лучей, использованных во время записи голограммы. Сами понимаете, условия не простые.

К счастью, сегодня появились достаточно мощные, компактные и очень экономичные непрерывные твердотельные лазеры с диодной накачкой (так называемые DPSS лазеры), генерирующие излучение во всём видимом диапазоне спектра с характеристиками, позволяющими не только восстанавливать голограммы, но даже их записывать.

"Мама с ребенком" голограмма, записанная по методу Лейта, Александром Акиловым в 1992 году с помощью импульсного лазера Green Star -3, разработанного сотрудниками ГОИ.
"Мама с ребенком" голограмма, записанная по методу Лейта, Александром Акиловым в 1992 году с помощью импульсного лазера Green Star -3, разработанного сотрудниками ГОИ.
На первом фото монохромное голографическое изображение, восстановленное расширенным линзой светом  «зеленой» лазерной указки. Сканируя голограмму Лейта – Упатниекса узким не расширенным лучом лазера, можно спроецировать на белый экран поворачивающееся разными сторонами  действительное псевдоскопическое  (зеркальное и вывернутое наизнанку) изображение объекта (второе фото).
На первом фото монохромное голографическое изображение, восстановленное расширенным линзой светом «зеленой» лазерной указки. Сканируя голограмму Лейта – Упатниекса узким не расширенным лучом лазера, можно спроецировать на белый экран поворачивающееся разными сторонами действительное псевдоскопическое (зеркальное и вывернутое наизнанку) изображение объекта (второе фото).

Голограммы, записанные в попутных пучках особенно хороши там, где требуется воспроизвести большое пространство, например, изображение сцены с поражающей воображение зрителей глубиной. В этом случае лучше пропускающей голограммы Лейта ничего не придумаешь. Эти голограммы, кроме всего прочего, обладают удивительным свойством. Так, если вы найдете маленький кусочек разбитой пропускающей голограммы, то сможете сквозь него рассмотреть изображение всей сцены.

Безусловно, это будет только один из множества ракурсов, но все же, мы сможем увидеть изображение целиком.
Безусловно, это будет только один из множества ракурсов, но все же, мы сможем увидеть изображение целиком.
-12

Некоторые фантасты описывают в своих рассказах сцены, где голографические изображения разгуливают среди реальных героев, неожиданно возникают прямо в воздухе на фоне стен комнаты. Авторы этих историй просто не знают свойств голограмм. Голографическое изображение можно увидеть только на фоне голограммы. А то, что нафантазировали, сегодня реализовано с помощью проекции на полупрозрачную плёнку. Теперь эти изображения журналисты называют «динамическими голограммами», хотя к голографии они никакого отношения не имеют.