Лазерные диоды можно использовать для записи голограмм.
Активная полупроводниковая среда лазерного диода имеет зону проводимости с избыточным количеством свободных электронов и валентную зону, где недостающие электроны заменены дырками. При рекомбинации электронов с дырками возникает когерентное излучение: ν = (Eэ – Eд)/h, где: Eэ – энергия электрона; Eд – энергия дырки. Активный элемент полупроводникового лазера представляет собой брусок монокристалла объемом несколько кубических миллиметров, а его излучающая часть — полоску шириной от 100 до 300 микрон и высотой менее 100 нм. Именно по причине конструкции кристалла лазерного диода, его луч имеет в сечении форму конического эллипса с углом расширения 10 - 20 градусов. По этой причине не требуется для формирования пятна света в схемах записи голограмм сложных оптических устройств в виде так называемых пинхолов.
Перед тем, как записывать голограмму, для каждого лазерного диода следует найти оптимальный диапазон питающего тока и температуры полупроводникового кристалла, которые обеспечивают стабильный во времени одночастотный режим генерации.
Чаще всего, любители в своих опытах стараются получить высокую мощность излучения лазерного диода и, как следствие, многомодовый режим генерации, на чем и заканчиваются голографические эксперименты. Для настройки лазерного диода требуется подобрать ток накачки и температуру лазерного диода для достижения одночастотного режима. Для этого используется очень точный прибор – интерферометр Фабри-Перо.
Настройка одночастотного режима генерации излучения лазерного диода.
Для питания лазерного диода необходим стабилизированный по току источник питания
В качестве источника питания лазерного диода без стабилизатора можно использовать две последовательно включенные "пальчиковые" батарейки с напряжением 1,5 V.
Порядок работы:
Запись голограммы.
1 – ящик с песком; 2 – кирпич; 3 – фотопластинка и объект; 4 – лазерный диод: 5 банка с песком для крепления лазерного диода; 6 – блок питания лазерного диода.
Запись голограммы «во встречных пучках» производится на фотопластинках ПФГ – 03М, имеющих чувствительность в области красного излучения
и разрешение 6000 линий на 1мм. Фотопластинка неподвижно крепится между объектом и источником когерентного излучения (лазером). Если за время экспозиции детали схемы сдвинутся хотя бы на четверть длины световой волны, картина интерференции будет смазана, а это значит, что голограмму мы не получим. Необходимо обеспечить высокую стабильность оптической схемы. Это важнейшее условие получения голограммы, поэтому в данном эксперименте использовалась виброизолированная платформа из стеклопакета. Для успешной записи голограммы используйте зеленое освещение своей лаборатории не ярким светодиодом зеленого цвета. Для того, что бы во время экспозиции не произошли смещения элементов установки, аккуратно приподнимает затвор (книгу) от ящика и через 15 - 20 секунд открываем путь лазерному излучению.
Для определения оптимального времени экспозиции вам придется сделать несколько тестовых записей голограмм. Для фотопластинок размером 7,6х7,6 мм, начинать следует с 30 секунд. Затем последовательно записывать в течение 20 и 10 секунд. Затем после фотохимической обработки и сушки выбрать наилучший результат экспозиции, и сузить область последующих тестовых экспозиций (+-) 12 % от величины выбранной экспозиции.
Выбор объектов для съемки голограммы.
Для записи голограмм при длительных экспозициях нужно помнить главную заповедь голографиста: "За время экспозиции голограммы ни один элемент схемы не должен смещаться на 1/10 длины волны, используемой для записи!", поэтому при выборе объектов для записи его голографического изображения обращайте внимание на жесткость его конструкции.
Фотохимическая обработка голограммы.
После экспонирования голограммы производится фотохимическая обработка фотопластинок.
Концентрированный проявитель ГП-2 для фотопластинок ПФГ – 03М:
Метилфенидон – 0,2 г
Гидрохинон – 5 г
Сульфит натрия, б/в (Na2SO3) – 100 г
Едкий калий (KOH) – 5 г
Роданид аммония (NH4SCN) – 6 г
Вода дистиллированная – 1 л
Проявитель хранится в пластиковой бутылке с выдавленным воздухом в камере обычного бытового холодильника в течение месяца.
Примечание:
Фенидон плохо растворяется в воде, поэтому его предварительно растворяют в 30 мл чистого этилового спирта. Затем в 300 мл. воды растворяют едкий натр и добавляют растворенный фенидон в спирте. Раствор сульфита и гидрохинона готовят отдельно, к нему в последнюю очередь добавляют роданид аммония. Затем жидкости смешивают, доливают дистиллированную или кипяченую воду до одного литра, тщательно фильтруют и хранят в холодильнике в полиэтиленовой бутылке с выдавленным из нее воздухом.
Полученный раствор является концентрированным, поэтому для приготовления рабочего раствора 15 мл концентрата разбавляют 400 мл. дистиллированной воды с добавлением капельки ПАВ (раствора для мыльных пузырей).
1. Фиксаж:
Тиосульфат натрия (Na2S2O3*5H2O) – 150 г
Na2SO3 (безводный) – 50 г
Вода дистиллированная – 1 л.
После высыхания эмульсии можно увидеть объемное изображение при освещении полученной голограммы точечным источником белого света (или солнечным светом).