Способы записи голограммы

Запись голограммы плоской волны

Рисунок иллюстрирует схему записи голограммы плоской волны (напомним, что плоская волна – это волна, амплитуда которой одинакова в любой точке пространства). Пусть на фоточувствительную среду Н падают две плоских когерентных волны равной интенсивности. Их когерентность достигается тем, что в качестве источника света используется лазер с подходящими свойствами, и его излучение делится с помощью специального делителя на два пучка. На фоточувствительной среде образуется интерференционная картина, имеющая вид параллельных периодических полос. Для того чтобы фоточувствительная среда зафиксировала интерференционную картину, ее разрешающая способность должна составлять более 1000 линий/мм.
Интерференционная картина дифракции плоских волн, зарегистрированная на фоточувствительной среде, например, на фотопластинке, представляет собой хорошо известную дифракционную решетку. Если на решетку направить луч света в направлении, соответствующем одному из пучков при записи, например, 2 на рисунке, то в результате дифракции мы получим волну, распространяющуюся в том же направлении, что и волна 1 при записи. В действительности справа от пластинки мы увидим кроме волны 1 целый набор плоских дифрагировавших волн, соответствующих разным порядкам дифракции. Нулевой порядок, m =0, соответствует распространению падающей волны. Направление волны, отвечающей первому порядку дифракции m =1, точно соответствует направлению объектной волны 1 при записи, m =-1 – противоположному направлению под тем же углом. Дополнительные волны с порядком дифракции больше единицы возникают вследствие того, что ни одна реальная регистрирующая среда не может воспроизвести с высокой точностью распределение освещенности при записи, которое в нашем случае является синусоидальным.
Описанный выше эксперимент показывает, что использование двух волн при записи позволяет регистрировать распределение фаз волны на поверхности и восстанавливать волну, участвовавшую в записи решетки, которая представляет собой простейшую голограмму.

Голографическая запись сферической волны

На рисунке изображена схема голографической записи сферической волны. На фоточувствительную среду падают две волны – сферическая волна от источника S и плоская волна F, которая с помощью пластинки P направляется перпендикулярно к плоскости фоточувствительной среды. В плоскости фоточувствительной среды мы будем наблюдать интерференционную картину в виде концентрических колец, центр которой находится в точке пересечения плоскости перпендикуляром, проведенным из S . Расстояние между кольцами убывает по мере роста их радиуса. Зарегистрированная картина представляет собой хорошо известную зонную пластинку Френеля. На рисунке показана схема опыта по восстановлению волнового фронта, зарегистрированного фоточувствительной средой. Освещая пластинку плоской волной, мы увидим справа от голограммы, по крайней мере, две волны. Одна из них, распространяющаяся в направлении исходной падающей волны соответствует нулевому порядку дифракции, вторая расходится из точки S ’, воспроизводя действительное изображение источника, и третья волна сходится в точку S ’’, воспроизводя мнимое изображение. Последняя находится в той же самой точке, в которой находился источник сферической волны при записи голограммы. Если бы пропускание среды в точности воспроизводило распределение освещенности в интерференционной картине при записи, то никаких других волн, соответствующих высшим порядкам дифракции, не наблюдалось бы. В действительности будут наблюдаться еще несколько слабых волн.
Возможна также запись голограммы сферического источника при наклонном падении опорной волны. В этом случае при восстановлении голограммы дифрагированная волна все равно будет сходиться в той точке, где находился источник сферической волны при записи.