Патент ссср 378134
пйт ;и (АН-ИЕ
i» 3781 34
СПИ
ИЗО6РЕТЕНИЯ
Союз Советских
Социалистических
Республик
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Зависимое от авт. свидетельства № (22) Заявлено 05.01.71 (21) 1609529/26-25 с присоединением заявки ¹ (32) Приоритет
Опубликовано 25.01.74. Бюллетень М 3
Дата опубликования описания 16.08.74 (51) М. Кл. G 03с 9/08
H 01s 3/00
Государственный комитет
Совета Министров СССР по делам иваоретений н открытий (53) УДК 772 99 621 375 8 (088.8) (72) Авторы изобретения
В. А. Зубов, А. В. Крайский и Т. И. Кузнецова
Ордена Ленина физический институт им. П. Н. Лебедева (71) Заявитель (54) СПОСОБ РЕГИСТРАЦИИ И ВОССТАНОВЛЕНИЯ
ГОЛОГРАММ НЕСТАЦИОНАРНЫХ ПРОЦЕССОВ
Изобретение относится к области голографии.
Известен способ голографической регистрации быстропротекающих процессов, в котором опорный луч преобразуют по частоте таким 5 образом, чтобы исключить влияние эффекта
Допплера. При этом в плоскости фиксирования голограммы получают стационарную интерференционную картину.
Цель предлагаемого изобретения — получение голограммы движущегося с переменной скорость|о объекта или объекта, характеристики которого нерегулярно меняются во времени, и воспроизведение зарегистрированной, 15 изменяющейся во времени картины с тем или иным временным масштабом.
Поставленная цель достигается путем применения нового принципа записи голограммы на объемном регистрирующем элементе с ис- 20 пользованием пространственно-неоднородной фазовой модуляции опорного светового пучка.
В этом режиме в каждом сечении голограммы регистрируется определенная спектральная компонента излучения, рассеянного ооъ- 25 ектом. Последующая стадия восстановления достигается оптической реконструкцией спектральных компонент излучения при использовании восстанавливающего светового пучка с теми же характеристиками, что и опорный. 30
Для требуемого изменения временного,масштаба используется восстанавливающий пучок с другой скоростью пространственно-неоднороднои фазовой модуляции. В отличие от прототипа предлагаемый способ использует запись голограммы в существенно нестационарных условиях, когда в процессе регистрации на каждый элемент голограммы действует опорный пучок с частотой, изменяющейся линейно по сечению этого пучка.
Способ осуществляется следующим образом.
Если в некоторой плоскости Z=const поле, распространяющееся от объекта, имеет вид в(х, у, /)е — ", где е(х, у 1) — комплексная функция, то в некоторой точке, отстоящей от этой плоскости на расстояние R, поле определяется по формуле Кирхгофа:
Я(а(х,y,С)е — "- J р dS, с где ds — элемент плоскости Z=const. Требуется в результате регистрации голограммы и восстановлений получить это поле. Для получения голограммы на объемный регистрирующий элемент подают исследуемое излучение, рассеянное объектом (сигнал), и под углом
n/2 вспомогательное излучение (опорный пучок), сформированное надлежащим образом.
378134
Регистрирующий элемент может представлять собой фотохромный кристалл с центрами окраски, фотохромное стекло, фотохромную пластмассу. В некоторых случаях возможно использование толстослойных фотогра- 5 фических эмульсий, предназначенных для регистрации голограмм.
Опорный пучок создают из плоской монохроматической волны, излучаемой одномодовым квантовым генератором. Волна проходит 10 через электрооптическую ячейку, обеспечивающую при подаче на электроды пилообразного напряжения линейное изменение частоты в направлении, перпендикулярном световому пучку. Опорный световой пучок, действующий 15 на регистрирующий элемент, имеет вид
ittx — 1 — z„ i azt (х, у, )е
Координата z направлена перпендикулярно 20 опорному световому пучку, постоянная а характеризует скорость изменения фазы; ив — az — частота опорного пучка в сечении z.
При условии, что толщина регистрирующего элемента не слишком велика, т. е. амоко(25 ((Лх) /Х, где гмамс — размер голограммы по оси z; Лх — разрешаемый элемент на голограмме; излучение, рассеянное объектом, имеет в этом элементе вид:
Е (х z t) Pe {аae — у"t+t)z« i zt) Совместное действие сигнала и опорного пучка при регистрации даст 35
jÃ
Г г к макс о м — ttt ) 1» -tazt d У вЂ” г )
=)),) (a,в =(x.у,("у dt dt" 1dS. о t =t ——
Коэффициент b/а характеризует изменение временного масштаба. Таким образом, поле в точке наблюдения полность(о соответствует тому полю, которое создавалось от двигаю40 щегося объекта.
Условия, необходимые для записи голограммы и воспроизведения движущегося изображения объекта, которые были перечислены выше, выполняются для толщин голограммы
45 3 — 10 мм при наблюдении в дальней зоне
Ro) 100 см. Временное разрешение достигает
10 о — 10 —" сек при изменении напряжения на
104 в за время 10 — 10 — сек на электрооптической ячейке из кристалла КДП толщиной
50 порядка 1 см.
Предмет изобретения
55 Способ регистрации и восстановления голограмм. нестационарных процессов путем созЕ, (х, г, /) — Яе )гол — i E (x, у, t, i) — Pe (e(x, у, t) е Перестройка частоты опорного пучка обеспечивает регистрацию всех спектральных компонент исследуемого сигнала, необходимых для обеспечения желаемого временного разрешения. Это- приводит к соотношению az,„,„-, /р,,„,а1, Расстояние до точки наблюдения z заметно превышает размеры голограммы. Это приводит к соотношениям з а макс (1 » хмакс (з уразр. 2м Для поля в точке наблюдения будем иметь: т (R ЕЯД = О(-"-о- о J-(х,у, t")е (c,о X )(а — t — — — — t" dt" dS = J (Е, (х, z, t) + Е (х, у, z, t)) .2— о т — I (ао" + - (Х, У, /) а* (Х, У, t) + ао=*, о — ittx+i — z — iazt + ао=-(х, у, t) е с )dt = Sî,+ S" + S, Для рассматриваемого случая интерес представляет последний член: Для воспроизведения сигнала направляют на полученную объемную голограмму восстанавливающий световой пучок, который формируют по такому же принципу и направляют по тому же направлению, что и опорный. В случае необходимости изменения временного масштаба восстанавливающий пучок формируют при другой скорости нарастания импульса напряжения на электродах ячейки. Восстанавливающий пучок имеет вид: где b — характеризует скорость изменения фазы; и†bz — частота опорного сигнала в сечении я. Сигнал в дальней зоне определяется по формуле Кирхгофа: — Их+ i — z — iazt" t")so е с а/", dv= t =t —— 378134 Составитель Е. Халатова Техред Т. Миронова Корректор А. Дзесова Редактор Б. Нанкина Заказ 1266/3 Изд. № 482 Тираж 506 Подписное ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий Москва, Я-35, Раушская наб., д. 4/5 Типография, пр. Сапунова, 2 дания сигнального и немонохроматического опорного излучений и фиксирования голограммы, отличающийся тем, что, с целью получения нестационарных образов изменяющихся во времени объектов, формируют опорный пучок с заданными фазовыми соотношепнями н непрерывно изменяемой по координате частотой, направляют его перпендикулярно к среднему направлению исследуемого излучения, а восстанавливают сигнал пучком с теми же характеристиками, что и опорный, 
