SU1124244A1 - Method and device for recording transmission hologram - Google Patents

Method and device for recording transmission hologram Download PDF

Info

Publication number
SU1124244A1
SU1124244A1 SU833569055A SU3569055A SU1124244A1 SU 1124244 A1 SU1124244 A1 SU 1124244A1 SU 833569055 A SU833569055 A SU 833569055A SU 3569055 A SU3569055 A SU 3569055A SU 1124244 A1 SU1124244 A1 SU 1124244A1
Authority
SU
USSR - Soviet Union
Prior art keywords
beams
recording
photographic material
laser
interfering beams
Prior art date
Application number
SU833569055A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Николай Григорьевич Киселев
Original Assignee
Ленинградский Институт Киноинженеров
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Ленинградский Институт Киноинженеров filed Critical Ленинградский Институт Киноинженеров
Priority to SU833569055A priority Critical patent/SU1124244A1/en
Application granted granted Critical
Publication of SU1124244A1 publication Critical patent/SU1124244A1/en

Links

Landscapes

  • Holo Graphy (AREA)

Abstract

1. Способвзаписи пропускающей- I голограммы, заключающийсй в экспони .ровании фотоматериала интерферен ционной картиной, образованной сведением двух пучков когерентного света. Готличающийс  тем, что, с целью повышени  качества записи, формирование волнового фронта одного из интерферирующих пучков производитс  после его прохождени  через :фотоматериал с помощью зеркального отражател , причем двойна  оптическа  длина хода от подложки с фотослоем до зеркального отражател  больше длины когерентности излучени  исполь: зуемрго лазера. V . . 2. Устройство записи пропускающей голограммы, включающее лазер, оптические системы формировани  интерферирующих пучков и фотоматериал, отличающее с  тем, что (О фотоматериал установлен между оптическими системами формировани  интерферирующих пучков, в фокальную плоскость одной из которых введена отражающа  поверхность, имеюща  в центре отверстие дл  ввода пучка. :с 4 э 4ik 41. A method for recording a transmission hologram — I consisting in exposing a photographic material to an interference pattern formed by mixing two beams of coherent light. It is distinguished by the fact that, in order to improve the recording quality, the wavefront of one of the interfering beams is formed after it passes through: a photo material using a mirror reflector, and the double optical path length from the substrate with the photo layer to the mirror reflector is greater than the coherence length of the radiation using: a regional laser . V. . 2. A transmissive hologram recording device, including a laser, optical systems for the formation of interfering beams and photographic material, characterized in that (O photo material is installed between optical systems for the formation of interfering beams, in the focal plane of one of which a reflecting surface is inserted, having an opening in the center beam.: 4 e 4ik 4

Description

Избретение относитс  к устройствам дл  фокусировки лазерного пучка и.может быть использовано дл  постро ени  голографических объективов. Известен способ записи голографических линз, включающий формирование сферических пучков и запись картины их интерференции в сход щихс  пучках. Известно также устройство дл  реализации способа, состо щее из источника когерентного излучени  и каналов формировани  интерферирующих пучков tl . Недостатком известного способа и устройства дл  его осуществлени   вл етс  необходимость введени  спедиальных оптических элементов дл  обеспечени  схождени  интерферирующи пучков, что вызывает по вление аберраций полученной гололйнзы. Эти иска жени  приходитс  тем или иным способом корректировать. При других способах сведени  пучков возникают зате нени  по поверхности голограммы, вследствие чего часть поверхности дл  фокусировки пучка не используетс что отрицательно сказываетс  на размерах формируемого п тна. Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому  вл етс  способ записи пропускающей голограммы , заключающийс  в экспонировании фотоматериала интерференционной картиной , образованной сведением двух пучков когерентного света. Устройств дл  реализации такого способа включает оптические системы формировани  интерферирующих пучков и фотоматериал 21 . Дл  сведени  (объектного и референтного ) пучков в плоскости фотоматериала используетс  наклонна  свето делительна  пластина. Такое решение практически непригодно дл  записи голообъективов с относительным отверстием более 1:5 и выше из-за существенного искажени  фронта одного из пучков, а следовательно, практи- чески невозможно получение фокально го п тна малых размеров. Целью изобретени   вл етс  повышение качества записи голографически линз. Поставленна  цель достигаетс  тем что согласно способу записи пропуска ющих голограмм, заключающемус  в экс понировании фотоматериала интерференционной картиной, образованной сведением двух пучков когерентного света, формирование волнового фронта одного из интерферирующих пучков производитс  после его прохождени  через фотоматериал с помощью отражател ,причем двойна  оптическа  длина хода от подложки до отражател  больше длины когерентности излучени . В устройстве дл  осуществлени  способа, включающем лазер, оптические системы формировани  интерферирующих пучков и фотоматериал, последний установлен между оптическими системами формировани  интерферирующих пучков, в фокальную плоскость одной из которых введена отражающа  поверхность, имеюща  в центре отверстие дл  ввода пучка. На фиг. 1 показана схема записи пропускающего голообъектива, преобразующего расход щийс  пучок в сход щийс ; на фиг. 2 - часть схемы дл  записи голообъектива, преобразующего расход щийс  пучок в параллельный (схемы на фиг.. 1 и 2 предназначены дл  записи голообъективов с задним обрезком, соизмеримым или большим длины когерентности лазерного пучка ) ; на фиг. 3 - схема записи голообъектива , преобразующего расход щийс  пучок в сход щийс , когда фокусное рассто ние голообъектива невелико, т.е. в несколько раз меньше , чем дл  схем на фиг. 2 и 1. Устройство дл  записи пропускающей голограммы содержит лазер 1, светоделитель 2, раздел ющий пучок света на параллельные световые пучки 3 и 4, плоские зеркала 5-9, микрообъективы 10 и 11, сферическое зеркало 12, подложку с фотослоем 13, отверстие 14 в зеркале, референтньй 15 и объектньгй 16 пучки (фиг. 1); плоское зеркало 17 с отверстием 14 и телескопическую систему 18 дл  расширени  объектного пучка (фиг.2); полупрозрачное зеркало 19 (фиг. 3). Устройство дл  записи пропускающей голограммы работает следующим образом . Пучок света от лазера раздел етс  светоделителем на пучки 3 и 4, попадающие в микрообъективы 11 и 10 соответственно. От микрообъектива 10 пучок проходит через отверстие диаметром в единицы микрометров в подложке зеркала 12 и падает на подложку с фотослоем 13, образу  референтньй расход щийс  пучок, Расход щийс  пучок микрообъектива 11 проходит . через подложку и отражаетс  зеркалом 12. После отражени  от зеркала 12 возникает объектный пучок, Если бы длина когерентности излучени  была бесконечно большой, то на фотослое 13 бьши бы зарегистрированы две интерференционные картины; перва  - от встречных пучков, исход щих от объективов 11 и 10, и втора  - от пучка из микрообъектива 10 и пучка, отраженного от зеркала (в сопутствующих пучках). Перва  интерференционна  картина  вл етс  нежелательной и уменьшает дифракционную эффективность гологр.аммы, сфор мированной второй интерференционной картиной: Чтобы исключить формирование первой интерференционной картины оптический путь АБВГД + ДГ выбираетс равным оптическому пути АЕЖЗДГ..Причем оптический путь, равный двум длинам отрезка ДГ, должен превышать длину когерентности излучени  лазера При выполнении этих условий перва  интерференционна  картина не регистрируетс  на фотослое, а воздействие пучка от микрообъектива 11 сводитс  только в равномерной засветке фотосло  13, Таким образом, на поверхности фотосло  световой поток состо ит из посто нной составл ющей, обус ловленной засветкой от микрообъек тива 10, и переменной по плоскости составл ющей, обусловленной второй интерференционной картиной. Дл  записи голограмм с заметной посто нной составл ющей экспонирующего светового потока необходим фотоматериал с достаточно большим динамически диапазоном. Именно таким фотоматериалом  вл етс  хроми рованна  желатина. Обычно при изготовлении сло  хромированной желатин провод т операцию предварительного дублени  фотосло . Она выполн етс  либо с помощью дубителей, вводимых в фотослой,, либо с помощью засвечивани  актиничным (в синей области спектра) излучением. Если эта опера ци  отсутствует, голограмма после про влени  обладает заметным светорассе нием , или шумом, т.е., непригодна дл  использовани  в качестве голографического оптического элемента , В предлагаемом способе эта операци  может быть исключена и указанное предварительное дубление фотосло  хромированной желатины- осуществл етс  непосредственно в процессе экспонировани  за счет наличи  посто нной составл ющей в экспонирующем пучке. Как видно И2 схемы записи голообъектива на подложке с фотослоем 13, референтный и объектный пучки на пути своего распространени  не имеют преград и, следовательно, дл  записи пропускающей голограммы могут использоватьс  пучки с большой расходимостью , что необходимо дл  получени  толообъектива с малым размером формируемого п тна. На фиг, 2 показана схема записи голообъектива, который преобразует расход щийс  пучок света (запис) от микрообъектива 10 и параллельный пучок. Дл  формировани  параллельного пучка вместо микрообъектива -11 используетс  телескопическа  система 18. Параллельный пучок света проходит через Фотослой 13 и затем отражаетс  от плоского зеркала 17. формиру  параллельньй объектный пучок. Оптическа  длина хода подбираетс  аналогично вышеизложенному, I Схемы на фиг, 1 и 2 пригодны дл  получени  голообъектива с большими линейными размерами, вплоть до дес тков сантиметров, при условии использовани  достаточно мощного лазера. Дл  фокусироЁки лазерного пучка в оптических, системах видеопроигрывател  требуютс  объективы с меньшими линейными размерами и с малым (до единиц миллиметров) фокусным рассто нием , В схемах на фиг, 1 и 2 отрезок ДГ должен быть по крайней мере в два раза меньше длины когерентности излучени  лазера, а эта величина колеблетс  в пределах от дес тков (дл  гелий-неонового лазера) до единиц сантиметров (дл  аргонового), Эту трудность можно обойти с помощью схемы на фиг. 3, Здесь пучок от микрообъектива 10 проходит через отверстие в зеркале 12, падает на поверхность полупрозрачного зеркала и отражаетс  на поверхность зеркала 12, Отраженный от зеркала 12 пучок образует объектный пучок. Часть пучка, проход ща  через зеркало 19 от мик1эообъектива 10, интерферирует с пучком 12, формиру  интерференционную картину , а следовательно, и голограмму ; 511 на фотослое 13, Здесь оптическа  длина хода/равна  2 ДГ, должна быть как максимум в два раза меньше длины когерентности используемого лазерного пучка. Как видно на фиг. 1, фокус микрообъектива 11 совпадает с двойным фокусным ра:ссто нием (центром кривизны ) зеркала 12, Это условие  вл  етс  строгим, если не предъ вл ютс  высокие требовани  к качеству волнового фронта объектного пучка. В рассматриваемых схемах важной характеристикой  вл етс  длина когерентности излучени  используемого лазера. Эта характеристика зависит как от рабочей среды лазера, так и от параметров резонатора. Длину когерентности излучени  каждого лазера обычно устанавливают зкспериментальн с помощью интерферометра. Измен   оптическую длину хода в одной из его ветвей, устанавливают, при какой раз ности хода видность интерференцион4 ной картины падает до нул . Известны и другие- методики определени  длины когерентности излучени  лазера. Отметим , что дл  известных промьшлеиных лазеров длина когерентности в.одномодовом режиме находитс  в пределах 1-30 см. Таким образом, формирование объектного и референтного пучков достигаетс  с использованием свойства ограниченной длины когерентности лазерного пучка. Если дл  голообъектива требуетс  высока  дифракционна  зффективность, то в качестве фотоматериала должен использоватьс  фотослой с достаточно большим дйнамичег ским диапазоном, например, хромирование желатина. Экспериментально подбира  соотношение интенсивности объектного и референтного пучнов, добиваютс  такой степени предрарительной задубленности сло  хромированной желатины, что шум сло  можно считать несущественным.The exemption refers to devices for focusing a laser beam and can be used to construct holographic lenses. There is a known method of recording holographic lenses, which includes the formation of spherical beams and the recording of the pattern of their interference in convergent beams. It is also known a device for implementing the method, consisting of a coherent radiation source and channels for the formation of interfering beams tl. A disadvantage of the known method and device for its implementation is the necessity of introducing spedial optical elements to ensure convergence of interfering beams, which causes the appearance of the resulting hollowness aberrations. These claims of the bride have to be corrected in one way or another. With other methods of converging beams, shading occurs on the surface of the hologram, as a result of which part of the surface is not used to focus the beam, which negatively affects the size of the spot being formed. The closest in technical essence to the present invention is a method of recording a transmissive hologram, which consists in exposing the photographic material to an interference pattern formed by mixing two beams of coherent light. Devices for implementing such a method include optical systems for forming interfering beams and photographic material 21. For information (object and reference) beams in the plane of the photographic material, an inclined light separator plate is used. Such a solution is practically unsuitable for recording hologo lenses with a relative aperture of more than 1: 5 and higher due to a significant distortion of the front of one of the beams, and, therefore, it is practically impossible to obtain a focal spot of small dimensions. The aim of the invention is to improve the recording quality of holographic lenses. The goal is achieved by the fact that according to the method of recording transmission holograms, consisting in exposing a photographic material to an interference pattern formed by mixing two beams of coherent light, the wavefront of one of the interfering beams is formed after it passes through the photographic material with a reflector, and the double optical path length from the substrate to the reflector is longer than the coherence length of the radiation. In a device for carrying out a method comprising a laser, optical systems for forming interfering beams and photographic material, the latter is installed between optical systems for forming interfering beams, in the focal plane of one of which a reflecting surface is inserted having a hole in the center of the beam. FIG. Figure 1 shows the recording scheme of a transmissive holo lens that converts a diverging beam into a converging one; in fig. 2 shows a part of a circuit for recording a holo-lens that converts a diverging beam into a parallel one (the circuits in Figs. 1 and 2 are intended for recording holo-lenses with rear trimming, comparable to or greater than the coherence length of the laser beam); in fig. 3 is a diagram of recording a holo-lens that converts a diverging beam into a convergent when the focal length of the holo-lens is small, i.e. several times smaller than for the circuits in FIG. 2 and 1. A device for recording a transmissive hologram contains a laser 1, a beam splitter 2, dividing the light beam into parallel light beams 3 and 4, flat mirrors 5-9, micro-lenses 10 and 11, spherical mirror 12, substrate with photo layer 13, hole 14 in the mirror, reference 15 and object 16 beams (Fig. 1); a flat mirror 17 with a hole 14 and a telescopic system 18 for expanding the object beam (Fig. 2); semi-transparent mirror 19 (fig. 3). A device for recording a transmissive hologram works as follows. The beam of light from the laser is separated by a beam splitter into beams 3 and 4, falling into micro lenses 11 and 10, respectively. From microobjective 10, the beam passes through an orifice with a diameter of a few micrometers in the substrate of mirror 12 and falls onto the substrate with photo layer 13, forming a reference diverging beam. The expendable beam of microobjective 11 passes. through the substrate, and is reflected by the mirror 12. After reflection from the mirror 12, an object beam arises. If the coherence length of the radiation were infinitely large, then two interference patterns would be recorded on photo layer 13; the first is from colliding beams emanating from lenses 11 and 10, and the second from a beam from micro-lens 10 and a beam reflected from a mirror (in accompanying beams). The first interference pattern is undesirable and reduces the diffraction efficiency of the hologram of the second pattern formed by the second interference pattern: In order to prevent the formation of the first interference pattern, the optical path of the ABECD + DG is chosen equal to the optical path AEZHDGG. laser coherence length. Under these conditions, the first interference pattern is not recorded on the photo layer, and the beam effect from the micro-lens is 11 s. odits only in the uniform illumination of the photographic layer 13, thus on the surface of photosensitive layer consisting um luminous flux from d.c., from the possible conditional mikroobek tive flare 10 and a variable component along the plane caused by the second interference pattern. To record holograms with a noticeable constant component of the exposure light flux, photographic material with a sufficiently large dynamic range is necessary. This is the photographic material that is chromic gelatin. Usually, in the manufacture of a layer of chrome-plated gelatin, the pre-tanning of photollo is performed. It is performed either with the help of tanning agents injected into the photo layer, or with the help of exposure to actinic (in the blue region of the spectrum) radiation. If this operation is absent, the hologram after the appearance has a noticeable light scattering, or noise, i.e., is unsuitable for use as a holographic optical element. In the proposed method, this operation can be eliminated and the said preliminary tanning of the photo chromed gelatin is carried out directly in the process of exposure due to the presence of a constant component in the exposure beam. As can be seen from the I2 scheme of recording a holo-lens on a substrate with photolayer 13, the reference and object beams in their propagation path do not have obstacles and, therefore, beams with a large divergence can be used to record the transmissive hologram, which is necessary to obtain a tolo-lens with a small spot size. Fig. 2 shows a recording scheme of a holo-lens, which converts a diverging beam of light (writing) from micro-lens 10 and a parallel beam. To form a parallel beam, a telescopic system 18 is used instead of micro-lens -11. A parallel beam of light passes through Photo Layer 13 and then reflects from a flat mirror 17. To form a parallel object beam. The optical stroke length is chosen similarly to the above, I Schemes in Figs 1 and 2 are suitable for obtaining a holo-lens with large linear dimensions, up to tens of centimeters, provided that a sufficiently powerful laser is used. To focus a laser beam in optical, video player systems, lenses with smaller linear dimensions and a small (up to a few millimeters) focal length are required. In the diagrams of Figs 1 and 2, the DG segment must be at least two times smaller than the laser coherence length , and this value ranges from tens (for a helium-neon laser) to units of centimeters (for argon). This difficulty can be circumvented using the circuit in FIG. 3, Here the beam from the micro-lens 10 passes through the hole in the mirror 12, falls on the surface of the translucent mirror and reflects onto the surface of the mirror 12. The beam reflected from the mirror 12 forms an object beam. The part of the beam that passes through the mirror 19 from the micro-lens 10 interferes with the beam 12, forming an interference pattern and, therefore, a hologram; 511 on the photo layer 13, Here the optical path length / is 2 DG, should be as much as two times shorter than the coherence length of the laser beam used. As seen in FIG. 1, the focus of the micro-lens 11 coincides with the double focal length: the distance (center of curvature) of the mirror 12. This condition is strict if there are no high demands on the quality of the wavefront of the object beam. In the considered schemes, an important characteristic is the radiation coherence length of the laser used. This characteristic depends on both the laser working medium and the parameters of the resonator. The coherence length of each laser is usually established experimentally using an interferometer. By changing the optical length of the stroke in one of its branches, it is established at what difference of the stroke the visibility of the interference pattern drops to zero. Other methods are known for determining the coherence length of laser radiation. Note that for known industrial lasers, the coherence length in the single-mode mode is in the range of 1-30 cm. Thus, the formation of the object and reference beams is achieved using the property of a limited coherence length of the laser beam. If a high diffraction efficiency is required for a holo lens, then a photo layer with a sufficiently large dynamical range, for example, chroming of gelatin, should be used as a photo material. Experimentally selecting the intensity ratio of the object and reference beams, one achieves such a degree of precautionary tanning of the layer of chrome gelatin that the noise of the layer can be considered insignificant.

1one

1212

7575

19 73 п/19 73 p /

CPU г. 3CPU r. 3

Claims (2)

СПОСОБ ЗАПИСИ ПРОПУСКАЮЩЕЙ ГОЛО-METHOD FOR RECORDING A TRANSMISSION VOICE - - ГРАММЫ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВ‘ЛЕНИЯ.- GRAMS AND DEVICE FOR ITS IMPLEMENTATION. .(57) 1. Способ»записи пропускающей— 'Голограммы, заключающийся: в экспони.poBiaHHH фотоматериала интерферен- * ционной картиной, образованной сведением двух пучков когерентного света, (отличающийся тем, что, [с целью повышения качества записи, формирование волнового фронта одного из интерферирующих пучков производится после его прохождения через ;фотоматериал с помощью зеркального 'отражателя, причем двойная оптическая длина хода от подложки с фотослоем до зеркального отражателя больше длины когерентности излучения используемого лазера.. (57) 1. The method of "recording transmissive— 'Holograms, which consists in: exponing.poBiaHHH photographic material with an interference pattern formed by mixing two beams of coherent light (characterized in that, [in order to improve the quality of recording, the formation of a wavefront one of the interfering beams is produced after it passes through; the photographic material is using a specular reflector, and the double optical path length from the substrate with the photo layer to the specular reflector is greater than the coherence length of the radiation of the laser used. 2. Устройство записи пропускающей голограммы, включающее лазер, оптическйе системы формирования интер- д ферирующих пучков и фотоматериал, ® отличающее ся тем, что фотоматериал установлен между оптическими системами формирования интерферирующих пучков, в фокальную плоскость одной из которых введена отражающая поверхность, имеющая в центре отверстие для ввода пучка.2. A transmission device for transmitting a hologram, including a laser, optical systems for the formation of interfering beams and photographic material ®, characterized in that the photographic material is installed between optical systems for forming interfering beams, in the focal plane of one of which a reflective surface is introduced, having a hole in the center to enter the beam.
SU833569055A 1983-03-28 1983-03-28 Method and device for recording transmission hologram SU1124244A1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU833569055A SU1124244A1 (en) 1983-03-28 1983-03-28 Method and device for recording transmission hologram

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU833569055A SU1124244A1 (en) 1983-03-28 1983-03-28 Method and device for recording transmission hologram

Publications (1)

Publication Number Publication Date
SU1124244A1 true SU1124244A1 (en) 1984-11-15

Family

ID=21055407

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SU833569055A SU1124244A1 (en) 1983-03-28 1983-03-28 Method and device for recording transmission hologram

Country Status (1)

Country Link
SU (1) SU1124244A1 (en)

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
1. Chang В. Dichromdted gelatyne holograms and their applications.-Opt. Engin., V. 19 1980, 1 15, p. 642648. 2. Lee W. {Holographic. grating scanners with alleratfon corrections.Appl. Opt., V. 16, 1977, p. 13921399 (прототип). *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP3390954B2 (en) Method for producing volume holographic diffuser
US4336978A (en) Method for optically making a diffusion plate
US3658403A (en) High fidelity readout of a hologram performing the function of a complex wave modifying structure
US4312559A (en) Method of producing an inline hologram lens
US4605606A (en) Gaussian laser beam filter
SU1124244A1 (en) Method and device for recording transmission hologram
US3561838A (en) Holographic imaging
US4392709A (en) Method of manufacturing holographic elements for fiber and integrated optic systems
US4936642A (en) Method of constructing a hologram whose thickness is independent of the thickness of the holographic recording material
US3672776A (en) Holographic real-time interferometry with a reconstructed reference beam
JPH02306440A (en) Objective lens for optical head and the head
US3658404A (en) Complex wave modifying structure holographic system
JP2803434B2 (en) Diffraction grating plotter
US3799643A (en) Laser spatial coherence compensation in holography
EP0093781A1 (en) Method of manufacturing in-line hologram lens
JPS62231924A (en) Exposure lighting device
KR20020049493A (en) Method and device to fabricate holographic gratings with large area uniformity
US3603662A (en) Two-beam, wide-viewing angle holographic apparatus
JP3161607B2 (en) Hologram exposure method
JPH0797162B2 (en) Optical beam expander
KR101987681B1 (en) Method Of Recording And Reconstructing Information Using Hologram Apparatus Including Holographic Optical Element
JPS55163566A (en) Hologram lens and its production and optical system signal using this hologram lens
US3782825A (en) Method and apparatus for checking the stability of a setup for making reflection type holograms
JP4553223B2 (en) Method for photographing transmission hologram master
EP0207132A1 (en) Method of producing a gaussian laser beam filter.