Глава 4. Голографическая интерферометрия

Голография уже перестает быть экзотикой. Однако некоторые стороны процесса внедрения голографии в современную жизнь все еще остаются за кадром. Это проблема распознавания образов, интерферометрические измерения, создание голограммных оптических элементы, вопросы обработки изображений и многое другое.

Именно им, а точнее, одной из обладающей уникальными возможностями, сторон голографии (голографической интерферометрии) и посвящены эти заметки.

Естественно, голографическая интерферометрия появилась не на пустом месте. У ее истоков стоит то, что принято теперь называть классической интерферометрией. Поэтому с нее и начнем.

Классическая интерферометрия

Классическая интерферометрия всегда имела и имеет дело только с прозрачными или зеркально отражающими объектами. Казалось, что это навсегда. И удел интерферометрии – изучение газов и жидкостей, зеркал и линз. Работы, конечно, хватало и там. Были и масштабные практические результаты.

Например, контроль при производстве оптических изделий, а измерение толщины очень тонких покрытий и сверхточный контроль (с точностью в половину длины волны и меньше) расстояний или перемещений, а экспресс-оценка качества обработки поверхностей с помощью специальной стеклянной пластинки...

Разумеется, было, есть и еще будет очень много и других примеров использования интерферометрии и сделанных с ее помощью открытий. Но речь всегда шла только о прозрачных или зеркальных, слабо искажающих зондирующее излучение объектах. Существует даже понятие – "интерферометрическая точность". Это значит, что поверхности оптических элементов в интерферометрах должны обрабатываться так, чтобы высота неровностей не превышала 0,1 длины волны света.

После появления голографии открылась абсолютно новая возможность проведения интерферометрических измерений не только прозрачных, но и диффузно отражающих объектов. Именно по способу взаимодействия с зондирующим излучением и появилось деление объектов на фазовые (прозрачные) и диффузные (то есть отражающие, но не зеркальные).

Кое-что из истории

Первые голографические интерферограммы появились из-за ошибки или случайного стечения обстоятельств. Мало того, на это не обратили внимания. Далеко не все экспериментаторы в первые годы появления голографии прекрасно разбирались в ее теоретических основах. На первых шагах все усилия были направлены на получение собственно голограммы. Из интерферометрии было, конечно, известно, что сдвиг пучков во время экспозиции уже на половину длины волны делает невозможным запись микроинтерференционной картины, которая и представляет собой голограмму. Поэтому принимались всевозможные меры для обеспечения механической стабильности оптической схемы. В ход шли массивные гранитные и мраморные плиты, не менее массивные держатели оптических элементов. Словом все, до чего мог додуматься изощренный ум экспериментатора. Но первые лазеры имели очень малую мощность, а фотопластинки – аналогичную чувствительность. Словом, стабильность в половину длины волны в течение всего процесса записи голограммы обеспечить было очень и очень трудно. В результате восстановленное изображение иногда покрывалось полосами, которые портили общую картину. Эти голограммы списывали в брак и экспериментаторы с новыми усилиями бросались на обеспечение виброзащиты. Само собой разумеется, что такая ситуация не могла продолжаться долго. Критическая масса нарастала. Кто-то должен был задуматься. И такие нашлись. Причем, это был не гений-одиночка, а сразу несколько независимо работающих групп экспериментаторов. Интересно, что первое сообщение (в 1965 году) касалось голографической интерферометрии с усреднением по времени. Методы двух экспозиций и реального времени моложе первого сообщения примерно на пару-тройку месяцев. Именно так в середине 60-х годов появилась и начала бурно развиваться голографическая интерферометрия.