Киноформ. РЕАЛЬНАЯ ФИЗИКА. Глоссарий по физике

Киноформ - тонкая фазовая синтезированная голограмма, к-рая несёт однозначную информацию о фазовой составляющей объектной волны и позволяет восстанавливать её при освещении опорной волной. К. был создан в 1969 Леземом (L. В. Lesem) и др. Прообразом К. можно считать фазовую Френеля линзу. К. восстанавливает трёхмерное изображение, но в отличие от тонких голограмм, записанных путём регистрации интерференц. картины, К. формирует на заданной длине волны

только одно изображение и при этом весь падающий на него свет дифрагирует в один порядок дифракции. Т. о., К. имеет макс. теоретич. эффективность

при записи фазовых объектов и

при записи произвольных объектов. В отличие от объёмных фазовых голограмм, обладающих также 100%-ной дифракц. эффективностью, К. имеет весьма малую угл. и спектральную селективность.

Осн. допущение при создании К. состоит в том, что комплексная амплитуда объектной волны а (х, у)считается постоянной по модулю в плоскости регистрации и имеет вид а(х, y) = const exp

. Для получения К. сначала на ЭВМ рассчитывают разность фаз

объектной и опорной волн (т. е. характеристич. функцию голограммы) для каждой точки (х, у)плоскости (рис., а), затем вычитают величины, кратные

, так что фазовая функция

меняется в пределах только от 0 до

(рис., б, в). Далее эта функция отображается, напр., методами фотолитографии в виде фазового рельефа оптич. поверхности или модуляции показателя преломления тонкой плёнки. В итоге К. представляет собой тонкую прозрачную пластинку, оптич. толщина к-рой меняется в соответствии с вычисленной функцией

. При освещении плоской волной К. накладывает фазовую функцию

на плоский волновой фронт, превращая его в волну с комплексной амплитудой а=const exp

Для коррекции аберраций и формирования изображений используется киноформная линза (КЛ) - голограмма точечных источников, аналогичная фазовой зонной пластинке. Оптич. сила осесимметричной КЛ, работающей на пропускание, определяется след. соотношением:

, где т - номер дифракц. порядка,

- длины волн при записи и работе КЛ, Ф₀ - оптич. сила для длины волны

при записи КЛ. Для КЛ, работающей на отражение,

, где s - кривизна поверхности киноформного элемента.

Киноформ: а - разность фаз объектной и опорной волн при синтезе киноформного элемента; б - фазовый профиль киноформа; в - ступенчатый профиль киноформа.

Из этих соотношений видно, что КЛ обладает весьма большой дисперсией показателя преломления (напр.,

= -3,5), к-рая может быть использована для компенсации вторичного спектра в сочетании с обычными стёклами типа крон и флинт (см. Оптическое стекло). По аберрац. свойствам КЛ аналогична тонкой асферич. линзе с бесконечно большим показателем преломления.

Киноформные оптич. элементы могут быть получены или путём спец. программного управления интенсивностью лазерного пучка, с помощью к-рого производится запись, или с использованием методов фотолитографии. При изготовлении киноформных элементов методами фотолитографии часто непрерывную функцию

(х, у)заменяют на ступенчатую с шагом , где N - число ступеней, как это показано на рис. (в). Дифракц. эффективность К. при этом меньше 100%, но увеличивается с ростом N, напр. при N = 2; 3; 10 дифракц. эффективность равна соответственно 41; 81; 97%.

К. используется в оптич. устройствах для преобразования формы волновых фронтов, формирования изображения в видимой, УФ- или ИК-областях спектра, для коррекции аберрации, контроля асферич. поверхностей, вывода информации из ЭВМ и т. п.

Литература по киноформам

Знаете ли Вы, как разрешается парадокс Ольберса?
(Фотометрический парадокс, парадокс Ольберса - это один из парадоксов космологии, заключающийся в том, что во Вселенной, равномерно заполненной звёздами, яркость неба (в том числе ночного) должна быть примерно равна яркости солнечного диска. Это должно иметь место потому, что по любому направлению неба луч зрения рано или поздно упрется в поверхность звезды.
Иными словами парадос Ольберса заключается в том, что если Вселенная бесконечна, то черного неба мы не увидим, так как излучение дальних звезд будет суммироваться с излучением ближних, и небо должно иметь среднюю температуру фотосфер звезд. При поглощении света межзвездным веществом, оно будет разогреваться до температуры звездных фотосфер и излучать также ярко, как звезды. Однако в дело вступает явление "усталости света", открытое Эдвином Хабблом, который показал, что чем дальше от нас расположена галактика, тем больше становится красным свет ее излучения, то есть фотоны как бы "устают", отдают свою энергию межзвездной среде. На очень больших расстояниях галактики видны только в радиодиапазоне, так как их свет вовсе потерял энергию идя через бескрайние просторы Вселенной. Подробнее читайте в FAQ по эфирной физике.