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.
М. А. Гон