Требования к фоточувствительным материалам

Как уже отмечалось, голограмма представляет собой запись интерференционной картины, возникающей при взаимодействии волны, рассеянной объектом, с опорной волной. В зависимости от свойств фоточувствительного слоя качество интерференционной картины будет различным и, следовательно, качество изображений, получаемых при голографировании. Вот почему, характеристики фотоматериалов играют очень важную роль в голографии.

Главным параметром фотоматериалов, определяющим яркость и четкость голографического изображения, является частотно-контрастная характеристика. Эта характеристика в конечном счете определяет разрешающую способность материала, то есть число интерференционных линий, которое можно записать на единице длины. Естественно, что при голографировании объекта желательно записать побольше интерференционных линий, тогда качество изображения будет лучше. Однако на существующих материалах сделать это не всегда просто. Действительно, вернемся к рис. 4. На голограмме точечный объект отображается в виде интерференционной кар-тины с переменной пространственной частотой, которая связана с углом θ. (см. формулу 7). Так, для луча гелий-неонового лазера (λ=0,63 мкм), падающего на голограмму под углом θ = 30°, пространственная частота v=900 линий/мм.

Таким образом, чтобы зафиксировать на голограмме лучи, которые образуют углы с опорной волной в пределах от нуля до 30°, разрешающая способность фотоматериала должна быть выше указанной пространственной частоты. Если фотоматериал допускает запись еще более высоких пространственных частот, то изображение точки получится еще более ярким и четким, так как увеличится полезная площадь голограммы.

Наиболее распространенными среди существующих фотоматериалов являются фотографические эмульсии типа "Микрат" и "649F Кодак", которые имеют наивысшую разрешающую способность. До последнего времени разрешающая способность этих эмульсий оценивалась числом линий на миллиметр, которое можно различить на фоне шумов*.

^* (Шумы представляют собой световой фон, который образуется в результате рассеяния света на неоднородности эмульсии.)

Это число находится в пределах 1500-2500 линий/мм. Однако для голографии весьма важна также и контрастность интерференционной картины, которая, естественно, уменьшается с увеличением пространственной частоты. Вот почему следует оценивать фотоматериалы по частотно-контрастной характеристике.

Рис. 10

Проведенные измерения показали, что большинство существующих фотоэмульсий имеют частотно-контрастную характеристику, быстро спадающую на пространственных частотах, превышающих 100-200 линий/мм. В качестве примера к на рис. 10 представлены частотно-контрастные характеристики нескольких фотоэмульсий, измеренные на волне гелий-неонового лазера (λ=0,63 мкм). Как видим, разрешающая способность высокочувствительных пленок "Микрат 300" и крупнозернистой весьма низкая. Фотопластинка "Микрат 900", широко применяемая в голографии, обеспечивает достаточно высокую контрастность интерференционной картины при пространственных частотах порядка 200 линий/мм. Для фотопленки "Микрат 900" эта величина в несколько раз выше - она достигает 1000 линий/мм (это, по-видимому, связано с меньшей толщиной эмульсии). Следует отметить, что в зависимости от конкретного экземпляра фотоматериала разрешающая способность меняется в широких пределах и отличается от приведенных значений в 1,5-2 раза.

Другим важным параметром фотоматериалов является чувствительность, определяющая плотность световой энергии на поверхности фоточувствительного слоя, которая необходима для получения голограммы. Например, для указанных выше фотоэмульсий чувствительность на волне гелий-неонового лазера порядка 10^-4-10^-6дж/см². На более длинной волне рубинового лазера (λ= 0,69 мкм) чувствительность значительно ниже.

Прежде чем рассматривать различные типы фотоматериалов, используемых для целей голографии, остановимся еще на одной важной характеристике фотоматериалов, которая оказывает существенное влияние на качество изображения.