Karty z podziękowaniami Petite Cactus 3D Holograficzny oryginalny system nagrywania i przygotowanie

Jun 20, 2023

Zostaw wiadomość

System eksperymentalny używany do oryginalnego zapisu holograficznego obejmuje zazwyczaj amortyzujący stół holograficzny, urządzenie sterujące ścieżką optyczną, rozdzielacz wiązki, ekspander wiązki, kolimator, soczewkę obrazującą, soczewkę z transformacją Fouriera, filtr otworkowy, ramę suchej płyty, ramkę resetowania, migawkę, automatyczną ekspozycję i programator czasowy utrwalacza, trymer o wielu stopniach swobody, zmienny pasek świetlny i inne komponenty.

Holograficzny stół

Hologram jest zapisem prążków interferencyjnych fali odniesienia i obiektu fali świetlnej. Jeśli różnica dróg optycznych między dwiema falami świetlnymi zmieni się podczas ekspozycji, będzie to miało wpływ na modulację prążków interferencyjnych. Zwykle wymagana jest zmiana mniejsza niż jedna dziesiąta różnicy ścieżki optycznej. Dlatego w procesie produkcji oryginału holograficznego szczególną uwagę należy zwrócić na stabilność holograficznego stołu warsztatowego.

Czynniki wpływające na stabilność obejmują wibracje, przepływ powietrza i zmiany termiczne. Główny wpływ wibracji wynika z wibracji podłoża, jeśli mechanizm elementu systemu rejestracji jest poluzowany, wzmocni to wibracje, dlatego konieczne jest podjęcie działań tłumiących holograficzny stół warsztatowy. Specjalny holograficzny stół pływający jest najlepszym stołem tłumiącym. Prostymi metodami amortyzacji mogą być piaskownice, tworzywa mikroporowate, poduszki powietrzne (z dętką koła samochodu lub samolotu) oraz żeliwo lub granit o masie 100 ~ 200kg, należy zamontować osłonę izolacyjną. Jeżeli nie ma osłony izolacyjnej, w czasie nagrywania hologramu nie należy wietrzyć pomieszczenia, obsługa nie powinna głośno mówić i trzymać się z daleka od stanowiska pracy.

Metodą sprawdzenia stabilności stołu jest użycie elementów systemu rejestrującego, ustawienie długoramiennego systemu interferometru Michelsona, dostosowanie tylko do 3 do 5 prążków interferencyjnych, a następnie obserwacja prążków, jeśli na zewnątrz występują wibracje, prążek interferencyjny nie zmienia się, można uznać, że osiągnięto tłumienie drgań. Następnie umieść jedno lub dwa lustra z poduszką, jeśli po pewnym czasie grzywka się nie zmieni, uważa się, że szok jest dobry. Aby dokładniej ustalić, czy hologram jest sejsmoidalny, można kilkakrotnie zmieniać położenie i kierunek zwierciadła. Jeżeli prążek interferencyjny nie ulega zmianie, można stwierdzić, że osiągnięto eliminację wstrząsów. W przypadku stosowania lasera pulsacyjnego jako źródła światła rejestrującego, ze względu na bardzo krótki czas ekspozycji, nie ma potrzeby stosowania środków amortyzujących i zabezpieczających przed wstrząsami.

Element optyczny

Elementy optyczne, takie jak soczewki i zwierciadła wykonane z hologramów, działają na tej samej zasadzie, co elementy optyczne do zwykłych celów.

1. Aby poprawić przepuszczalność światła i zapobiec szumowi reprodukcji hologramu powodowanemu przez niepotrzebne odbicia, powierzchnię soczewki należy pokryć folią przeciwodblaskową. Ponadto przy wyborze obiektywu należy wybrać obiektyw pozbawiony defektów i zabrudzeń, ponieważ będą one powodować szum podczas nagrywania i odtwarzania hologramu.

2. Kiedy światło pada na szklaną podstawę zwykłego lustra, należy je najpierw załamać, a następnie odbić, a utrata odbitego światła jest bardzo duża. Jednocześnie obie strony szklanego podłoża wprowadzą światło rozproszone w wyniku wielokrotnych odbić. Dlatego też do produkcji płyt holograficznych wymagane jest lustro o wysokim współczynniku odbicia, o dużej płaskości powierzchni i wielowarstwowej folii odblaskowej.

3. Rozdzielacz wiązki jest ważnym elementem systemu rejestracji, a jego rolą jest podzielenie wiązki lasera na dwie lub więcej wiązek, aby służyć jako fala odniesienia i fala oświetlająca obiekt. Rozdzielacz wiązki jest zwykle pokryty warstwą interferencyjną na długiej płycie szklanej. Istnieją dwa rodzaje folii interferencyjnej: wielowarstwowa folia dielektryczna i folia metalowa. Współczynnik widmowy można zmieniać w sposób ciągły lub segmentować. Rozdzielacz wiązki wykonany z elementu polaryzacyjnego może w sposób ciągły regulować współczynnik podziału wiązki, a w niektórych przypadkach konieczne jest podzielenie wiązki na trzy lub więcej wiązek. Jedna metoda polega na zastosowaniu kilku rozdzielaczy wiązki, a druga na wielostopniowej dyfrakcji siatek holograficznych. Siatkę holograficzną fazową można również stosować jako rozdzielacz wiązki z ciągłą zmianą współczynnika podziału wiązki, który można zmieniać w sposób ciągły, o ile zmienia się kąt padania lasera.

4. Ponieważ kąt rozbieżności wiązki laserowej jest bardzo mały, konieczne jest użycie rozszerzającego się lustra w celu zwiększenia kąta rozbieżności wiązki laserowej. Zwykle używany 20-krotność, 40-krotność mikroobiektywu lub pojedyncza soczewka dodatnia lub ujemna o bardzo krótkiej ogniskowej. Czasami w celu redukcji elementów optycznych stosuje się zwierciadła sferyczne wypukłe lub wklęsłe, które jednocześnie poszerzają wiązkę i zmieniają jej kierunek.

Jeżeli do rozszerzania wiązki używana jest soczewka dodatnia o ogniskowej f', a średnica plamki wiązki laserowej wynosi 2, kąt rozbieżności wiązki po rozszerzeniu wiązki wynosi. Ponieważ rozkład intensywności wiązki laserowej jest gaussowski, po rozszerzeniu wiązki rozkład intensywności pozostaje gaussowski. Aby rozkład natężenia światła był równomierny, zazwyczaj należy dodać pasek świetlny na ścieżce światła. Zatem wykorzystując tylko niewielką część wiązki, traci się dużo energii.

5. Rolą filtra otworkowego jest ograniczenie wielkości wiązki i eliminacja wysokiego szumu generowanego przez zwierciadło rozszerzające wiązkę oraz elementy optyczne, przez które wiązka przechodzi przed rozwinięciem. Filtr otworkowy to zazwyczaj arkusz molibdenu o grubości 25, z którego za pomocą wiercenia laserowego tworzy się otwór o średnicy od 5 do 30 μm. Wybór wielkości otworka związany jest z wielkością plamki na powierzchni ogniskowej zwierciadła rozszerzającego wiązkę oraz z wielkością płyty. Nie biorąc pod uwagę rozdzielczości obrazu, dziurkę można wybrać, korzystając z powyższego wzoru. Ponieważ ekspander wiązki ma pewne aberracje, rzeczywista plamka jest większa niż wartość obliczona powyżej i można w przybliżeniu obliczyć rozmiar otworka. Otwór należy umieścić w jasnym punkcie na tylnej powierzchni ogniskowej lustra rozszerzającego wiązkę światła, gdy jest ono używane. Zwykle otworek i przedłużacz belki montowane są na wsporniku, a położenie otworka można regulować w trzech wzajemnie prostopadłych kierunkach. Najpierw dziurkę umieszcza się w pobliżu ogniska zwierciadła rozszerzającego wiązkę, a za otworkiem umieszcza się ekran świetlny. Najpierw delikatnie przesuń w kierunku pionowym (lub poziomym) pokrętła regulacyjnego, aby zeskanować kierunek poziomy (lub pionowy) pokrętła; Jeśli na ekranie nie ma plamki świetlnej, powtarzaj tę czynność aż do pojawienia się plamki świetlnej, przesuń położenie otworka wzdłuż osi optycznej lub w kierunku pionowym, aby stopniowo zwiększać jasność plamki świetlnej, a następnie precyzyjnie wyreguluj położenie poziome lub pionowy kierunek pokrętła, tak aby na ekranie świetlnym obserwowany był koncentryczny pierścień dyfrakcyjny światła i ciemności; Na koniec dostrój wzdłuż kierunku osi optycznej, tak aby promień centralnego jasnego punktu nadal się zwiększał, a jasność stopniowo wzrastała, aż do najjaśniejszego.

6. Rozpraszacze Jako rozpraszacze można zastosować szlifowane szkło, gips, biały papier itp. Aby uzyskać równomierne rozproszone pole światła, stosuje się rozpraszacz. Po pierwsze, oświetlenie rozpraszacza musi być równomierne, aby rozproszone światło było jednolite. Dobre rozpraszacze w kierunku strumienia świetlnego i w kierunku normalnym różnica strumienia świetlnego jest bardzo mała, spełniają zależność tak, że w zakresie =±20 stopni, a różnica jest mniejsza niż 6%.

Przygotowanie holograficznego oryginalnego systemu zapisu

1. Przygotowanie obiektu do fotografowania Holografia Powszechnie stosowanymi obiektami fotograficznymi są przeważnie obiekty małe, błyszczące i silnie odbijające światło. W przypadku przedmiotów takich jak ozdoby wykonane ze szkła, przed oddaniem strzału na powierzchnię nakłada się cienką warstwę smaru, dzięki czemu ma on charakter rozproszony. W przypadku zastosowania lasera helowo-neonowego o mocy wyjściowej 10mW, wielkość oświetlanego obiektu może wynosić do 20cm×30cm. W przypadku zastosowania lasera argonowo-jonowego o wybranym trybie obiekt może mieć wymiary do 30×50 cm. Jeśli używany jest gigantyczny, impulsowy laser rubinowy, można wykonać zdjęcie człowieka.

2. Wybierz suchą płytę dostępną na rynku, oznaczoną laserem, do którego jest odpowiednia. Zgodnie z wymaganiami klienta dotyczącymi rodzaju holograficznego znaku towarowego i wymaganiami dotyczącymi kolorystyki układu, należy wybrać suchą płytę odpowiednią do długości fali i czułości rejestrującego źródła światła. Jeśli cena jest odpowiednia, wybieraj w miarę możliwości wersję suchą w wysokiej rozdzielczości.

3. Przygotowanie i regulacja lasera Mimo że wiązka lasera charakteryzuje się wysokim stopniem spójności, przed wykonaniem kliszy holograficznej konieczne jest sprawdzenie i wyregulowanie lasera, aby mógł on prawidłowo się dopasować i osiągnąć idealny stan pracy. Istnieje pięć głównych elementów kontroli laserowej:

① Czy w przypadku pojedynczego trybu poprzecznego występuje światło rozproszone;

② Czy moc wyjściowa oscylacji osiąga określony wskaźnik;

(3) Niezależnie od tego, czy jest to pojedynczy tryb podłużny, czy jest to tryb wielowzdłużny, należy sprawdzić, jakiego rodzaju jest to tryb wielowzdłużny;

④ Czy na wyjściu oscylacyjnym występuje zmieszany szum;

⑤ Czy jest to stabilna, ciągła oscylacja.

Spośród pięciu powyższych kontroli trzy pierwsze są szczególnie ważne. Ponieważ ma to ogromny wpływ na jakość obrazu reprodukcji hologramu, należy to koniecznie sprawdzić. Jeśli po kontroli okaże się, że nie spełnia wymagań, należy ją skorygować.

(1) Wybór i regulacja holografii w trybie poprzecznym wymaga źródła światła o dobrej spójności przestrzennej, a spójność przestrzenna wiązki laserowej zależy od jej trybu poprzecznego. Różnica faz czoła fali wiązki laserowej w tym samym trybie poprzecznym jest stała. Laser używany do rejestracji holograficznej jest zawsze wybierany jako pojedynczy mod poprzeczny. Jeżeli wiązka lasera nie jest wiązką lasera o pojedynczym trybie poprzecznym, ale o wiązce o wielu modach poprzecznych, wówczas na hologramie nie mogą powstać jednolite prążki interferencyjne. Po odtworzeniu pojawi się poziomy wzór, a na obrazie pojawią się oznaczenia.

Istnieją trzy główne przyczyny występowania wielu trybów poprzecznych:

① Konstrukcja rezonatora optycznego jest nieuzasadniona;

(2) Przyklejanie kurzu do lusterek i okien Brewstera;

③ Równoległość rezonatora nie jest dobra.

Sposób regulacji jest następujący: Najpierw należy włączyć zasilanie tak, aby laser emitowany przez laser świecił na kartkę białego papieru i obserwować, czy jest to tryb pojedynczy poprzeczny. Jeśli nie jest to pojedynczy mod poprzeczny, przeanalizuj przyczynę. Jeżeli należy to do pierwszego przypadku, laser He-ne z wnęką zewnętrzną można zastąpić zwierciadłem, którego promień krzywizny jest odpowiedni dla rury wyładowczej. Jeśli nie można tego zmienić, można nieznacznie skorygować równoległość zwierciadła, obserwując wzór wyjściowy lasera, aż do uzyskania sygnału wyjściowego w trybie pojedynczego poprzecznego, a następnie unieruchomić go, lub pomiędzy rurą wyładowczą a zwierciadłem umieścić otworek o średnicy około 2 do 3 mm, tak aby wiązka lasera została wystrzelona przez dziurkę do lustra w celu regulacji. W przypadku laserów rubinowych pomiędzy prętem rubinowym a lustrem można umieścić otwory o średnicy 2 ~ 4 mm, a położenie otworów można regulować i ustalać, obserwując wzór oscylacji lasera. Materiałem otworkowym może być cienka metalowa płyta. Rozmiar otworka zależy od średnicy pręta rubinowego i wielkości oscylacji, więc optymalna wartość będzie się różnić. Do użycia należy przygotować różne typy otworów o różnej średnicy.

Jeśli w miejscu znajduje się złożony wzór, jest to głównie spowodowane kurzem na zewnętrznej stronie zwierciadła wyjściowego lasera. W takiej sytuacji możesz za pomocą suszarki do włosów przedmuchać lustrzaną powierzchnię lustra i okienko Blustera powietrzem lub użyć sprężonego azotu do wydmuchania kurzu. Jeżeli kurz przylega do innych zabrudzeń, można użyć wacika lub papieru lustrzanego zmieszanego z acetonem lub etanolem i eterem (etanol, stosunek eteru 6:4 lub 5:5) energicznie strząsnąć nadmiar płynu, delikatnie przetrzeć lustro, uważaj, aby nie zarysować lustra, po wymianie wytrzyj papier lustrzany lub wacik.

W trzecim przypadku, podobnie jak w pierwszym przypadku, obserwując wzór drgań lasera, zwierciadło rezonatora jest lekko regulowane tak, aby oba zwierciadła były równoległe. W trybie pojedynczego poprzecznego moc wyjściowa lasera jest maksymalna. Jeśli oba lustra nadal nie są równoległe, ich równoległość można wyregulować w następujący sposób.

① Zrób mały otwór o średnicy około 1 ~ 2 mm w papierze o odpowiedniej grubości i narysuj na nim kilka koncentrycznych małych otworów w odstępach około 1 mm.

② Ułóż rurkę wyładowczą, filtr kolorowy ND, lustro, latarkę i otworek zgodnie z sytuacją pokazaną na rysunku 5-9, włącz zasilanie, a rura wyładowcza znajdzie się w stanie rozładowania. Umieść otworek w miejscu, w którym będzie całkowicie widoczny środek rurki wyładowczej i obserwuj, czy obraz koncentrycznego okręgu narysowany na kartonie z otworkami odbity w lustrze jest wyraźny. Jeśli nie widzisz wyraźnie, można użyć latarki do oświetlenia tektury otworkowej, a następnie wyregulować lustro tak, aby obraz koncentrycznego okręgu i rury wyładowczej był koncentryczny (to znaczy współosiowy), wtedy rura wyładowcza będzie być pionowo względem lustra. Regulując drugie lustro w ten sam sposób, można dobrze wyregulować równoległość rezonatora.

Uwaga: Ponieważ powyższa metoda polega na regulacji równoległości rezonatora poprzez obserwację zwierciadła okiem, w momencie ustawienia zwierciadła tak, aby było równoległe, zostanie wygenerowany silny strumień lasera, który przebije oko. Tak więc, gdy osiągniesz pożądaną równoległość, odsuń wzrok i wyreguluj, obracając śrubę regulacyjną reflektora w żądanym kierunku ruchu lustra. W przypadku laserów z wnęką zewnętrzną można umieścić filtr ND pomiędzy okienkiem Brewstera a lustrem lub w celu regulacji założyć okulary ochronne. Jeśli jest to laser He-ne typu wnękowego, rura wyładowcza ulega deformacji w wyniku rozszerzalności cieplnej, w związku z czym mod poprzeczny wiązki laserowej zmienia się i zmniejsza moc wyjściową, wówczas stan instalacji rury wyładowczej można nieznacznie dostosować do osiągnąć normalną moc wyjściową.

Sprawdź, czy z rezonatora nie ma wycieku światła innego niż wymagany laser wyjściowy, a następnie użyj grubej czarnej tkaniny, aby zablokować światło. Jeśli wyciek światła jest niebieskawo-biały, jest to światło generowane przez wyładowanie lampy wyładowczej. Na wylocie lasera można również ustawić pasek świetlny z małym otworem, aby go wyeliminować.

(2) Wybór i regulacja trybu podłużnego w celu wykorzystania małych laserów He-Ne jako światła rejestrującego, nie jest konieczne przeprowadzanie specjalnych prac związanych z wyborem trybu podłużnego. Jeżeli jako źródła światła rejestrującego stosowane są duże lasery helowo-neonowe, lasery argonowo-jonowe i lasery rubinowe, zwłaszcza gdy rejestracja dużych obiektów scenicznych wymaga dużej, spójnej długości, należy wybrać i wyregulować tryb podłużny, a pojedyncza wiązka lasera w trybie podłużnym musi być użytym.

(3) Zredukuj hałas, jeśli: ① prąd wyładowania lasera jest nieodpowiedni; (2) Pomiędzy lustrem a oknem Brewstera znajduje się kurz lub powietrze; ③ W przypadku oscylacji wielomodowej częstotliwość dudnienia jest generowana pomiędzy trybami. W mocy wyjściowej lasera zmieniający się w czasie szum będzie mieszany, a spójność wiązki lasera ulegnie pogorszeniu.

Metoda redukcji szumów jest następująca: jeśli szum jest generowany z pierwszego powodu, w przypadku lasera He-ne, którego prąd wyładowania można zmieniać, moc lasera można obserwować za pomocą oscyloskopu odbieranego przez galwanometr optyczny, a prąd wyładowania można regulować, aż moc wyjściowa lasera osiągnie maksimum, a hałas zostanie zredukowany do minimum. W przypadku lasera helowo-neonowego ze stałym prądem wyładowania, pierwotny koniec prądu wzbudzenia może być wyposażony w regulator o zmiennej rezystancji w celu regulacji prądu wyładowania. Jeśli jest to drugi powód (tylko laser z wnęką zewnętrzną lub laser z wnęką półzewnętrzną, występuje zjawisko szumu), można go rozwiązać poprzez blokowanie i konwekcję powietrza zewnętrznego.

Jeśli należy to do trzeciego powodu, można go rozwiązać za pomocą metody wyboru pojedynczego trybu podłużnego.

Oprócz powyższych trzech głównych powodów, jeśli zasilanie wzbudzenia jest niestabilne, napięcie zasilania wzbudzenia jest niewłaściwe, rura wyładowcza i zwierciadło nie są zamocowane, a żywotność lasera dobiegła końca, jest to również przyczyną hałasu. Dlatego powinniśmy dokładnie przeanalizować przyczyny tego rodzaju hałasu i zastosować różne metody jego rozwiązania.

4. Elementy optyczne i inne elementy

W zależności od rodzaju nagranego oryginału holograficznego i wymagań projektowych ścieżki optycznej zapisu, najpierw rysowany jest schemat konfiguracji. Następnie wybierz liczbę rozdzielaczy wiązki, filtrów otworkowych, soczewek wypukłych i pełnych lusterek, przygotuj suchą ramę płyty, drugą migawkę lub 1/250 s i miernik mocy lasera, który może mierzyć od mikrowatów do dziesięciu mikrowatów. Ponadto przygotuj płyty dyfuzyjne, takie jak płyty z wełny szklanej.

5. Skonfiguruj ścieżkę optyczną zapisu

(1) Jeżeli kierunek wiązki jest równoległy do stołu roboczego, kierunek wiązki powinien być najpierw równoległy do platformy roboczej. Wysokość wiązki lasera powinna być umiarkowana. Jeśli wysokość strumienia lasera nie jest odpowiednia, zastosuj regulację lustra świetlnego podnoszenia (lub opuszczania) na odpowiednią wysokość, korzystając z mechanizmu precyzyjnej regulacji reflektora lub lustra podnoszonego i ruchomego wspornika ze stałym znacznikiem wysokości w celu regulacji wiązka lasera równolegle do powierzchni roboczej.

(2) Po wybraniu współczynnika podziału wiązki należy zamontować rozdzielacz wiązki. Dobór współczynnika podziału wiązki rozdzielacza wiązki powinien uwzględniać wielkość rejestrowanego obiektu oraz zdolność rozpraszania powierzchni. Stosunek natężenia wiązki na powierzchni nośnika zapisu utrzymuje się w zakresie 1-10.

(3) Ogólny wzór na reżim modulacji prążka interferencyjnego kierunku polaryzacji wiązki laserowej to, gdzie jest stosunek wiązki odniesienia do wiązki obiektu, to kąt pomiędzy kierunkiem drgań wiązki odniesienia i wiązka obiektu, a τ(t) to spójność czasowa wiązki odniesienia. Z powyższego wzoru wynika, że światło spolaryzowane, prostopadłe do siebie, nie może wytwarzać jasnych i ciemnych pasów. Ze względu na okno Brewstera wyjście lasera jest światłem spolaryzowanym, a kierunek polaryzacji powinien być prostopadły do płaszczyzny padającej wiązki. Mimo że wyjściowa wiązka lasera lasera wnękowego nie jest światłem spolaryzowanym, cechą charakterystyczną jest to, że natężenie światła w określonym kierunku drgań jest największe, zatem kierunek ten powinien być prostopadły do płaszczyzny padania.

(4) Wiązkę lasera należy regulować za pomocą środka zwierciadła rozszerzającego wiązkę i kolimatora. Gdy zamontowane jest zwierciadło rozszerzające wiązkę, zwierciadło rozszerzające wiązkę należy regulować w górę, w dół lub w lewo i w prawo (bez otworów), tak aby środek emitowanej plamki świetlnej pokrywa się z wiązką lasera; W przypadku korzystania z kolimatora położenie środka soczewki powinno pokrywać się ze środkiem wiązki laserowej przed rozszerzeniem wiązki lasera. Metoda polega na sprawdzeniu, czy seria punktów świetlnych odbitych od dwóch powierzchni soczewki znajduje się na tej samej linii.

(5) Stabilny montaż różnych elementów konstrukcji mechanicznej różnych elementów optycznych wspornika ma przeważnie regulację od 2 do 4 stopni swobody, używaną do sprawdzania, czy części mechanizmu są luźne, i dokręcania śrub mocujących, regulacja części, która ma być zainstalowana w pozycji środkowej, jest dobra, wspornikiem jest zwykle używany stół magnetyczny, zapisz go mocno i stół.