|
4. Пространственный
фильтр (pinhole)
Для
освещения объекта или фотопластинки лазерный пучок
необходимо расширить.  Лучше всего использовать для
этого объективы от микроскопа: 10-, 20- и даже 40-кратные.
Чем выше кратность объектива (и, соответственно,
чем меньше его фокусное расстояние) тем сильнее
расширяется пучок. Однако, если на линзах объектива
имеются пылинки и царапины, лазерный пучок дифрагирует
и частично рассеивается. При этом появляется паразитная
интерференционная картина в виде контрастных концентрических
колец, см. фото. Эта картина нарушает однородность
освещения фотопластинки или объекта и качество записанной
голограммы ухудшается. Для устранения этого недостатка,
используется пространственный фильтр, представляющий
собой  диафрагму с маленьким отверстием,
расположенную в фокальной плоскости объектива, см.
рис. Так как сечение лазерного пучка описывается
функцией Гаусса, в фокусе объектива он сфокусируется
не в точку (это идеализация геометрической оптики)
а сожмется до определенного размера. Свет, рассеянный
на пылинках, будет распространяться под углом к
оптической оси, поэтому в фокальной плоскости объектива
он соберется на некотором удалении от оси. Размер
отверстия диафрагмы подбирается таким образом, чтобы
основной лазерный пучок проходил через отверстие,
а свет, рассеянный на пылинках, задерживался. Тогда
из пространственного фильтра выйдет чистый, однородный
пучок. Практика использования пространственных фильтров
дает следующую приближенную зависимость размера
отверстия диафрагмы от кратности объектива:
- для 10-кратного объектива - 30 мкм
- для 20-кратного объектива - 20 мкм
- для 40-кратного объектива - 15 мкм
Большое
значение для правильной работы пространственного
фильтра имеет качество объектива и точность изготовления
диафрагмы. Наличие аберраций у объектива и  некруглая форма отверстия
диафрагмы могут резко ухудшить фильтрацию лазерного
пучка. Отверстие диафрагмы лучше всего изготавливать
методом фотолитографии на тонкой медной фольге и
проверять качество отверстия с помощью микроскопа.
Однако некоторые виртуозы делают отверстие на алюминиевой
фольге от шоколада с помощью острой иголки. Для
точной настройки пространственного фильтра, диафрагма
должна перемещаться вдоль оптической оси и по двум
координатам перпендикулярно оптической оси при помощи
микрометрических винтов, см. фото.
Настройка пространственного фильтра производится
следующим образом. Направьте пучок лазера на центр
фотопластинки (или на центр объекта). Прижмите к
торцу микрообъектива со стороны лазера стеклянную
пластинку и закрепите его так, чтобы лазерный пучок
падал на центр входной линзы, а отраженный от стеклянной
пластинки пучок возвращался назад,  в лазер (эта операция есть
не что иное, как центровка объектива вдоль оптической
оси). Затем, перемещая диафрагму вдоль оптической
оси, установите ее вблизи фокальной плоскости объектива.
Признаком приближения диафрагмы к фокальной плоскости
является "крупнозернистое" отражение пучка
от фольги - отраженный свет имеет зернистую, очень
подвижную структуру. После этого возьмите лист белой
бумаги, выключите свет в комнате и, перемещая диафрагму
в плоскости, перпендикулярной оптической оси, постарайтесь
"поймать" прошедший через отверстие пучок.
Сразу может и не получиться, для настройки пространственного
фильтра нужна определенная сноровка. В начале юстировки
форма  пучка за пространственным
фильтром будет далека от идеальной, т.к. диафрагма
находится не точно в фокусе объектива и пучок обрезается
краями отверстия, как показано на верхней фотографии.
Аккуратно подстраивая положение диафрагмы, добейтесь
полного прохождения пучка через отверстие. При этом
пучок будет иметь круглое, однородное сечение, без
краевых эффектов, см. фото внизу.
Литература.
Р. Кольер, К. Беркхарт, Л. Лин "Оптическая
голография", "Мир", Москва, 1973
-->
|
