Технологии

Защитная и художественная голография: основные этапы становления

Денис Габор

Эммет Лейт и Юрис Упатниекс

Юрий Денисюк

Стивен Бентон

Голография - способ записи и последующего восстановления волнового поля, основанный на регистрации картины интерференции предметной волны, несущей информацию о предмете, и опорной волны, идущей непосредственно от источника излучения. Эта интерференционная картина, зарегистрированная в какой-либо светочувствительной среде, называется голограммой. Если направить на голограмму световую волну, аналогичную опорной волне, то происходит полное восстановление амплитуды и фазы предметной световой волны, которая исходила от записанного объекта (предмета).

В основе записи и восстановления голографического изображения лежат 2 фундаментальных явления оптики: интерференция и дифракция света. Если в светочувствительной среде зарегистрировать интерференционную структуру, образованную предметной волной и когерентной с ней опорной волной, а затем осветить эту структуру опорной волной, то в результате дифракции света на зарегистрированной интерференционной структуре восстановится предметная волна. При восстановлении голограммы в дифрагированных лучах восстанавливается волновое поле, несущее информацию о пространственной структуре объекта, что позволяет воспринимать зрительно его объём.

Открытие голографии

Основы голографии были заложены в 1947 английским физиком венгерского происхождения Денисом Габором (Великобритания, Нобелевская премия 1971 г. за открытие голографии). Желая усовершенствовать электронный микроскоп, Д. Габор предложил регистрировать информацию не только об амплитудах, но и о фазах электронных волн путём наложения на предметную волну попутной когерентной опорной волны.

Схема Габора — одно-осевая схема, по которой объект располагается в поле опорной волны. Часть светового пучка, рассеянного на прозрачном объекте (транспаранте), создаёт предметную волну, а прямо прошедший (не рассеянный) свет является опорной волной.

При восстановлении голограммы лучи света образуют действительное и мнимое изображение объекта. Недостатком такой схемы является то, что при восстановлении голограммы лучи света, образующие действительное и мнимое изображение объекта, а также прямо прошедший свет, распространяются в одном направлении, что мешает восприятию изображения.

Голография приобрела практическое значение после того, как в 1960 был создан лазер. Начало изобразительной голографии положено Э.Лейтом и Ю.Упатниексом (США, Национальная премия «Медаль за успехи в науке»), получившими в 1962 первую объёмную пропускающую голограмму, восстанавливаемую в лазерном свете. Ими предложена двулучевая схема (схема с наклонным опорным пучком), которая позволила вынести восстановленные изображения из пути распространения считывающего пучка). При записи голограммы по этой схеме предмет освещается отдельным когерентным пучком, что позволяет записывать голограммы непрозрачных и трехмерных объектов. Для восстановления изображения требуется когерентный источник света (лазер).

Метод записи голограмм по схеме Ю.Н. Денисюка

Основываясь на открытия Г. Лимпмана (цветная фотография, Нобелевская премия, 1908 г.) и У. Брэгга (дифракция на объемных средах, Нобелевская премия, 1915 г.) советский физик Ю. Н. Денисюк (Ленинская премия за цикл работ по голографии, 1971 г.) осуществил запись голограммы в трёхмерной среде. При записи голограммы по схеме Денисюка предметный и опорный лучи находятся по разные стороны от голографической пластинки. При их интерференции в объёме светочувствительной среды за счёт изменения показателя преломления и/или коэффициента поглощения фиксируется система слоёв с различными физическими свойствами и формируется объёмная дифракционная решётка. При восстановлении объёмной голограммы в белом свете будет дифрагировать только та спектральная компонента, для которой выполняется определенное условие (условие брегговской дифракции). Остальное излучение пройдет через среду, не испытывая дифракции.

С. Бентон (США) в 1969 записал пропускающую голограмму, видимую в обычном белом свете. Эти голограммы названы радужными, т.к. они переливаются всеми цветами радуги при изменении их положения. Это изобретение позволило начать массовое производство недорогих голограмм путём «штамповки» интерференционных картин на пластике. Такие голограммы широко применяются для защиты от подделок документов и товаров. Любые виды защитных голограмм Вы можете заказать сегодня в ООО "Магия света"