ساعت ٥:۳٧ ‎ب.ظ روز پنجشنبه ٩ اسفند ،۱۳۸٦  

هولوگرافی

بخش دوم

4- تقسیم بندی هولوگرام ها

انواع بسیار متفاوتی از هولوگرام ها موجودند . هولوگرام ها بر طبق خاصیت ماده ای که در الگوی تداخلی ضبط می شود، شاخص پراش هولوگرام ، جهت پرتوهای ضبط شده نسبت به هولوگرام وساختار دستگاه نوری که برای ضبط کردن وبازسازی هولوگرام استفاده می شود، طبقه بندی می شوند.

هولوگرام ها به وسیله نور دادن به یک ماده حساس نوری با نور ایجاد شده به وسیله پرتوهای نوری در الگوی تداخلی ضبط می شوند .به عنوان مثال نور دادن به فیلم عکاسی با پاشنده های نور یک فرایند شیمیایی که بعد از ظاهر نمودن یک تغییر در جذب نوری فیلم ایجاد می کند بخشهایی از فیلم نور داده شده با شدت نوری بالا جذب کننده می شوند وبخشهای نور داده نشده فیلم شفاف باقی می مانند.

همچنین موادی وجود دارند که ضریب شکست آنها با قرار گرفتن در مقابل نور تغییر می کند .این مواد معمولا کا ملا شفاف هستند . هولوگرام هایی که از الگوی ضبط شده تداخلی ناشی از تغییرات ضریب شکست تشکیل می شوند به عنوان هولوگرام های فاز معروفند.

هولوگرام ها همچنین به عنوان باریک وضخیم ترنیز دسته بندی می شوند .این عبارات به شاخصهای پراش هولوگرام مربوط می شود .یک هولو گرام باریک انتظار می رود که ترتیب پراش چند گانه ایجاد کند .این یعنی هر چند ممکن است تنها دو پرتو برای ضبط کردن به کار رود، یک پرتو بازسازنده، چند پرتو باز سازی شده را به نام ترتیبهای پراش پدیدار می کند . از طرف دیگر هولوگرام ضخیم تر تنها یک پرتو بازسازنده من فرد(تنها) را می پراشد.بخشی از پرتو بازسازنده ممکن است از خلال هولوگرام در همان امتداد اولیه اش عبور کند . همچنین بازدهی پراش قابل توجه برای هولوگرام های ضخیم تنها در حالتی که پرتو بازسازنده بخشی از روی هولوگرام از یک مجموعه گسسته به نام زاویاهای براگ باشد رخ می دهد . اگر پرتو در زاویه های براگ نباشد پرتو از میان هولوگرام می گذرد بدون اینکه هیچ پرتو پراشیده ای ایجاد شود .این خاصیت هولوگرام های ضخیم، یعنی نزول بازدهی پراش در صورت نبودن پرتو بازسازنده در یک زاویه براگ را انتخاب زاویه ای می نامیم.

تقسیم بندی دیگر هولوگرام ها به ترتیب پرتوهای ضبط کننده (وبنابراین پرتوهای بازسازنده وبازسازی شده ) نسبت به ماده ضبط کننده وابسته می باشد . وقتی که دو پرتو موج مسطح نوارهای تداخلی ایجاد می کنند، نوارها یک مجموعه از صفحات در فضا را تشکیل می دهند .این صفحات با نیمساز ز اویه بین پرتوها همانطور که در شکل 2a نشان داده شده است موازی اند .اگر ماده ضبط کننده طوری ترتیب داده شود که هر دو پرتو ضبط کننده از یک طرف به آن میل کنند، نوارها عموما بر سطح ماده همان طوری که در شکل 2b  نشان داده شده است می شوند .ویک هولوگرام نوع انتقالی ت شکیل می شود .در خلال بازخوانی هولوگرام انتقالی پرتوهای بازسازنده وبازسازی شده همانطور که در شکل 2c نشان داده شده است در طرفین هولوگرام قرار دارند ویا اینکه ماده ضبط کننده می تواند طوری ترتیب داده شود که پرتوهای ضبط کننده از طرفین به آن میل کنند .همانطوری که در شکل 2d نشان داده شده است.ویک هولوگرام بازتاب گونه تشکیل می شود .برای یک هولوگرام بازتابی پرتوهای بازسازنده وبازسازی شده همانطوری که در شکل 2e نشان داده شده است در یک طرف هولوگرام قرار دارند.

سه معیار تقسیم بندی هولوگرام ها که بحث شد فاز یا جذبی، باریک یا ضخیم وانتقالی یا بازتابی در تعیین حداکثر بازدهی ممکن پراش یک هولوگرام نقش ایفا می کند .جدول 1 بازدهی های پراش هول وگرام های واجد ترکیبهای مختلف این شاخصها را خلاصه می کند.

 مواد ضبط کننده

مواد بسیاری وجود دارند که برای ضبط الگوهای تداخلی هولوگرافی مورد استفاده قرار می گیرند .بعضی از مواد الگو را به صور ت تغییر هایی در جذب نوریشان ضبط می کنند .مواد دیگری الگو را به صورت تغییرهایی در ضریب شکستشان یا به صورت الگوهای برجسته نمایی بر سطحشان ضبط می کنند.

امور عملی وابسته به مواد ضبط کننده هولوگرافی شامل وضوح ضبط کردن،حساسیت ماده به عنوان تابعی از طول موج نوری و گامهای فرایند لازم برای ظهور هولوگرام می باشد .فاصله نوارهای تداخلی می تواند بوسیله تغییر زاویه بین پرتوها اصلاح شوند .یک زاویه کوچک نوارهای بزرگ و یک زاویه بزرگ نوارهایی به کوچکی نصف طول موج نور مورد استفاده بدست می دهد .یک ماده ضبط کننده ایده ال وضوحی با حد اقل 5000 نوار در میلیمتر خواهد داشت .بعضی از مواد به همه طول موجهای مرئی حساسند وبعضی دیگر تنها به بخشی از طیف نوری حساسند .حساسیت طول موج ماده ضبط کننده باید با چشمه نوری مورد استفاده هماهنگ شود .مواد ضبط کننده حساس عموما مطلوب ترند زیرا حساسیت بالا زمان نورد ادن برای ضبط کردن را ومقدار توان نوری لازم چشمه نوری را کاهش می دهد .نور دادنهای طولانی مطلوب نیستند،به این دلیل که شانس اغتشاش تصادفی همدوسی پرتوهای ضبط کننده را زیاد می کند .بسیاری از مواد ضبط کننده فرایندهای شیمیایی را بعد از دیدن نور برای ظاهر کردن الگو های هولوگرافی لازمدارند.بعضی از مواد وقتی که حرارت بکار گرفته می شود ظاهر می شوند .تعدادکمی از مواد هیچ فرایندی را برای ظاهر شدن لازم ندارند . یعنی در این حالتها هولوگرام فورًا در دسترس خواهد بود .البته،نیاز ظهور سیستم را پیچیده می کندو تاخیریبین ضبط هولوگرام های ضبط کننده فراهم می آورد تا بتواند مورد استفاده قرار بگیرد.

مهمترین شاخصهای معمولیترین مواد ضبط کننده هولوگرام در جدول( 2) جمع بندی شده است.

لایه های حساس عکاسی هالید نقره معمولیترین مواد ضبط کننده مورد استفاده برای هولو گرام هااست .آنها یک تکنولوژی جا افتاده واز نظر تجاری در دسترس می باشند .لایه حساس ممکن است بر یک فیلم استات سلولز انعطاف پذیر ویا برای دقت بیشتر بر یک صفحه شیشه ای صاف واقع باشد.

ژلاتین دو رنگی بعضی از معروفترین مواد برای ضبط کردن هولوگرام های فاز ضخیم می با شند.قرارگرفتن در مقابل نور باعث می شود که مولکولهای ژلاتین به هم متصل بشوند .سپس ژلاتین شسته شده وبه دنبال آن دهیدرئژنه می شود. دهیدروژنه کردن باعث می شود که ژلاتین منقبض شود واین سبب می شود شکاف وپارگیهایی در نواحی ای که ژلاتین بسته نشده رخ دهد .شکافها وپا رگیها،یک تغییر فاز در نور گذرنده از این نواحی ایجاد می کند . هولوگرام های فازی در ژلاتین دو رنگی قادرند که به بازدهی 90%  یا بهتر با نویز نوری خیلی کم برسند .محدودیت اولیه ژلاتین دو رنگی حساسیت خیلی پایینش واثرات نامطلوب منقبض شدن در خلال عمل ظهور می باشد.

به هر ح ال، یک سطح ضبط کننده برجسته نمایی از الگوی تداخلی ایجاد می شود . این الگوی برجسته نمایی سطحی می تواند بعنوان یک هولوگرام فازی یا به وسیله نور گذرنده از آن ویا بوسیله پوشاندن سطحش با فلز وبا منعکس کردن نور از آن مورد استفاده قراربگیرد .فوتورزیست می تواند با ن یکل آبکاری الکتریکی شود وسپس بطور عمده برای برجسته کردن پلاستیک نرم شده بوسیله حرارت استفاده شود.

فوتوپلیمرها به روشی مشابه فوتورزیستها عمل می کنند ولی به جای حل کردن مکانهای نور خورده یا نخورده در خلال ظاهر سازی،برخورد یک فوتوپلیمر با نور یک عمل شیمیایی د ر ماده ای که ضریب شکستش را تغییر می دهد یا برجسته نمایی سطحش را تنظیم می کند القا می کند .بعضی فوتوپلیمرها هیچ فرایند ظاهر سازی را احتیاج ندارند وبعضی دیگر باید حرارت داده شده ویا با نور ماوراء بنفش نور داده شوند.

فوتوپلاستیکها برای توانایی شان در ضبط وپاک کردن الگوهای تداخلی گوناگون در خلال چندین دوره مورد توجه هستند. فوتوپلاستیکها واقعًا دارای ساختارهای چند لایه ای هستند .یک صفحه زیر لایه شیشه ای با یک فیلم فلزی هادی پوشیده می شود .در بالای این صفحه یک فوتوکنداکتور ذخیره می شود وآخرین لایه،ماده ای ترموپلاستی ک می باشد

برای ضبط یک بار،جریان الکتریکی ساکن یکنواخت به سطح ترموپلاستیک بکار گرفته می شود .با توجه به جریانی که بین فوتوکنداکتور وفوتوپلاستیک تقسیم می شود ولتاژافت می کند،سپس ساختار به الگوی تداخلی هولوگرافی نور داده وولتاژ بین بخشهای توضیح داده شده فوتوک نداکتور تخلیه می شود وسپس جریان برای بار دومین سطح وسیله بکار برده می شود .جذب الکتروستاتیکی میان توزیع بار روی سطح ترموپلاستیک وفیلم فلز هادی سطح پلاستیک را بک یک هولوگرام فازی برجسته نمایی سطحی تغییر شکل می دهد . سپس با سرد کردن پلاستیک آن، درالگویش ثابت

می شود. هولوگرام ممکن است که با حرارت دادن پلاستیک به دمای بالاتر پاک شود طوری که هادی شود وبار سطحی اش تغییر کند.

فوتوکرومیک ها موادی هستند که رنگشان در برخورد با نور تغییر می کند . به عنوان مثال،ماده ممکن است که از شفافیت به جذبی بودن برای یک طول موج خاص تغییر کند. این اثر،برای ضبط هولورام های جذبی می تواند مورد استفاده قرار بگیرد .بعلاوه فرایند ضبط کردن می تواند بوسیله حرارت دادن یا نور دادن با یک طول موج متفاوت برعکس شود.این اجازه می دهد که الگوها ضبط وپاک شوند. بااین وجود،این مواد حساسیت خیلی پایینی دارند.

مواد فوتورفرکتیودر پاسخ به نور ضریب شکستشان را تغییر می دهند .این مواد برای ضبط هولوگرام های فازی ضخیم با بازدهی پراش خیلی بالا مورد استفاده قرار می گیرند .این فرایند ضبط کردن می تواند یا بوسیله برخورد یکنواخت با نور یا حرارت یکنواخت برعکس شود.همچنین این مواد حساسیت پایینی دارند ولی تحقیق برای اصلاحات آنها ادامه دارد.

 

-6 نتیجه گیری

با توجه به ویژگیهای ذکر شده در مقاله می توان از هولوگرافی در علوم مختلف استفاده نمود . یکی از مهمترین مزیتهای هولوگرافی این است که تصویر هولوگرام ایجاد شده خواص جسم اصلی را دارا می باشد ومی توان بدون نیاز به شیء اصلی بر روی خواص آن مطالعه نمود . به عنوان مثال می توان از هولوگرامها به دلیل عدم نیاز به خود جسم در شمارش ذرات، تشخیص تومورها ویا سایر ضایعات بدن در پزشکی، در بازیابی داده، تشخیص ناخالصیهای ویفرهای سیلیکنی و... استفاده نمود

 

علی بخشی و  محمد باقر معتمدی نژاد

گروه مهندسی برق دانشگاه آزاد اسلامی واحد علی آباد کتول

m_motamedi2004@yahoo.com

ab_power2002@yahoo.com


کلمات کلیدی: