Структурно-информационные характеристики когерентно-оптических и голографических приборов и систем тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.01 ВАК РФ

па правах рукописи

МАЛОВ Александр Николаевич

УДК 535.41 + 535.31

СТРУКТУРНО-ИНФОРМАЦИОННЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ КОГЕРЕНТНО-ОПТИЧЕСКИХ И ГОЛОГРАФИЧЕСКИХ ПРИБОРОВ И СИСТЕМ

01.04.01 - Техника физического эксперимента, физика приборов, автоматизация физических исследований.

Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора физико-математических наук

Москва - 1996

Работа выполнена в Отделе оптоэлектроники Отделения квантовой радиофизики и Куйбышевском (Самарском) филиале Физического института им. П. Н. Лебедева Российской академии наук.

Научный консультант: доктор физико-математических наук, профессор Компанец И. Н.

Официальные оппоненты: доктор физико-математических наук, профессор Локшин Г. Р.

доктор физико-математических наук, профессор Евтихиев Н. Н.

доктор физико-математических наук, профессор Черный В. В.

Ведущая организация: Московский институт электроники и математики

(Технический университет)

Защита состоится 20 декабря 1996 г. в II00 часов на заседании Специализированного совета Д 003.77.01 при ЦКБ Уникального приборостроения РАН (117342, Москва, ул. Бутлерова, 15).

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ЦКБ Уникального приборостроения РАН.

Автореферат разослан " 1996 г.

Ученый секретарь Специализированного совета Д 003.77.01, к. ф.-м. н.

1. ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ.

1.1.Актуалы10сть темы. Б последние годы все большее применение находят системы и методы обработки больших массивов информации, представляемой в виде двух- или трехмерных изображений. Значительные успехи достигнуты при реставрации и коррекции изображений, кодировании и сжатии видеоданных, отображении графической и полутоновой информации, создании систем технического зрения. Однако, ряд перспективных задач, таких как создание систем оперативного распознавания образов, искусственного интелекта, разработка устройств параллельной обработки информации, требует поиска принципиально новых подходов к решению проблемы обработки и представления изображений1.

С другой стороны, появление лазеров и развитие когерентной оптики и голографии привело к широкому использованию нетрадиционных оптических систем: голографических, интерферометрических, многоапертурных, "сверхразрешающих" и других, в которых из-за пространственной когерентности лазерного излучения становятся существенными связность волнового фронта и его топологические свойства2'3. При прямом применении теории информации в оптике изображение представляется в виде отдельных, независимых друг от друга отсчетов, что приводит к утрате целостности в описании изображения. Для учета связности используется более общий по отношению к "поточечному" описанию спектральный подход, основанный на ортогональных интегральных преобразованиях2 функции изображения. При этом конкретное изображение описывается определенным набором коэффициентов разложения по заданному базису, а каждый коэффициент, в свою очередь, описывает все изображение в целом, т.е. является его интегральной характеристикой1. Среди множества возможных ортогональных базисов для представления изображений естественным образом выделяется и наиболее "приспособленный" к конкретной оптической системе базис, состоящий из собственных функций (мод) интегрального оператора, описывающего формирование изображения в этой системе4 . Каждой такой моде принято сопоставлять две степени свободы оптической системы, а полный набор мод позволяет описать любое формируемое в системе изображение.

Формализм степеней свободы естественным образом приводит к представлению непрерывного ноля через дискретные параметры. Поэтому модовая концепция является физическим обоснованием для применения в оптике Шенноновской теории информации5. Она, в частности, показывает физические условия применимости теоремы отсчетов Шеннона-Котельникова6. В связи с этим концепция степеней свободы оптического изображения может рассматриваться как способ структурно-информационного анализа оптических полей. Ее применение к различным оптическим системам оказывается актуальным и в прикладном смысле — для согласования информационных характеристик светового поля с возможностями систем хранения и обработки изображений.

1 Александров В. В., Горский II. Д. Представление и обработка изображений: рекурсивный подход. - Л.: Наука, 1985.

2 Аблеков В. К., Колядин С. А., Фролов А. В. Высокоразрешающие оптические системы. - М.: Машиностроение, 1985.

3 Солимено С., Крозиньяии Б., ди Порто П. Дифракция и волноводное распространение оптического излучения. - М.: Мир, 1989.

4 Francia Т. G. di. J. Opt. Soc. amer., (1969), 59, 799-804.

Гуревич С. Б. Передача и обработка информации голографическими методами. - М.: Сов. радио, 1978.

6 Gabor D: Light and Information. "Progress in Optics", (1961), X, 108-153.

Модовый подход показал свою эффективность в случае световодов и лазерных резонаторов, где общее число мод достаточно мало3'7. В других системах, где оно очень большое, принято считать, что описание дискретности волнового поля через его степени свободы имеет только чисто теоретический интерес. Однако, в случаях оптической памяти на микроголограммах, спекл-оптических измерительных систем с малым относительным отверстием, неизображающих диагностических и дефектоскопических систем знание подобных модовых характеристик становится актуальным. Так, применение концепции степеней свободы оказалось эффективным для описания и синтеза так называемых "сверхразрешающих" оптических систем8. Но при этом было показано8, что общее число степеней свободы волнового поля (число Габора) не обязательно сохраняет свою величину и может значительно меняться при модификациях оптических систем. Физические условия таких изменений до сих пор оставались невыясненными. Нетрадиционные для классической оптики многозрачковые системы, осуществляющие синтез апертуры, позволяют не только достичь разрешения, превышающего классический дифракционный предел, но и могут использоваться как каскад оптической обработки изображений. Например, системы с оптическим синтезом апертуры можно рассматривать как дальнейшее развитие метода согласованной пространственной фильтрации, когда согласованный фильтр синтезируется путем подбора параметров мультиплицирующих элементов и оптической системы. Это делает необходимым и актуальным исследование физических принципов управления информационными характеристиками таких систем.

При переходе от теоретического рассмотрения информационно-оптических систем к экспериментальным исследованиям их характеристик решающим оказывается наличие регистрирующей среды с малым уровнем собственных шумов и высоким разрешением. Наиболее подходящей средой представлялись слои дихро-мированного желатина, но к моменту постановки работы они обладали плохой воспроизводимостью свойств и низкой технологичностью10. Поэтому оказалось актуальным и необходимым усовершенствовать эту регистрирующую среду и методики ее обработки, исследовать механизм записи голограмм и определить возможность осуществления режимов неравновесного и самопроявления в таких слоях.

Таким образом, несомненно актуальной представляется проблема исследования структурно-информационных характеристик когерентно-оптических полей и процессов их дискретизации при распространении, формировании и записи оптических и голографических изображений. Актуальность таких исследований также обусловлена и широким использованием информационных подходов в разнообразных областях современной прикладной оптики.

1.2. Снизь с государственными программами и НИР. Работы по теме диссертации выполнялись в соответствии с планами научно- технических работ Физического Института им. П.Н. Лебедева РАН и его Куйбышевского (Самарского) филиала (1980- 1988 гг, 1993- 1996 гг), Научно- технического центра ПО "АвтоВАЗ"(1989- 1991 гг) и Объединенного института автоматики и электрометрии СО РАН (1991- 1993 гт). Работа осуществлялась при поддержке РФФИ в рамках грантов №94-02 05632а и №96-02- 16796а.

1.3 Цель исследоваиий-структурно-информационный анализ когерентных электромагнитных полей в терминах теории степеней свободы и синтез на этой

7 Голуб М. А, Сисакян И. Н., Сойфер В. А, Компьютерная оптика, (1990), №8, 3-64.

8 Luküsz W. J. Opt. Soc. amer., (1966), 56, 1369-1372; (1967), 57, 932-941.

9 Морозов В. II., Попов Ю. М. Квантовая электроника, (1976), 3, 2325-2336.

10 Kosar J. Light Sensitive systems. - N.-Y., London: I. Willey, 1965.

основе оптических и голографических систем, обладающих оптимальными характеристиками и смысле разрешающей и пропускной способностей и плотности записи информации.

Достижение указанной цели потребовало решения следующих задач:

— теоретическое и экспериментальное исследование ког.ерентно- оптических и голографических систем с синтезированной апертурой;

— исследование условий применимости теоремы Габора о числовом инварианте волнового поля;

— разработка и изготовление голографических дифракционных решеток с высокой кратностью мультипликации и низким уровнем собственного светорассеяния;

— разработка новых методов извлечения информации из оптического сигнала при помощи целенаправленною воздействия на поле различными априорно- известными амплитудно- фазовыми фильтрами;

— теоретическое и экспериментальное исследование трехмерной структуры спекл- поля и разработка новых методик спекл- интерферометрии продольного сдвига объекта;

— теоретическое и экспериментальное исследование механизма записи оптической и голографической информации в слоях хромированных коллоидов при различных методиках их проявления.

Весь комплекс решаемых задач объединен как общностью физических подходов, так и прикладной направленностью работ. Конкретные параметры, подлежащие измерению или исследованию, определяют как условия освещения, так и вид применяемой оптической системы и тип регистрирующей среды. При этом свойства, например, регистрирующей среды могут определять и всю структуру оптического измерительного процесса. В связи с этим требуется проводить многопараметрическую оптимизацию всего процесса. Это, в свою очередь, обуславливает необходимость разработки единого теоретического описания для разнородных составляющих этого процесса.

1.4. Методы исследований. Результаты, изложенные в диссертации, получены путем теоретического анализа и экспериментальных исследований с использованием методов когерентой оптики и голографии. В работе применены методы волновой оптики, Фурье-оптики, теории степеней свободы оптического изображения и теории шгформации, методики синтеза коллоидных светочувствительных эмульсий и их исследования, теории фотографического процесса.

1.5. Научная новизна работы состоит в том, что в ней впервые:

1.5.1. Предложена уточненная формулировка концепции перераспределения информационных параметров оптических систем и показано, что отличие распределения степеней свободы реальной оптической системы от идеального прямоугольного распределения, используемого в теореме Габора, обеспечивает возможность повышения пропускной способности оптических систем и плотности записи информации на голограммах.

1.5.2. В рамках теории степеней свободы рассмотрены задачи когерентно-оптической интерферометрии и показано, что информационные характеристики процессов голографической и спекл-интерферометрии определяются

степенями свободы, соответствующими ниспадающему участку распределения собственных значений мод изображений системы.

1.5.3. Показано, что в системе с оптическим синтезом апертуры, осуществляемым при помощи мультиплицирующих элементов, возможно повышение общего числа степеней свободы, что свидетельствует об увеличении информационной пропускной способности такой когерентно-оптической системы.

1.5.4. Методом оптического синтеза апертуры экспериментально осуществлена запись Фурье-микроголограмм с линейной плотностью около 1,6 ■ 104 бит/см при предельной информационной емкости регистрирующей среды 5 ■ 104 бит/см, что более чем на порядок превышает плотность записи, достижимую при использовании тех же объективов в обычной схеме записи голограмм.

1.5.5. Теоретически и экспериментально исследованы возможности воста-новления фазы рассеяного светового поля по измерениям распределения интенсивности на двух различных плоскостях с использованием априорно известной информации о связи между этими распределениями через волновое уравнение или данных об изменении измеряемых распределений интенсивности за счет введения заранее известных непрозрачных экранов и амплитудно-фазовых фильтров. Показано, что в этих случаях возможно тггера-тивное восстановление фазы с точностью до л/100.

1.5.6. Установлено, что методы спекл-интерферометрии продольного сдвига для дифузно-отражающих и диффузно-пропускающих объектов отличаются по своим характеристикам. Так в случае отражающего объекта, освещенного сферической волной, отсутствуют плоскости нулевого смещения спеклов, и поэтому для записи спеклограмм необходимо использовать гауссовское освещение либо объемные регистрирующие среды с толщиной слоя, большей величины перемещения отдельного спекла.

1.5.7. .Показано, что механизм записи голограмм на слоях дихромировашюго желатина имеет, как минимум, двухканальную первичную фотохимическую реакцию, что позволяет осуществлять контроль записи голограмм по величине дифракционной эффективности скрытого изображения и, тем самым, повысить воспроизводимость результатов.

1.5.8. Предложена и исследована методика неравновесного проявления голограмм па слое дихромировакного желатина за счет конденсации па нем водяного пара, что обеспечивает получение в реальном масштабе времени тонких голограмм с дифракционной эффективностью, близкой к теоретическому пределу. Экспериментально показано, что слои дихромированного желатина и крахмала с добавлением глицерина обладают эффектом самопроявления и

. позволяют записывать голограммы с пространственной частотой до 1500 линий/мм.

1.6.Практическая ценность и реализация результатов работы. Разработанные методы и технические решения на их основе защищены 20 авторскими сведе-тельствами на изобретения и использованы при

— разработке когерентных изображающих и голографических систем с оптическим синтезом апертуры, которые позволяют получить значительный

выигрыш в разрешающей способности, повысить плотность записи голо-графической информации;

— применении оптического синтеза апертуры для увеличения чувствительности измерения линейных и угловых перемещений контролируемой поверхности способом точной фокусировки и при использовании подобной системы в качестве профилометра;

— контроле геометрической формы выпуклой зеркальной поверхности методом дифракции на ней сходящейся монохроматической волны. Согласование освещающего волнового фронта с формой контролируемой поверхности позволяет осуществлять контроль по структуре изображения в зоне дифракции Фраунгофера и получать чувствительность, близкую к интерференционной (до 0,1 мкм) при относительно высокой устойчивости к вибрациям (допустимая величина смещения объекта до 2 мм); •

— разработке и 'создании автоматизированной лазерной системы оперативного контроля формы и качества поверхности беговых дорожек внутренних колец подшипников (ПО "ГПЗ-4", г. Самара);

— разработке методик голографической и спекл-интерферометрии и способов оптического вычитания изображений в реальном масштабе времени "щ Бии" при помощи проявления парами воды слоев хромированных коллоидов;

— исследовании причин разрушения и оптимизации крепления триплексно-го стекла легковых автомобилей ВАЗ 2108 и ВАЗ 2109 (ПО "АвтоВАЗ", г. Тольятти);

— разработке и создании импульсной голографической установки и методики голографического исследования крупногабаритных объектов в промышленных условиях (ПО "АвтоВАЗ", г. Тольятти).

Полученные в диссертационой работе результаты использовались в учебном процессе (при выполнении курсовых и дипломных работ, проведении спецкурсов) Куйбышевского ( Самарского) . Новосибирского и Приднестровского университетов, Самарского авиационного института и Учебного центра ПО "АвтоВАЗ".

1.7. Основные результаты и положения, выносимые на защиту.

1.7.1. Концепция перераспределения информационных степеней свободы оптической системы при сохранении числа Габора справедлива только при наличии порогового распределения степеней свободы. В противном случае при достаточно высоком отношении сигнал/шум может быть увеличена информационная пропускная способность системы или плотность записи оптической информации.

1.7.2. Оптический синтез апертуры в системе записи Фурье-голограмм при введении в нее мультиплицирующих элементов на стадиях записи и восстановления голограмм позволяет устранить дифракционные ограничения, обусловленные конечностью размеров микроголограмм, и достичь плотности записи голографической информации, соответствующей предельной разрешающей способности регистрирующей среды.

1.7.3. Комплексная амплитуда светового поля может быть восстановлена по отсчетам интенсивности при введении в него фильтров с априорно заданны-

ми амплитудно-фазовыми характеристиками либо при смещении плоскости регистрации на контролируемую величину. Согласование структуры волнового фронта когерентного излучения с формой объекта или априорная информация о распределении излучения в предметной плоскости позволяют по структурным изменениям дифракционной картины в зоне Фраунгофера определить с интерференционной точностью форму объекта.

1.7.4. Регистрация спеклограммы продольных смещений объекта на фотослое толщиной, превосходящей продольный размер отдельного спекла, позволяет получить информацию о движении объекта при записи спеклограммы в любом месте оптической схемы, а не только в области вблизи плоскости минимального смещения спеклов.

1.7.5. Механизм записи голографической информации в слое дихромирован-ного желатина имеет,как минимум, двухканальную первичную фотохимическую реакцию, а регистрация осуществляется в результате электронно-конформационного перехода макромолекул коллагена из состояния "спираль" в состояние "клубок". Светочувствительность слоя можно повысить при неравновесном проявлении его водяным паром или введением глицерина в состав эмульсии.

1.8-Аиробацчя работы. Результаты работы представлялись на Всесоюзных (Российских) школах-симпозиумах по когерентой оптике и голографии: XIII (Сочи, 1981), XIV (Долгопрудный, 1982), XV (Минск, 1983), XVI (Куйбышев, 1985), XVII (Баку, 1986), XVIII (Долгопрудный, 1987), XIX (Гродно, 1988), XX (Черновцы, 1989), XXI (Тольятти, 1990), XXII (Переславль_3алесский, 1991), XXIII (Долгопрудный, 1994), XXIV (Долгопрудный, 1996); Всесоюзных конференциях по голографии: III (Ульяновск, 1978), V (Рига, 1985), VI (Витебск, 1989), VII (Куйбышев, 1990); Всесоюзном семинаре "Фотохимические процессы регистрации голограмм" (Ужгород, 1982, 1984); Международной конференции "Image science 85" (Хельсинки, 1985), Международном семинаре ЮНЕСКО "3D Holography: Science, Culture, Education" (Киев, 1989); I-V Всесоюзных научно-технических семинарах "Применение лазеров в науке и технике" (Иркутск, Тольятти, Новосибирск, 1988-1992); научно-техническом семинаре "Диагностические применения лазеров и волоконной оптики" (Волгоград, 1989); научных семинарах Саратовского, Самарского, Новосибирского, Иркутского, Киевского и Приднестровского университетов, Самарского авиационного института, Санкт-Петербургского института точной механики и оптики, Московского института электронного машиностроения, Физического института им. П. Н. Лебедева РАН, Института физической химии им. Л. В. Писаржевского НАН Украины и др.

1.9. Личный вклад автора. Автор работы является инициатором постановки, обоснования задач и способов их решения и основным исполнителем большинства исследований, выполненных в рамках . диссертационной работы. Ряд экспериментальных и теоретических работ выполнен при творческом участии коллег и с помощью аспирантов и сотрудников, работавших под научным руководством автора. Часть конкретных исследований, выполнявшихся аспирантами под научным руководством автора и не вошедших в настоящую работу, отражена в соот-вествующих кандидатских диссертациях.

1.10. Публикации. По теме диссертации соискателем лично и в соавторстве опубликовано 47 печатных работ и получено 20 авторских свидетельств на изобретения.

1.11. Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти

глав, заключения, списка литературы (306 наименований), изложенных на _......

страницах, и содержит 57 рисунков и таблицу.

2. СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во ВВЕДЕНИИ обоснована актуальность обсуждаемых в работе проблем, дан краткий обзор известных результатов, определена цель работы, изложены научная новизна, практическая значимость, основные результаты и положения, выносимые на защиту, сведения об апробации работы и краткое содержание диссертации.

ГЛАВА I. СТЕПЕНИ СВОБОДЫ ОПТИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ И ИХ ПЕРЕРАСПРЕДЕЛЕНИЕ [3,7,42,44].

Классическое представление информационных характеристик оптического изображения через теорему отсчетов Шеннона- Котельникова при использовании критерия Рэлея для оценки минимально разрешаемого размера является неполным, поскольку не учитывает существенной связности изображения и наличия шумов. С другой стороны, учет связности посредством описания оптического изображения в рамках теории аналитических функций приводит к отсутствию теоретического предела для разрешающей способности, что противоречит экспериментальной практике.

• Способом описания информационных характеристик изображения, одновременно учитывающим и связность и дискретность светового поля, является теория степеней свободы оптической системы2-4. Эта теория является обобщением модо-вых теорий для световодов и лазерных резонаторов и рассматривает в качестве мод изображения собственные функции (моды) оператора оптической системы. Так, в случае линзовой изображающей системы (Рис.1) изображение, формируемое в плоскости 3, описывается уравнением свертки:

(1)

'(*/) = \O{x0)h{xi - х0)±х0.

-и 2

где х^ и х0- координаты в плоскостях предмета и изображения, соответственно, ¡(х^- комплексная амплитуда поля изображения, О(х0)-комплексная амплитуда поля предмета, Ь(х)- аппаратная функция объектива, Ъ- размер предметного поля.

IV

й/зг

Рис.1. Изображающая оптическая система. 1 - предметная плоскость; 2 - оптическая система с апертурой диаметром О и фокусным расстоянием Р; 3 - плоскость изображения.

Рнс.2. Распределение степеней свободы (или собственных значений для мод изображения) линзовой системы с круглой апертурой.

Определение степеней свободы изображения сводится к нахождению собственных значений интегрального уравнения: иг

-иг

Решения ур.(2) составляют набор из N ортогональных собственных функций и их принято называть модами оптической системы или модами изображения, формируемого этой системой. Зависимость величины собственного значения от номера п степени свободы называют распределением степеней свободы или распределением собственных значений для мод изображения (Рис.2). Функцию предмета можно представить в виде

(Кх о) = 1>„Ф„(х0) + А(х0),

(3)

где

-иг

и R(x)- функция, описывающая ту часть предметной функции, которая системой пс передается и в формировании изображения участия не принимает. Подставив ур.(З) в ур.(1) с учетом ур.(2), получим для изображения:

л=0

. Видно, что изображение полностью описывается набором из N комплексных величин, что соответствует 2N степеням свободы. В случае линзовой системы с круглой апертурой диаметра D, фокусным расстоянием F, и при расстоянии от предмета до линзы s, аппаратная функция имеет вид h(x)=sinc(cx), где c=tiLD/(2sX), X - длина волны излучения, и распределение степеней свободы (-ц таково (рис. 2), что 1(^1=1 при п<2с/тс и практически равно нулю при п>2с/тс. Число степеней свободы такой системы равно 2(2с/л), и возможно описание непрерывного светового поля через дискретные параметры оптической системы. Поэтому такой модовый подход к описанию оптических систем является физическим обоснованием применимости в оптике шенноновской теории информации.

Для описания оптических систем фундаментальную роль играет теорема Д. Габора6, согласно которой общее число степеней свободы, присущих системе не меняется при ее модификациях (Рис.Зб). Управление информационными характеристиками оптических систем, подчиняющееся теореме Габора, позволило реаали-зовать различные "сверхразрешающие" системы, имеющие разрешение, превышающее классический дифракционный предел, а сам подход

(а)

1.0

МодифиЛ ^ кадия ' 5

О N I

(б)

II

О Г? 2И зТУ /

МодифиЛ1'0! кадия / •

I.

О

1.0-|

5'

М; П. (в)

/ 0 5// /

Рис.3. Схематическая иллюстрация концепции перераспределения степеней свободы, (а) - Начальное распределение степеней свободы для реальной системы (1) и его ступенчатая аппроксимация 2.(6) - Идеальная схема перераспределения степеней свободы оптической системы по В.Лукошу. (в) - Возможная реальная схема перераспределения степеней свободы оптической системы, учитывающая неступенчатое поведение исходного распределения.

получил название концепции перераспределения степеней свободы3. Но неявное принятие в данной концепции в качестве исходной предпосылки распределения степеней свободы в виде стутгенчатой функции (Рис. За) приводит к тому, что обычную оптическую систему приходится считать наилучшей по своим информационным характеристикам (Рис. 36). Однако, это допущение является математической идеализацией свойств реальных оптических систем.

На практике любая система имеет сложное распределение степеней свободы. Поэтому появляется возможность извлечения из светового поля большего количества информации, чем это допускается теоремой Габора. Такая возможность обусловлена тем, что при обработке изображения учитываются степени свободы, которые находятся на ниспадающем участке распределения (Рис. За). При значительной "непороговости" этого респределения, что характерно для оптических систем памяти на микроголограммах или спекл-интерферометрии, можно осуществить за счет перераспределения (Рис. Зв) значительное повышение пропускной способности оптической системы и плотности записи оптической информации, а не только повысить разрешающую способность за счет, например, пропорционального сокращения поля предмета.

Возможны и другие способы управления информационными характеристиками оптических систем, например за счет изменения аппаратной функции системы или изменения поля предмета по размеру и структуре, а также за счет использо-

вания априорной информации и учета реальной трехмерности оптических элементов системы и предмета.

ГЛАВА II. УПРАВЛЕНИЕ ИНФОРМАЦИОННЫМИ ХАРАКТЕРИСТИКАМИ СИСТЕМЫ ПРИ ОПТИЧЕСКОМ СИНТЕЗЕ АПЕРТУРЫ [14,7,9,35,421

Систему с оптическим синтезом апертуры, осуществляемым при помощи мультиплицирующих элементов - дифракционных решеток, можно представить в виде суперпозиции элементарных оптических подсистем, каждая из которых формально соответствует дифракционному порядку, проходящему через апертуру НР (рис. 4). Поэтому апертурный синтез позволяет увеличить общее число степеней свободы оптической системы. Возрастание этого числа при оптическом синтезе апертуры не противоречит теореме Габора, поскольку при введении в систему мультиплицирующих элементов происходит, во-первых, изменение энергетических характеристик, и, во-вторых, изменяется форма распределения собственных значений для мод изображения (рис.5). Возрастание общего числа степеней свободы свидетельствует об увеличении информационной пропускной способности оптической системы.

Рис.4. Геометрический ход лучей и соответствующих им волновых фронтов в системе с оптическим синтезом апертуры.ОР - предметная плоскость; М1, М2 - мультиплицирующие элементы; Ь;, Ь2 - объективы; НР - апертурная диафрагма; 1Р - плоскость изображения.

Увеличение общего числа степеней свободы при апертурном синтезе дает лишь потенциальную возможность повышения пропускной способности системы, которая может быть практически реализована только при согласовании оптической системы с передаваемой информацией. Это, в принципе, можно сделать, рассчитав нужный вид амплитудцого. пропускания для мультиплицирующего элемента по заранее заданному закону распределения степеней свободы, с тем, чтобы система пропускала только нужные моды изображения. Используя априорную информацию о структуре предмета в этом случае через систему, можно передавать только избыточную информацию о состоянии предмета.

При записи информации на Фурье-микроголограммы (Рис.ба) в голографи-ческой памяти размер изображения сигнальной точки в плоскости 1Р согласно критерию Рэлея составляет 5(|=(А.Р)/1)ц, чему соответствует линейная плотность записи Оо=Ь/(А.Р). При осуществлении апертурного синтеза (Рис.66) размер изображения сигнальной точки определяется не дифракцией на зрачке системы (Юл), а параметрами мультиплицирующих элементов М[ и М-2- Если апертурный синтез

осуществить таким образом, что изображения и боковые структурные максимумы помещаются в пределах диска Эйри, то каждую сигнальную точку в схеме рис.ба можно заменить на "блок" из И сигнальных точек (где И- степень "сверхразрешения"). Линейная плотность

П 1С

0.Ю-

(б)

4/'о )

2]а ЗА ]

Рис.5. Распределение степеней свободы в подсистемах и во всей системе с оптическим синтезом апертуры при помощи прямоугольных дифракционных решеток с <1х/д'-2(а) и

хранения информации увеличивается также в И раз по сравнению с классическим дифракционым пределом. Условием повышения плотности записи информации при апертурном синтезе в схеме рис.Сб является:

(5)

где рх- пространственная частота дифракционных решеток М1 и Мз-

Теоретически и экспериментально исследована когерентно-оптическая изображающая система с синтезированной апертурой и получено двенадцатикратное улучшение разрешения по сравнению с классическим дифракционным пределом.

Определены требования к юстировке такой системы и показано, что они не при-вышают требований к обычной оптической системе и определяются используемыми объективами.

Экспериментально осуществлена запись Фурье-микроголограмм с линейной плотностью около 1,6 • 104 бит/см при предельной информационной емкости регистрирующей среды 5 • 104 бит/см. Достигнутая при одномерном синтезе апертуры линейная плотность записи более чем на порядок превышает плотность записи, в обычной схеме регистрации голограмм при использовании тех же объективов. Полученный результат достигается за счет утраты голографической системой изображающих свойств (т.е. сужения класса возможных входных воздействий) и свидетельствует о возможности более полного использования информационной емкости голографической регистрирующей среды независимо от дифракционных ограничений, связанных с апертурой микроголограммы.

Запись

Рис.6. Запись и восстановление Фурье-голограмм. (а) Традиционная схема записи и восстановления, (б) Схема с оптическим синтезом апертуры; ОР - предметная плоскость; Ьь Ь2 - Фурье - объективы; НР - плоскость голограммы; 1Р - плоскость изображения; М1, М2. - мультиплицирующие элементы.

ГЛАВА III. ИСПОЛЬЗОВАНИЕ АПРИОРНОЙ ИНФОРМАЦИИ ПРИ ОПТИЧЕСКИХ ИЗМЕРЕНИЯХ [12-14,20,28-30,33,35-37,42]

Априорные сведения о предмете и рассеяном им световом поле широко используются для решения задач бесконтактной диагностики, при измерении линейных и угловых размеров и перемещений, контроле геометрической формы изделий и при дефектоскопии. Как способ учета априорной информации можно рассматривать и одну из обратных задач рассеяния в оптике- восстановление волнового поля по измерениям его интенсивности с использованием специальных заранее известных фильтров и экранов, находящихся на пути распространения излучения.

Применение оптического синтеза апертуры для увеличения чувствительности измерения линейных и угловых перемещений контролируемой поверхности

способом тотгной фокусировки показывает, что подобная система высокочувствительна и к изменениям микрогеометрии рельефа контролируемой поверхности и может использоваться в качестве профилометра.

Рассмотрен метод контроля геометрической формы выпуклой зеркальной поверхности при помощи дифракции па ней сходящейся когерентной монохроматической световой волны. Согласование освещающего волнового фронта с формой контролируемой поверхности позволяет осуществлять контроль по структуре изображения в зоне дифракции Фраунгофера и получить чувствительность к отклонениям реальной формы поверхности от идеальной сферической близкую к интерференционной (до 0,1 мкм) при относительно высокой устойчивости к вибрациям (допустимая величина смещения до 2 мм).

Введение априорной информации возможно не только в виде заданного распределения фазовой компоненты освещения, но и в виде амплитудных изменений, т.е. разбиения предметного поля на отдельные освещенные участки. С использованием такого подхода был разработан и реализован лазерный дефектоскоп для контроля качества поверхности беговых дорожек внутренних колец шарикоподшипников.

Показана возможность использования априорной информации, вводимой в виде непрозрачных экранов или известных амплитудно-фазовых фильтров в измерительный каскад схемы регистрации отсчетов интенсивности рассеянного светового поля, для итеративного восстановления фазовой компоненты поля. Численная апробация показала, что при этом обеспечивается итеративное восстановление фазы с точностью до ^/100.

Исследованы возможности восстановления фазы рассеянного светового поля по измерениям распределения интенсивности на двух различных плоскостях, перпендикулярных направлению распространения излучения и использующих в качестве априорно известной связи между этими распределениями волновое уравнение. Численное моделирование при уровне шума фотоприемника в 1% обеспечило точность востановления фазы до Х/20.

Изменение параметров оптической системы также может использоваться в качестве априорной информации, облегчающей восстановление фазы светового поля по отсчетам его интенсивности, если используется два распределения интенсивности: до и после изменения параметров системы. Так, в частности, изменение размера предметного поля (если закон этого изменения известен), позволяет однозначно восстановить фазу светового поля. Обсуждена роль неявно используемой априорной информации о размерности светового поля.

ГЛАВА IV. ИНТЕРФЕРЕНЦИОННАЯ ДИСКРЕТИЗАЦИЯ ВОЛНОВЫХ ПОЛЕЙ [17,19,20,22,23,27,31,34,40,47].

Основным физическим механизмом дискретизации непрерывных световых когерентных полей служит явление интерференции. В голографической интерферометрии формирующееся путем интерференции разностное изображение сокращает избыточность подлежащей обработке информации, что позволяет определить изменение формы объекта. Своеобразной способностью к "самоинтерференции" обладают случайные поля, возникающие при взаимодействии света со средой, имеющей случайное распределение оптических характеристик, и образующие когерентные поля со сложной амплитудно-фазовой структурой случайного характера (спекл-поля). Такая "случайная" дискретизация, кроме хаотической "изрезанности" волнового фронта, обусловлена периодичностью когерентного поля по длине волны.

Для определения отношения среднестатистических параметров шероховатой поверхности, таких как дисперсия высот микронеровностей и средний радиус

корреляции, достаточно определить плотность дислокаций волнового фронта-структурных особенностей в рассеяноы поверхностью световом поле.

В голографической и спекл-интерферометрии исследуется разностное световое поле, сформированное в результате интерференции двух полей, каждое из которых соответствует двум разновременным состояниям одного и того же меняющегося во времени предмета. Весь процесс голографической или спекл-интерферометрии можно представить в общем виде (рис.7) как изображающую оптическую систему: предмет О(го), имеющий два состояния I и II, освещается когерентным излучением с амплитудным распределением Р(г) и длиной волны X. На голограмме Н записывается результат интерференции предметного поля с опорным волновым фронтом Л. При восстановлении голограммы Н (после ее обработки) тем же опорным пучком Л в области регистрации наблюдается изображение г(г,) Процесс отображения можно описывать аппаратной функцией Ь.(г0, г,} которая включает в себя характеристики регистрирующей среды и системы регистрации. Поэтому весь процесс можно также описывать в терминах теории степеней свободы, где первому состоянию предмета соответствует кривая I (рис.8), а второму состоянию - кривая II. Разностное изображение имеет АЫ, а не N (К>>ДЫ), степеней свободы что и делает возможной дешифровку интерферограмм посредством анализа выделенных точек в изображении - максимумов или минимумов интерференционных полос.

Рис.7. Общая оптическая схема двухзке-позиционной голографической интерферометрии.

Р(р) - амплитудное распределение когерентного излучения с длиной волны Х\ I, II

- состояния объекта (О(г0)) в момент первой и второй экспозиции; R - опорная волна; II

- голограмма; JI - оптическая система; (¿(г)) - плоскость изображения.

Рис.8. Распределение собственных значений для мод изображений от первой (I) и от второй (II) экспозиций для двухжепозициопной голо-графической интерферометрии

Поэтому методы голографической и спекл-интерферометрии в информационном смысле связаны с возникновением новых степеней свободы светового поля, соответствующих спадающему участку распределения собственных значений мод изображения (рис.8), и не могут быть описаны в рамках концепции перераспределения степеней свободы и теоремы Габора.

Л ч

Рис.9. Интерферограмма колебаний плас- Рис.10. Интерферограмма колеба-тины на резонансной частоте 195 Гц. ний пластины на резонансной Спектральные составы импульсов стабиль- частоте 195 Гц. В одном из им-ны с точностью Лу<108Гц. пульсов присутствует излучение на

двух спектральных линиях, расстояние между которыми Лу=0,5 • 10"' Гц.

При использовании импульсного рубинового лазера в режиме генерации парных импульсов за один цикл накачки имеются два основных типа спектральной нестабильности, оказывающих различное влияние на результаты записи гологра-фических интерферограмм динамических деформаций. Это приводит к усложне-ншо результирующей интерференционной картины (рис. 9 и рис.10), что затрудняет дешифровку интерферограммы и может приводить к существенным ошибкам при определении деформации. Для преодоления возникающих сложностей возможны два способа: разработка математического алгоритма обработки таких интерферограмм или повышение стабильности спектра генерации парных импульсов в результате устранения или уменьшения влияния дестабилизирующих факторов. Информацию о реальных условиях съемки конкретной интерферограммы молено получить, одновременно снимая и интерферограмму неподвижного плоского предмета, размещенного в отдельной схеме, и освещаемого с помощью светоделителя.

Спекл-структура рассеяного шероховатой поверхностью излучения не может рассматриваться как классическое плоское изображение, поскольку возникает вследствие трехмерной структуры объекта. Основной вклад в спекл-структуру дают моды оптической системы, соответствующие плоскостям, находящимся в пределах глубины резкости системы. Возникновение согласованных осцилляций видности интерференционных полос при проведении спекл-интерферометрических измерений, связано с модами изображения, соответствующими плоскостям, лежащим вне пределов резко изображаемого пространства вблизи плоскости наблюдения.

Измерения продольного смещения предмета методами спекл-интерферометрии для диффузно-отражающих и диффузно-пропускающих объектов различаются по своим характеристикам. В случае отражающего объекта, освещенного сферическим волновым фронтом, отсутствуют плоскости нулевого смещения спеклов. Для преодоления этого препятствия необходимо использовать освещение с гауссовым волновым фронтом.

Использование способа записи спеклограмм в существено объемной регистрирующей среде (когда толщина слоя регистрирующей среды превышает величину перемещения отдельного спекла) позволяет довести чувствительность спекл-

интерферометрических измерений до интерференционного уровня и снимает ограничение на местоположение плоскости регистрации в плоскости минимального смещения спеклов.

ГЛАВА V. ЗАПИСЬ ОПТИЧЕСКОЙ ИНФОРМАЦИИ В КОНТИНУАЛЬНОЙ РЕГИСТРИРУЮЩЕЙ СРЕДЕ НА ПРИМЕРЕ ДИХРОМИРОВАН-НОГО ЖЕЛАТИНА [5,6,8,11,15,18,21,24,26,32,38,39,41,43,45,46]

Одним из ключевых этапов обработки когерентно-оптической информации является регистрация или запись оптической информации на материальный носитель - регистрирующую среду. Кроме этого при осуществлении, например, оптического синтеза апертуры . необходимы мультиплицирующие элементы (дифракционные решетки) с достаточно большой апертурой и минимальным уровнем собственных шумов. Такие элементы целесообразно изготовлять путем регистрации интерферирующих когерентных полей. С другой стороны, при записи голограмм в системах с синтезированной апертурой к регистрирующей среде предъявляется требование наличия максимального динамического диапазона. И, наконец, при объемной регистрации спеклограмм также необходимы регистрирующие среды с малым уровнем собственного светорассеяния и со значительной толщиной (более 100 мкм), причем они не должны менять своих характеристик после записи и обработки. Одним из лучших материалов для регистрации голографи-ческой информации до .настоящего времени остаются слои дихромированного желатина (ДЖ), результаты исследования которого приводятся в этой главе.

Первичная фотохимическая реакция в дихромированном желатине при записи оптической информации происходит, по крайней мере, по двум каналам (рис.11) и зависит как от периода регистрируемой интерференционной структуры, так и от интенсивности записывающего излучения (явление невзаимозаместимости-рис.12).

Экспериментальное исследование механизма записи оптической и голографи-ческой информащш в слоях дихромированного желатина позволило разработать оптимальную методику проявления и получить высококачественные мультиплицирующие элементы для оптического синтеза апертуры с пространственной частотой 5 л/мм и фазовым рельефом до 20 рад на длине волны 0,63 мкм.

Предложена и экспериментально апробирована методика записи голограмм на слоях дихромированного желатина с контролем по достижению структурно-выделенной области в зависимости дифракционной эффективности (ДЭ) от энергии экспозиции для скрытого изображения (СИ), что позволило существенно повысить воспроизводимость результатов (рис.13). В целом механизм записи на таких материалах можно рассматривать как разделенный временным интервалом (от момента экспонирования до момента начала проявления) электронно-конформационный переход макромолекул коллагена из состояния "спираль" в состояние "клубок", вызывающий структурно-плотностные и геометрические изменения желатинового слоя.

1.0 0.5

0.1

0.05

0.01

/

f

Е мДж/см*

10

(а)

50

100

Дср|Е= 10 МДЖ/СМ )/Лсртах 1.0

18(Е/Н,)Лф= „/3

1071

5п

0,5л

Д<Р рад

Е мДж/см1

3 4 5 10

20 304050 (б)

100

ел^тах мдж/см'

Л

0.001

1.0 2.0 I мВт/см

Рнс.11. Запись голограмм в слоях

дж.

а - диффракционная эффективность скрытого изображения при пространственной чпстоте записываемой решетки 5 л/мм;б - фазовый рельеф той же решетки после проявления на длине волны 0,63 мкм. Запись осуществлялась с длиной волны 0,44 мкм.

Рис.12. Явление отклонения от закона взаимозоместимости в слое ДЖ:

1 - зависимость относительной энергии экспозиции для достижения фазовой модуляции Лф=я/3 рад от относительной интенсивности излучения при записи (Е0=мДж/см2 ; 10=0,5мВт/см2);

2 - величина фазового рельефа при Е=10 мДж/см2 по отношению к максимальной величине фазового рельефа в зависимости от интенсивности записывающего излучения;

3 - зависимость энергии экспозиции, при которой достигнут максимальный фазовый рельеф, от интенсивности излучения при записи.

— » 0,80 — о 0 24

ц% 100

* 1, 19 МВм/см2 50

10

I,

200 мДж/см3

10

50 100 200 о. с.

(б)

Рис.13. Запись голограмм в слоях ДЖ.а - диффракционная эффективность скрытого изображения при пространственной частоте записываемой решетки 1940 л/мм; б - диффракционная эффективность для излучения с длиной волны 0,63 мкм проявленных решеток с пространственной частотой 1940 л/мм в зависимости от величины интенсивности первого порядка дифракции на скрытом изображении: 1 - до перехода через максимальное значение ДЭСИ и 2 - после перехода.

Режим проявления парами воды (рис. 14) обеспечивает снижение времени протекания темнопых реакций в период между экспонированием и проявлением и тем. самым повышает светочувствительность слоя по сравнению со стандартной "мокрой" обработкой. Формирование фазового рельефа происходит в результате дифференцированного набухания слоя и поэтому предельная пространственная частота регистрируемой голограммы обратно пропорциональна толщине слоя. Проявление парами воды также обеспечивает стабильность результатов, возможность коррекции и дозаписи голограмм.

Разработан и исследован новый класс голографических регистрирующих сред на основе коллоидо-глицериновых эмульсий, обладающих эффектом самопроявления (рис.15), в которых центрами светочувствительности являются комплексы "ион хрома - глицерин - вода - участок молекулы коллагена". Механизм записи оптической информации в таких средах основан на конформационных переходах "спираль-клубок" молекул коллагена и обеспечивает более чем двадцатикратное улучшение светочувствительности по сравнению с известными гелеобразными слоями дихромированного желатина.

Таким образом, запись оптической и голографической информации в слоях хромированных коллоидов, не имеющих дискретных центров светочувствительности, происходит из-за конформационных переходов, а дискретизация записываемых параметров осуществляется из-за сложных конформеров - комплексов "ион хрома - молекула коллагена - гидратная оболочка - молекулы глицерина или изопропилового спирта".

300 Е, мДж/см'

Рис.14. Проявление первичного изображения в слое ДЖ парами воды: г)- диффракционная эффективность голографической решетки, записываемой излучением с длиной волны 0,44 мкм, и с пространственной частотой 50 л/мм; I - время.На участке (0-11 ) происходит запись до уровня Г) =0,02%; На участке (^ -12 ) происходит проявление парами воды до достижения максимального значения т!1Г,ах. На участке (1>Ц) проводится повторное проявление парами воды.Интенсивность излучения при записи около 1мВт/см-.

Рис.15. Экспозиционные характеристики голограмм на слоях ДЖ с различным содержанием глицерина в сухом желатине: 1 - 15; 2 - 31; 3 - С2; 4 - 78; 5 - 93; 6 - 109; 7 - 125; 8 - 140 мас.%

3. ЗАКЛЮЧЕНИЕ.

Основные результаты работы состоят в следующем:

1. Теоретически и экспериментально исследованы когерентные изображающие и неизображающие системы с оптическим синтезом апертуры. Показано, что при проведении оптического синтеза апертуры число степеней свободы возрастает. Поэтому описание таких систем в рамках концепции перераспределения степеней свободы и теоремы Габора некорректно. Па основании теории степеней свободы предложены два метода управления информационными характеристиками систем с оптическим синтезом апертуры: первый - за счет синтеза мультиплицирующих элементов с амплитудным пропусканием, согласованным с классом входных предметов, и второй метод - за счет организации предметного поля в виде структуры, согласованной с информационными характеристиками системы с синтезированной апертурой. Экспериментально подтверждена возможность существенного (более чем на порядок при одномерном синтезе апертуры) повышения пропускной способности когерентно-оптической системы. Показано, что оптический синтез апертуры при записи Фурье-голограмм позволяет превзойти классический дифракционный предел по плотности записи информации и независимо от апертуры голограммы, записывать информацию с плотностью, ограниченной только разрешающей способностью регистрирующей среды.

2. Теоретически развиты и экспериментально апробированы методы введения априорной информации в виде конструктивных элементов (амплитудно-фазовые

фильтры, экраны) в схемы для восстановления фазы светового поля по измерениям его интенсивности. Показано, что априорные сведения о реальной размерности светового поля могут быть использованы при решении задачи восстновления фазы светового поля в части организации методики измерения его интенсивности.

Проведен анализ роли априорной информации в когерентно-оптических системах применительно к решению практически важных задач метрологии, дефектоскопии и контроля геометрической формы объектов и предложен ряд новых технических решений.

3. В рамках теории степеней свободы рассмотрены задачи голографической интерферометрии и показано, что информационные характеристики процессов голографической и спекл-интерферометрии в общем случае не описываются концепцией перераспределения степеней свободы и теоремой Габора. Показано, что спектральная нестабильность при генерации парных импульсов затрудняет дешифровку двухэкспозиционных голографических интерферограмм и требует априорных сведений о спектральной и пространственной структуре лазерного излучения.

4. Установлено, что методы спекл-интерферометрии продольного сдвига для диффузло-отражающих и диффузно-пропускающих объектов отличаются по своим характеристикам. В частности, в случае отражающего объекта, освещенного сферической волной, отсутствуют плоскости нулевого смещения спеклов. Поэтому для зациси спеклограмм в этом случае необходимо использовать гауссовское освещение или способ существенно объемной регистрации (когда толщина слоя регистрирующей среды превышает величину перемещения отдельного спекла).

Предложена и экспериментально апробирована методика определения статистических характеристик шероховатой поверхности по анализу плотности структурных особенностей (дислокаций) волнового фронта рассеянного ею спекл-поля.

5. Экспериментально исследован механизм записи оптической и голографической информации в слоях дихромированного желатина; предложена оптимальная методика проявления, позволившая получить высококачественные мультиплицирующие элементы для оптического синтеза апертуры. Показано, что механизм записи голограмм на слоях дихромировашюго желатина имеет, как минимум, двух-канальную первичную фотохимическую реакцию.

Неравновесный режим проявления голограмм, записанных на слое дихромированного желатина, за счет конденсации на нем водяного пара обеспечивает получение в реальном масштабе времени тонких голограмм с дифракционной эффективностью, близкой к теоретическому пределу.

Слои дихромированного желатина и крахмала с добавлением в определенных весовых соотношениях глицерина обладают эффектом самопроявления и позволяют записывать голограммы с пространственной частотой до 1500 линий/мм при толщине слоя свыше 5 мкм.

Полученные результаты дают основание заключить, что в работе развиты теоретические, экспериментальные и методологические основы структурно-информационного анализа когерентных полей в терминах теории степеней свободы. Эти результаты являются базовыми для разработки новых оптических и голографических систем, а также регистрирующих сред для голографии, обладающих оптимальными характеристиками по разрешающей и пропускной способностям и плотности записи информации.

4. СПИСОК ОПУБЛИКОВАННЫХ РАБОТ

1. Малов А. H, Морозов В. Н., Компанец И. Н., Попов Ю. М. Повышение разреша-юшей способности когерентных оптических Систем методом' апертурного синтеза.//Квантовая электроника.-1977. - т .4 - N7 - с. 1608-1610.

2. Малов А. П., Морозов В. П., Компанец И. Н., Попов Ю. М. Формирование изображения в когерентной оптической системе с синтезированной апертурой.// Квантовая электроника-1977. - т. 4 - N9 - с. 1981 - 1989.

3. Малов А. Н., Морозов В. Н., Компанец И. Н., Попов Ю. М., Запись голограмм в оптической системе с синтезированной апертурой.// В кн.: "III Всес. конференция по голографии". - Л.:ЛИЯФ, 1978. - с. 263-264."

4. Малов А. Н., Морозов В. Н., Компанец И. Н., Попов Ю. М., Информационные характеристики голографической системы с оптическим синтезом апертуры. //Препринт ФИАН. - 1979. - N130 - 67с.

5. Ерко А. И., Малов А. Н. Оптимизация параметров обработки слоев дихромиро-ванного желатина для записи оптической информации.// Препринт ИФТТ АН СССР - 1979 - 12 с.

6. Ерко А. И., Малов А. Н. Запись голограмм на слоях дихромированного желатина с контролем по скрытому изображению.// Препринт ИФТТ АН СССР - 1979 - 8 с.

7. Малов А. П., Морозов В. Н. Информационные характеристики когерентной оптической системы с синтезированной апертурой.// В кн.: "Формирование оптического изображения и методы его коррекции"- Могилев: ИФ АН БССР. -1979 - с. 13.

8. Ерко А. И., Малов А. Н. Оптимизация параметров обработки слоев дихромированного желатина для записи оптической информации.// Журнал научной и прикладной фотографии и кинематографии. - 1980 - т. 25 - N.3 -с. 185 - 187.

9. Малов А. Н., Морозов В. Н., Компанец И. Н., Попов Ю. М. Регистрация Фурье-голограмм в оптической системе с синтезированной апертурой.//Квантовая электропика.-! 980. - т. 7 - N2. - с. 282-289.

10. Ерко А. И., Малов А. Н. О механизме записи оптической информации в слоях дихромированной желатины.// В кн. "Фундаментальные основы оптической памяти и среды". - Киев: Вища Школа- 1980 - вып.11 - с. 62-68.

11. Ерко А. И., Малов А. Н. Модуляционная передаточная функция слоев дихромированной желатины.// В кн.:"Фундаментальные основы оптической памяти и среды". - Киев: В ища Школа - 1980,- вып.11 - с. 68-72.

12. Volostnikov V. G., Katuiin V. A., Kotlyar V. V., Malov A. N. Coherent optical testing of quality and geometric shape of mirror refllective surfaces.// Proc. SPIE: "Holographic Data Nondestructive Testing".-1982 -v. 370 - p. 100-102.

13. Волостников В. Г., Катулин В. А., Котляр В. В., Малов А. Н. Когерентно - оптический контроль качества и формы зеркальных объектов.// Квантовая электроника. - 1983. - т. 10 - N3 - с. 649-652.

14. Волостников В. Г., Котляр В. В., Малов А. Н. Анализ геометрической формы и качества слаборассеивающей поверхности по структуре зеркальной составляющей

отраженного когерентного света.// В кн.: "Методы и устройства голографии". -JL: ЛИЯФ - 1983 - с. 215-226.

15. Балан Н. Ф., Волостников В. Г., Лосевский Н. Н., Малов А. Н. Нитрозосоедине-ния как среда для оперативной регистрации красного излучения.//В кн.: "Фотохимические процессы регистрации голограмм".-Л.: ФТИ.-1983-c. 72-75.

16. Куликов В. П., Малов А. Н. Жмурова Л. И. Устройство для контроля линейных размеров объекта.// Авт.свид. СССР N1113668. Приоритет 17.03.1983. Опубл.БИ -1984 - N34.

17. Klimenko I. S., Kuznetsova Т. V., Losevski N. N., Malov A. N. Method of holographic substraction of images due to phase shift introduction by means of object longitudional displacement.//Proc SPIE "Optica-84" - 1984 - v. 473 - p. 105-106.

18. Malov A. N., Balan N. F., Losevsky N. N., Kalinkin V. V. Image formation in dichromated gelatin films.// Acta Polytechnica Scandinavica. Appl. Phys. Series.-1985.-N149-v. 1-p. 199.

19. Malov A. N.,Kuznetsova Т. V. Degrees of freedom of an image and laser spekle patterns.// Acta Polytechnica Scandinavica. Appl. Phys. Series.-1985.-N150-v. 2-p. ,250.

20. Волостников В. Г., Котляр В. В., Малов А. Н., Подвигин В. Н., Клибапов М. В., Абрамочкин Е.Г. Обратные задачи рассеяния в когерентно-оптической диагностике промышленных изделий.// Препринт ФИАН - 1985-N110.-45c.

21.Балан Н. Ф., Калинкин В. В., Лосевский Н. Н., Малов А. Н. Слои дихромирован-ной желатины как голографическая регистрирующая среда, работающая в реальном времени.// В kh.:"V Всес. конференция по голографии". -Рига: ИФ АН Латв. ССР.-1985-часть II.-C.400-401.

22. Катулин В. А., Малов А. Н. Лазерные контрольно-измерительные системы: проблемы и перспективы.// Вестник АН CCCP.-1986-N6-c. 52-62.

23. Клименко И. С., Кузнецова Т. В., Малов А. Н. Получение высококонтрастных спекл-интерферограмм продольного смещения при регистрации спекл-поля в Фурье-плоскости.// ЖТФ.-1986.-т. 5G-N9-c. 1744-1748.

24. Балан Н. Ф., Калинкин В. В., Лосевский Н. Н., Малов А. Н. Оперативная коррекция и дозапись голограмм в слоях бихромированной желатины.// В кн.: "Материалы и устройства для регистрации голограмм".-Л.: ФТИ-1986.-с. 68-78.

25. Волков К. А., Климов А, В., Куликов В. Н., Маликов Р. С., Малов А. Н. Устройство для контроля малых угловых смещений. //Авт. свид. СССР №1416865. Приоритет 25.09.1986.

26. Калинкин В. В., Лосевский Н. Н., Малов А. Н. Характеристики слоев бихромированной желатины при оперативной записи голографической информации. //В кн.: "Применение методов голографии в науке и технике",- Л.: ФТИ.-1987-c. 128-133.

27. Клименко И. С., Кривко Т. В., Малов А. Н., Рябухо В. П. Спекл-интерферометрия продольного смещения с объемной регистрацией спекл-структуры.// ЖТФ.- 1988,-т. 58-№1-с. 182-186.

28. Жмурова Л. И., Куликов В. Н., Малов А. Н. Когерентно-оптическая система с синтезированной апертурой для контроля геометрических параметров объекта.//Квантовая электроника,- 1988-т. 15-№10-с. 2065-2070.

29. Абрамочкин Е. Г., Котляр В. В., Малов А. Н. Рекурсивные алгоритмы восстановления функции пропускания объекта по модулю его преобразования Фурье. // Препринт ФИАН.-1988-№1-18с.

30. Белопухов В. Н., Котляр В. В., Малов А. II. Эксперименты по восстановлению фазы светового поля. //Препринт ФИАН.-1988.-№2-34с.

31. Панов С. H., Брытков Г. А., Беляков А. В., Малов А. Н. Голографический анализ источников вибрации и шума работающих машин и механизмов. // Вестник маши-ностроения.-1988-№11-с.27-32.

32. Sherstyuk V. P., Malov A. N., Maloletov S. M., Kalinkin V. V. Some principles for formation of self-developing dichromate media. //Proc. SPIE: "3D Holography: Science, Culture, Education".-1989-v. 1238- p. 218-223.

33. Белопухов В. H., Волостников В. Г., Котляр В. В., Малов A. H. Когерентно-оптическое обнаружение дефектов на поверхности изделий.// В кн.:"Труды ФИАН".-М.:"Наука".-1989-т. 198-с. 111-115.

34. Брытков Г. А., Беляков А. В., Малов А. Н. О влиянии спектральной нестабильности парных импульсов рубинового лазера на запись голографических интерферо-грамм динамических деформаций, // В кн.: "Труды ФИАН".-М.:"Наука".-1989- т. 198.-е. 116-125.

35. Жмурова Л. И., Куликов В. Н., Малов А. Н. Системы с оптическим синтезом апертуры и их применение. // В кн.:" Труды ФИАН".-М.:"Наука".-1989.-т. 198.-c.12G-132.

36. Котляр В. В., Малов А. Н. Особенности итеративного восстановления фазы светового поля. // Оптика и спектроскопия.-1989- т. G6-№5- с. 1127-1130.

37. Котляр В. В., Малов A. Н. Метод восстановления фазы светового поля. //Квантовая электроника.-1989-т. 16-№5-с. 1072-1075.

38. Калинкин В. В., Малов А. Н. Хромированные коллоиды в голографии: современное состояние, проблемы и перспективы. //В кн.: "Голография: теоретические и прикладные вопросы",- Л.: ФТИ-1989-c. 207-217.

39. Малолетов С. М., Калинкин В. В., Малов А. Н., Шерстюк В. П. О возможности разработки "самопроявляющихся" сред с высокой дифракционной эффективностью. //Журнал научной и прикладной фотографии и кинематографии.-1991-т. 36-№3-с. 245-249.

40. Гуревич В. С., Гусев М. Е.,Ковалышев А. А., Малов А. Н., Нарубин С. Л., Рогож-кин В. Е. Голографические исследования легкового автомобиля. // В кн.: "Применение лазеров в науке и технике. Материалы IV Всес. семинара",- Самара-Тольятти: МП"С и С".-1991- с. 2-3.

41. Малов А. Н. Фрактальные свойства слоев дихромированного желатина. //В кн.: "Применение лазеров в науке и технике: материалы V семинара".-Новосибирск: ТОО "СиЛаП".-1992-с. 64-67.

42. Malov А. N. Control over information characteristics of coherent optical systems.// Laser Physics- 1993-v. 3-№l-p. 193-203.

43. Ганин IO. Г., Колежинский О. И., Малов А. Н. Промышленное производство радужных голограмм.// В кн.: "Лазерные и физико-технические методы обработки материалов",- Киев: Общество "Знание" Украины.-1995-c. 7.

44. Малов А. Н. Спекл-структура когерентного изображения в терминах теории степеней свободы оптической системы.// В кн.: "Голография: теоретические и прикладные вопросы".-М.-Тирасполь: Школа по голографии.-1995-с. 70-90.

45. Копоп С. П., Малов А. Н. Анализ механизма записи голографической информации на слоях дихромированной желатины.// В кн.: "Голография: теоретические и прикладные вопросы".-М.-Тирасполь: Школа по голографии.-1995- с. 180-186.

46. Коноп С. П., Константинова А. Г., Малов А. Н. Самопроявляющаяся регистрация голограмм на основе конформационных переходов в хромированных желатин-глицериновых системах.// В кн.: "Применение лазеров в науке и технике":-Иркутск: ИЛФ СО РАН.-1996-вып.8-с. 51-58.

47. Кривко Т. В., Малов А. Н. Динамика спекл-полей, обусловленная продольным смещением диффузно-рассеивающих объектов.// В кн.: "Применение лазеров в науке и технике".-Иркутск: ИЛФ СОРАН.-1996.-вып.8-с. 59-70.