Настоящая голограмма ведет себя почти как окно. Стоит шагнуть в сторону — ближняя деталь заслонит дальнюю, блик сместится, откроется новый ракурс. На плоской пластинке словно остается пространство. Юрий Денисюк хотел понять, можно ли сохранить сам световой рисунок предмета, а затем заставить его возникнуть снова.
Как Юрий Денисюк пришел к оптической голографии
Денисюк окончил Ленинградский институт точной механики и оптики (в будущем ИТМО) и в 1954 году пришел инженером в Государственный оптический институт имени С. И. Вавилова. Фотографией он увлекался с детства. Решающий толчок, однако, пришел из литературы.
В повести Ивана Ефремова «Звездные корабли» ученые находят объемный портрет пришельца: при изменении освещения лицо словно оживает. Денисюк позднее вспоминал, что захотел получить фотографию, создающую полную иллюзию реального предмета. Термина «голография» он тогда еще не использовал и назвал замысел «волновой фотографией».
Мечту требовалось перевести на язык оптики. Обычная пленка запоминает распределение яркости на плоскости, поэтому теряет сведения о направлении и взаимном отставании световых волн — фазе. Денисюк задумал записать больше — все поле света, рассеянного объектом. В его идее соединились принцип восстановления волнового фронта Габора и цветная фотография Габриэля Липпмана, сохранявшая стоячие световые волны в толще эмульсии.
Как Юрий Денисюк создал первую голограмму без лазера
В институте молодому физику доверяли секретные разработки, которые нельзя было публиковать и предъявлять как диссертацию. Собственный проект начальство приоритетным не сочло. Помещение все же выделили, и, по воспоминаниям сына, Денисюк работал там после восьми вечера.
Лазера у него не было. Сохранившуюся установку 1959 года собрали из катушки зажигания от грузовика, немецкого конденсатора и авиационного тумблера. Ртутная лампа, цветной фильтр и крошечное отверстие в экране создавали слабый, зато достаточно согласованный пучок. В качестве первых объектов физик выбрал выпуклые зеркала. Они хорошо показывали, сумела ли пластинка восстановить направление отраженных лучей, хотя выглядел результат скромно.
Схема выглядела удивительно просто. Луч проходил сквозь прозрачную фотопластинку, освещал стоящий за ней предмет и отражался обратно. В толще светочувствительного слоя встречались падающая и возвращенная волны. Их интерференция оставляла множество микроскопических слоев — объемную решетку, хранящую сведения о ходе света.
После проявления происходил главный фокус. Белый свет содержал множество длин волн, а решетка по закону Брэгга отражала лишь подходящую часть спектра в нужном направлении. Перед глазами восстанавливалась та же волна, которая когда-то пришла от предмета. Поэтому для просмотра голограммы Денисюка лазер уже не требовался: хватало лампы или солнечного света. Для полноцветного изображения позже стали записывать несколько решеток светом разных цветов.
Открытие Юрия Денисюка и признание коллег
Первые результаты еще предстояло убедительно представить коллегам. Статью вернули из-за отсутствия ссылок на предшественников. Академик Владимир Линник помог сформулировать связь между идеями Габора и Липпмана, после чего в 1962 году Денисюк опубликовал работу «Об отображении оптических свойств объекта в волновом поле рассеянного им излучения».
Защита тоже прошла на пределе. По семейным воспоминаниям, взволнованный автор на время потерял способность говорить, часть доклада продолжила его жена Галина, а итог решил перевес в один голос. Ученая степень досталась Денисюку раньше широкой известности.
Перелом наступил, когда статью перевели на английский язык, а автора пригласили на международную конференцию по голографии в Париже. В 1970 году он получил Ленинскую премию, возглавил лабораторию голографии и стал членом-корреспондентом Академии наук СССР. Позднее Денисюк исследовал новые регистрирующие среды, способы хранения оптической информации и голографические элементы; в 1992 году его избрали академиком РАН.
Метод Денисюка применяют сегодня: от музеев до оптической памяти
Отражательные объемные голограммы сохраняют облик музейных предметов и произведений искусства, защищают документы и ценные изделия, служат оптическими фильтрами и элементами приборов. Родственная идея записи информации по всему объему материала теперь развивается в голографической памяти.
Важно отличать такую запись от сценических «голограмм». Парящая фигура на концерте часто оказывается проекционным трюком: изображение существует, пока работают проектор и экран. Пластинка Денисюка ничего не транслирует. Она заставляет свет повторить прежний маршрут — и предмет снова появляется там, где его уже нет.
Фантастический портрет из книги не воплотился буквально, зато подсказал физику верный вопрос. Денисюк научил прозрачный слой помнить глубину. Это и оказалось настоящим чудом.
Ранее Наука Mail рассказала, как российские физики научились снижать шум цифровых голограмм, сохраняя мельчайшие детали изображения.