Повышение разрешающей способности оптических систем путем эффективного использования степеней свободы волнового поля объекта

Статья посвящена рассмотрению теоретических принципов и экспериментальных данных, связанных с повышением разрешающей способности оптических систем за пределы классического разрешения. Вопрос разрешающей способности в оптике трактуется с информационной точки зрения по аналогии с радиосигналом. Используется теорема Д. Габора, сформулированная для передачи изображения с помощью оптической системы. В соответствии с концепцией степеней свободы волнового поля как основного инварианта оптической системы параметром, определяющим информационную емкость системы при формировании изображения, является число $N$ степеней свободы волнового поля, которое может быть передано системой в пространство изображения. Ширина полосы пространственных частот может быть увеличена, но при обязательном условии сокращения одного из факторов, определяющих $N$. Таким образом, возможны следующие приемы повышения разрешающей способности оптических систем: 1) Увеличение ширины полосы передаваемых пространственных частот путем уменьшения полосы передаваемых временных частот (в предельном случае при нулевой ширине полосы передаваемых пространственных частот используются для передачи пространственной информации только временные частоты). 2) Увеличение ширины полосы в направление $x$ с соответствующим сокращением полосы в направлении $y$, причем так, что исходная двумерная полоса пространственных частот остается неизменной. 3) Увеличение ширины полосы пропускания передаваемых пространственных частот путем уменьшения полезного поля объекта. 4) Удвоение ширины полосы пропускания оптической системы использованием для формирования изображения двух независимых состояний поляризации световых волн. 5) Увеличение ширины полосы пропускания оптической системы путем использования для передачи информации дополнительных параметров в виде длины волны светового излучения или фазы волны. Для осуществления этих возможностей рассмотрен ряд оптических систем формирования изображения, с помощью которых можно превзойти классический предел разрешающей способности, кроме того, рассмотрено число степеней свободы волнового поля, зафиксированное в голограмме.
Иллюстраций 17, библиографических ссылок 32.