Устройство для измерения голографических характеристик фоторегистрирующих сред

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ГОЛОГРАФИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК ФОТОРЕГИСТРИРУЩИХ СРЕД, содержащее последовательно расположенные лазер, затвор , расщепитель пучка и голографическую схему, в сигнальном и опорном каналах которой содержатся последовательно расположенные направляющее зеркало, нейтральный светофильтр, микрообъектир, фильтрующая диафрагма и пространственно-модулирующий транспарант , расположенную в плоскости сведения осей каналов пластину с фоторегистрирующей средой, а также измерительную схему, состоящую из восстанавливающего канала, содержащего направляющие зеркала и фотозлектрический приемник, электрический выход которого подключен к входу измерите-: ля фототока, отличающееся тем, .что, с целью повышения точности и производительности измерений, пространственно-модулирующий транспарант в каждом пучке голографической схемы выполнен в виде ножевого фильтра и расположен между нейтральным светофильтром и микрообъективом, при этом рабочие края ножевых фильтров пересекают оси каналов голографической схемы посередине в ортогональных направлениях, в измерительную схему устройства введены дополнительные линза и зеркало, выполненные с возможностью перемещения, волоконно-оптический зонд, второй фотоэлектрический приемник, призма с возможностью поворота, отображающий объектив, причем дополнительные линза и зеркало (Л расположены последовательно на оси восстанавливающего канала измерительной схемы, входной конец волоконнооптического зонда механически связан с дополнительной линзой и находится в одной плоскости с ней, выходной конец волоконно-оптического зонда подключен к оптическому входу второго фотоприемника, отображающий объектив и первый фотоприемник расположены последовательно за фоторегистрирующей пластиной на оси сигнального канала 00 голографической схемы, измеритель фототока выполнен двухкоординатным, один из входов его подключен к электрическому выходу первого фотоприемника , а другой - к электрическому выходу второго фотоприемника,дополнительное зеркало расположено за фильтрующей диафрагмой опорного канала , а призма - за фильтрующей диафрагмой сигнального канала этой схемы .

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

И«

PECflYSËÈК

Зi51i С 03 Í 1/18

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ЫыиМ4."

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И. ОТКРЫТИЙ (21) 357 847 5/1 8-25 (22) 14.04.83 (46) 07..07.84, Бюл. Ф 25 (72) А.Л.Ауслендер, Г.А.Соболев, E.P.Öâåòoâ и Д.Ф.Черных (53) 772.99(088.8). (56) 1. Кольер Р., Беркхарт К., Лин Л. Оптическая голография. Пер.с англ. М., "Мир", 1973, с. 208.

2. Утямышев И.P. и др. Исследование дифракционных характеристик материалов ПЭ-2 для задач изобразительной голографии и оптической обработки информации. — В кн.: "Регистрирующие среды для изобразительной голографии и киноголографии™. под ред. Г.А.Соболева. Л., "Наука", 1979, с. 58 (прототип). (54) (57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ГОЛОГРАФИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК ФОТОРЕГИСТРИРУЮЩИХ СРЕД, содержащее последовательно расположенные лазер, затвор, расщепитель пучка и голографическую схему, в сигнальном и опорном каналах которой содержатся последовательно расположенные направляющее зеркало, нейтральный светофильтр, микрообъектив, фильтрующая диафрагма и пространственно-модулирующий транспарант, расположенную в плоскости сведения осей каналов пластину с фоторегистрирующей средой, а также измерительную схему, состоящую из восстанавливающего канала, содержащего направляющие зеркала и фотоэлектрический приемник, электрический выход которого подключен к входу измерите-, ля фототока, о т л н ч а ю щ е е с я тем,,что, с целью повышения точности,.SUÄÄ 1101781 А и производительности измерений, пространственно-модулирующий транспарант в каждом пучке голографической схемы выполнен в виде ножевого фильтра и расположен между нейтральным светофильтром и микрообъективом, при этом рабочие края ножевых фильтров пересекают оси каналов голографической схемы посередине в ортогональных направлениях, в измерительную схему устройства введены дополнительны» линза и зеркало, выполненные с воз-. можностью -перемещения, волоконно-оптический зонд, второй фотоэлектрический приемник, призма с воэможностью а поворота, отображающий объектив, при- Е чем дополнительные линза и зеркало расположены последовательно на оси восстанавливающего канала измеритель- С ной схемы, входной конец волоконнооптического зонда механически связан с дополнительной линзой и находится в одной плоскости с ней, выходной конец волоконно-оптического зонда подключен к оптическому входу второго фотоприемника, отображающий объектив и первый фотоприемник расположены по- ма следовательно за фоторегистрирующей м 1 пластиной на оси сигнального канала (" голографической схемы, измеритель фототока выполнен двухкоординатным, один из входов его подключен к электрическому выходу первого фотоприемника, а другой — к электрическо- фв му выходу второго фотоприемника,дополнительное зеркало расположено за фильтрующей диафрагмой опорного канала, а призма — за фильтрующей диафрагмой сигнального канала этой схемы. 1 . 1101

Изобретение относится к голографии и оптическим измерительным приборам и может быть использовано при создании аппаратуры для комплексного исследования фоторегистрирующих сред и выбора оптимальных условий записи голограмм.

Известно устройство для записи тестовых голограмм и измерения их дифракционных характеристик, состоящее иэ лазера, затвора, светоделителя, направляющих зеркал, светофильтров и микрообъектов в каждом плече и пластины с фоторегистрирующей средой, а также фотоэлектрического приемника и измерителя фототока, эта схема позволяет получать дифракционные характеристики фоторегистрирующих сред путем последовательной съемки ряда тестовых голограмм с раэлич- 20 ными экспозициями и при различных отношениях интенсивностей сигнального и опорного пучков Г 1 3.

Недостатком устройства являются большие затраты времени и материалов д иэ-эа последовательного характера съемки, обработки и измерения тестовых голограмм. Кроме того, из-за дискретности экспозиций теряется ценная информация о подробностях хода кривых зависимости дифракционной эффективности. !

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является устрбйство для измерения.голографических характеристик фоторегистрирующих сред, содержащее последовательно расположенные лазер, затвор, расщепитель пучка и голографическую схему, в сигнальном и опорном каналах кото- 4О рой содержатся последовательно распбложенные направляющее зеркало, нейтральный светофильтр, микрообъектив, фильтрующая диафрагма и пространст-, венно-модулирующий транспарант, рас- 4 положенную в плоскости сведения осей каналов пластину с фоторегистрирующей средой,а также измерительную схему, состоящую из восстанавливающего канала из направляющих зеркал и фотоэлектрического приемника, электрический выход которого подключен к входу измерителя фототока. В этом устройстве с целью получения фрагментов с различной интенсивностью сигнального M поля при записи одной испьггательной голограммы в сигнальный пучок после его расширения микрообъективом вво781 2 дится транспарант с различными градациями плотности Р23, Однако при этом также дополнительно вносятся пространственные шумы, что не дает возможности точно оценить шумовые характеристики фоторегистрирукнцей среды. Кроме того, сохраняется необходимость съемки ряда голограмм для различных интенсивностей опорного пучка.

Целью изобретения является повышение точности н производительности из- мерений.

Для достижения поставленной цели в устройстве для измерения голографических характеристик фоторегистрирующих сред, содержащем последовательно расположенные лазер, затвор, расщепитель пучка и голографическуюсхему, в сигнальном и опорном каналах которой содержатся последовательно расположенные направляющее зеркало, нейтральный светофильтр, микрообъектив, фильтрующую диафрагму и пространственно-модулирующий транспарант, расположенную в плоскости сведения осей каналов пластину к фоторегистрирующей средой, а также измерительную схему, состоящую из восстанавливающего канала, содержащего направляющие зеркала и фотоэлектрический приемник, электрический выход котоРого подключен к входу измерителя фототока, пространственно-модулирующий транспарант в каждом пучке голографической схемы выполнен в виде ножевого фильтра и расположен меж" ду нейтральным светофильтром и микрообъективом, при этом рабочий края ножевых фильтров пересекают оси каналов голографической схемы посередине в ортогональных направлениях, в измерительную схему устройства введены дополнительные линза и зеркало, выполненные с возможностью перемещения, волоконно-оптический зонд, второй фотоэлектрический приемник, призма с возможностью поворота, отображающий объектив, причем дополнительные линза и зеркало расположены последовательно на оси восстаначливающего канала измерительной схемы, входной конец волоконно-оптического зонда механически связан с дополнительной линзой и находится в одной плоскости с ней, выходной конец волоконно-оптического зонда подключен к оптическому входу второго фотоприемника, отображающий объектив и первый

3 фотоприемннк расположены последовательно за фоторегистрирующей пластиной на оси сигнального канала голографической схемы, измеритель фототока выполнен двухкоординатным, один из входов его подключен к элект5 рическому выходу первого фотоприемника, а другой — к электрическому выходу второго фотоприемника,. дополнительное зеркало расположено sa фильтрующей диафрагмой опорного канала, а призма — за фильтрующей диафрагмой сигнального канала этой схе мы е

На фиг. 1 показана схема предла15 гаемого устройства; на фиг. 2 — семейство характеристик, полученных с помощью предлагаемого устройства.

Предлагаемое устройство содержит лазер 1 и расположенные на пути луча лазера затвор 2 и светоделитель 3, 20 симметричную голографическую схему, в каналах которой последовательно . расположены направляющие зеркала 4 и-5, ослабители 6 и,7 ножевые фильтЭ 25 ры 8 и 9, микрообъективы 10 и 11, фильтрующие диафрагмы 12 и 13, а в плоскости сведения осей сигнального и опорного каналов расположена плас;тина 14 (голограмма). исследуемой фо30, торегистрирумщей средой. Кроме oro, предлагаемое устройство содержит измерительную схему, состоящую из направляющих зеркал 15 и 16, подвижной линзы 17, гибкого волоконно-оптического зонда 18, поворотного зеркала

19 с фиксатором 20, поворотной призмы 21, собирающей линзы 22 с направляющим зеркалом 23, первого фотоприемника (ФЭУ) 24 и второго фотоприем" ника 25, двухкоординатного самописца 26, механизмы 27 и 28 перемещения подвижной линзы, причем входной конец волоконно-оптического зонда находится в одной плоскости с подвижной линзой 17 и связан с ней держателем 29, а его выходной конец подключен к оптическому входу первого фотоприемника 24, собирающая линза

22 расположена на оси сигнального пучка голографической схемы за пластиной 14 с фоторегистрирующей средой и отображает (через зеркало, 23) изображение фильтрующей диафрагмы

12 на оптический вход фотоприемника

25, поворотное зеркало находится за фильтрующей диафрагмой 19 опорного канала, а поворотная призма 21 находится эа фильтрующей диафрагмой 12

781 4 сигнального канала, электрический выход первого фотоприемника 24 подключен к входу "Х" двухкоординатного самописца 26, а электрический выход второго фотоприемника 25 подключен вв и к входу У двухкоординатного самописца 26. Ножевые фильтры 8 и 9 ориентированы ортогонально один к другому.

Устройство работает в двух режимах — в режиме записи тестовой голограммы и в режиме измерения голографических характеристик по записанной голограмме.

В режиме записи тестовой .голограммы поворотные зеркало 19 и призма 21 отвернуты так, что они не препятствуют попаданию на испытуемую фотопластинку 14 расходящихся сигнального и опорного пучков, формируемых в соответствующих каналах голографической схемы. При этом путем совместного действия ножевого фильтра 8 и диафрагмы 12 в плоскости регистрации образуется сигнальное поле с одномерным распределением интенсивности Е (х), плавно возрастающим слева направо (фиг. 1). Распределение представляет собой изображение края ножевого фильтра 8 "размытое", поскольку диафрагма 12 действует в фокальной плос- . кости микрообъектива 10 как фильтр нижних частот. Масштаб распределения зависит от фокусного расстояния микрообъектива и от расстояния от диафрагмы до плоскости фоторегйстрации и подбирается так, чтобы обеспечить в пределах пластины 14 наибольший диапазон изменения интенсивности сигнального поля. Аналогичным образом создается на поверхности фотопластины 14 опорное поле Е (у) с той лишь разницей, что оно изменяется на координате У (перпендикулярно плоскости фиг. 1) иа-за соответствующего расположения ножевого фильтра. Ослабители 6 и 7 служат для грубого подбора диапазона изменения интенсивностей в сигнальном и опорном полях.

Из-за отсутствия каких-либо оптических элементов в пространстве между диафрагмами и фотопластиной и благодаря фильтрующему действию этих диафрагм создаваемые сигнальное и опорное распределения практически бесшумны, что и обеспечивает высокую точность измерения сигнальных и шумовых голографических характеристик фотоматериалов.

3 1101

В режиме измерения голографических характеристик поворотные зеркало 19 и призма 21 находятся в положении, показанном на фиг. 1. При этом часть опорного луча, прошедшая через частично прозрачное зеркало 5 (в качестве которого используется лазерное интерференционное зеркало), промежуточные зеркала 15 и 16 и подвижную линзу 17, направляется поворот- 1О ным зеркалом 19 на голограмму 14; сигнальный пучок отклоняется призмой

21 в сторону от голограммы так, чтобы сигнальное распределение создавалось

В плоскОсти пОДВижнОЙ линзы 17 сО,15 стороны держателя 29-волоконно-оптического зонда 18. Положение зеркала

19 регулируется фиксатором 20 так, чтобы считывающий (опорный) луч попадал на голограмму в точке, соответ- що ствующей положению входного конца волоконно-оптического зонда 18 в сигнальном распределении, отклоненном призмой 21. Поскольку подвижная линза находится на расстоянии от голограммы, равном ее фокусному расстоянию, то ее перемещение (вместе с зондом) в плоскости, поперечной считываемому лучу, вызывает такое же перемещение пятна фокуснрованного считывающего луча на голограмме.

Восстановленный с голограммы луч первого порядка.дифракции направляется через линзу 22 и зеркало 23 на фотоприемник 25. Таким образом, при гори35 зонтальном сканировании подвижной линзой (вместе с выходным концом зонда) происходит считывание горизонтального распределения дифракционной эффективности в голограмме одновременно со считыванием распределения интенсивности в сигнальном поле, в результате чего на двухкоординатном самописце 26 регистрируется зависимость 1ц (Е ).

Перед началом измерений самописец калибруется по обоим входам. Калибровка по входу "У" выполняется на 1 1, для чего поворотное зеркало

19 устанавливается так, что считываю781 б щий луч попадает мимо голограммы 14 через зеркало 23 прямо на оптический вход фотоприемника 25; усилие по каt1 (1 налу У регулируется так, чтобы перо самописца заняло предельное верхнее положение.

Калибровка по входу "Х" выполняется на Е =Е > в пределах регистЮаХ рируемого сигнального распределения.

Кроме того, с помощью отдельного точечного калиброванного фотоприемника (не показан) измеряется и запи сывается распределение интенсивности опорного поля в плоскости голограммы Е по координате У (перпендикулярной плоскости фиг. 1). Таким образом, каждой строке горизонтального сканирования входным концом волоконно-оптического зонда (и пятном считывающего луча по голограмме благодаря перемещению линзы 17) соответствует определенное значение энергии опорного поля Е ; путем перехода с одной строки сканирования на другую снимается семейство характеристик

) g1(E)j для различных Е, Предлагаемое устройство пбзволяет снизить семейства сигнальных и шумовых характеристик фоторегистрирующей среды с точностью, определяемой в пределе разрешающей способностью считывающего пятна, формируемого подвижной линзой 17 на голограмме 14, и входной апертурой зонда 18. Если принять диаметр входной апертуры зонда

18 и диаметр пятна, фокусируемоголинзой 17 на голограмме, около 1 мм, а размеры голограммы 36 24 мм,тo общее число точек семейства характеристик, получаемого за одну экспозицию, составляет более 1,0 ° 10, что на

3 два порядка превышает возможности известных устройств.

Применение предлагаемого устройства в конечном счете позволит оптимизировать условия записи и обработки голограмм, что имеет большое значение во многих практических приложениях (хранение и обработка информации, интерферометрия и т.п.).

1101781

BHHHQH Заказ 4763/31

Тираж 464 Подписное

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4