Способ интерференционных измерений

 

СПОСОБ ИНТЕРФЕРЕНЦИОННЫХ ИЗМЕРЕНИЙ, заклкгчающийся в том, что освещают исследуемьй объект лазерным излучением в различные фиксированные моменты времени Т и Т. и регистрируют интерференционную картину рассеянных объектом полей, по которой судят об изменении объекта, отличающийся тем, что, с целью расширения временного диапазона интерференционных измерений в пикосекундную область, для освещения объекта используют один световой импульс с временной задержкой, регистрируют интерференционную картину, полученную при совмещений во времени волновых полей путем задержки первого из них на величину , и одновременно i оптически выравнивают кривизну и масштаб волнового фронта интерфериру (П ницих волновых полей.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (!9) () 3) (5!)4 (01 В 9/025

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOINf СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3730243/24-25 (22) 27.04.84 (46) 30,09.85, Бюп, 9 .36 (72) Н,Г. Власов и P.Á, Иацонашвили (53) 772.99(088.8) (56) Островский Ю,И. и др. Голографическая интерферометрия. М.: Наука, 1977, с. 222-223.

N.Abramson, Light in flight recording high speed holographic. motion

pictures of о1trafast phenomena, Арр1. Opt °, ч. 22, Ф 2, 1983, р.215-232. (54)(57) СПОСОБ ИНТЕРФЕРЕНЦИОННЫХ

ИЗМЕРЕНИИ, закл(рчающийся в том, что освещают исследуемый объект лазерным излучением в различные фиксированные вр еменн Т„н Т и р егистрируют интерференционную картину рассеянных объектом полей, по которой судят об изменении объекта, о т л ич а ю шийся тем что, с целью расширения временного диапазона интерференционных измерений в пикосекундную область, для освещения объекта используют один световой импульс с временной задержкой, регистрируют

Ф интерференционную картину, полученную при совмещении во времени волновых полей путем задержки первого из них на величину Т вЂ .Т, и одновременно, оптически выравнйвают кривизну и ф мвовтвб волнового фронта ннтврфернрующих волновых полей.

С:

1 11822

Изобретение относится к интерференционным измерениям и предназначено для исследования быстропротекающих процессов.

Целью изобретения является расширение временного диапазона интерференционных измерений исследуемого объекта в пикосекундную область.

На чертеже показана принципиальная оптическая схема получения интер-1О ферограммы протяженного объекта согласно предложенному способу.

Оптическая схема содержит лазер 1 и расположенные последовательно по ходу его излучения коллиматор 2, 15 линию задержки, состоящую иэ полупрозрачных зеркал 3 и 4, зеркал 5 и 6, линз 7, 8 и тонкой полуволновой пластинки 9. Затем располагают исследуемый объект 10. В схеме чмеегся 10 также приемная часть, состоящая из анализатора 11, объектива 12 и светочувствительной среды 13.

Способ осуществляют следующим образом. 25 объекта на светочувствительную среду l3, предназначенную для регистра- . ции интерференционной картины. Кроме волновых полей, оптические пути которых выровнены, на регистрирующую среду попадают также еще два волновых поля, одно иэ которых ни разу не прошло оптическую линию saдержки, а другое прошло ее дважды.

Для повышения контраста интерференционной картины двум последним волновым полям необходимо прекратить доступ к светочувствительной среде, что можно осуществить, применяя, например, развязку по поляризации, 1

Цля этого в оптическую линию задержки вводят тонкую полуволновую пластинку 9, изменяющую поляризацию прошедшего через нее излучения на ортогональную. Анализатор 11, расположенный перед объективом 12, настроен таким образом, что пропускает только те волновые поля, которые один раэ прошли оптическую линию задержки, а остальные отсекает.

Сравним возможности способа-прототипа и предложенного способа в исследовании процессов пикосекундной длительности.

Исследуемый объект 10 освещают через коллиматор 2 одиночным линейно поляризованным импульсом от лазера 1.

Операцию освещения исследуемого объекта импульсным лазерным излучением в фиксированные моменты времени Т и Т, осуществляют с помощью оптической линии задержки, образованной полупрозрачными зеркалами 3, 4 и зеркалами 5 и б. Перед регистрацией 35 интерференционной картины проиэво)цят совмещение во времени волновых полей путем задержки первого иэ них на величину Т2-Т1,определяемую раз ностью фиксирсванных моментов време- 40 ни, для чего используют ту же самую оптическую линию задержки, которую отраженное от исследуемого объекта излучение проходит в обратном направлении. Повторное использование одной 45 и той же линии задержки позволяет автоматически выровнять оптические пути интерферирующих .,волновых полей. Для того, чтобы интерференционная картина несла только полезную информацию об изменении исследуемого объекта, одновременно r. совмещением во времени волновых полей выравнивают их масштаб и кривизну, для чего применяют линзы 7 и 8, оптически сов-55 мещающие входную и выходную плоскости линии задержки. Объективом 12 фокусируют изображение исследуемого

Длина когерентности излучения пикосекундного лазера составляет около 30 мкм и, таким образом, теоретически максимально возможная глубина исследуемой сцены составляет около 15 мкм, при условии идеальной параллельности объекта и светочувствительнои среды. При исследовании сверхбыстропротекающих процессов такая юстировка взаимного положения объекта и светочувствительной среды, на которую регистрируется голограмма, практически невозможна, т,е. становит" ся невозможным получение голограммы и, следовательно, применение методов голографической интерферометрии. Для предложенного способа глубина сцены или протяженность объекта, интерферограмму которых .требуется получить, определяется глубиной резкости объектива и частотой интерференционных полос, фотографируемых в реальном времени. Из голографической интерферометрии обычные объективы позволяют фотографировать интерферограммы на восстановленных изображениях объектов, протяженность которых по глубине достигает десятков сантиметров.

Таким образом, становятся возможными

Составитель В. Аджалов

Техред Т.Дубинчак

Редактор Н. Горват

Корректор М. Демчик

Заказ 6089/35 В раж 650 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035 ° Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4!5

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

3 1182 интерференционные измерения изменений исследуемого объекта в пикосекундном временном. диапазоне.

Экспериментальная проверка предлагаемого способа производилась на основе аналогии между излучением пикосекундного импульсного лазера и обычного теплового источника, работающего в непрерывном режиме, длины когерентности которых совпадают. 1I0

В качестве источника была выбрана ртутная лампа ДРШ-250, длина когерентности излучения которой после прохождения через зеленый светофильтр составляет несколько десятков мкм. 15

Деформация объекта иммитировалась незначительной разъюстировкой оптической схемы, достигаемой смещением линзы 7 или 8, что приводило к наложению па выходе схемы двух изображений 2б

255 4 с несколько отличающимися масштабами и соответственно к образованию интерференционной картины.

Предложенный способ позволяет получать и киноинтерферограмму исследуемого процесса. Для этого в качестве освещающего источника следует применять лазер, последовательно излучающий серию импульсов, а для регистрации интерферограммы — воспользоваться скоростным фоторегистратором. Способ работоспособен также при исследовании лазерных импульсов с длительностью порядка долей пикосекунды, а для более коротких импульсов его работоспособность может быть определена в результате дальнейших исследований таутохронных свойств оптических -элементов устройств, реализующих данный способ.