Лазерный резольвометр

 

Изобретение относится к средствам испытания светочувствительны.х материалов и позволяет повысить точность и производительность испытаний. Коллимированный источник I излучения формирует плоскую когерентную волну, освещаюпдую днфракпионный элемент 2, выполненный в виде набора расположенных одна под другой дифракционных решеток с изменяющейся не более, чем па октав. н|)()странсгнепн()11 частото). Цилиндрический компонс пг 3 и размен1енный за ним сферический KOMIIOHOIII 4 формируют и плоскости диафрагмы л перевернутое изображеиие .leMeirra 2. Про |нед1ние через )стия диафрагмы 5 световые нучки образуют в плоскости исп1) мого материала 7 изображение v. ieMenTa 2. Второй цилиндрически компонент 6 осу- Н1ествляет оптическое сопряжение п. юскости диафра1мы 5 с n. iocKocTiiK) испытуемого .материала 7, в кото|К)й наблюдаются резко очерченные изображения областей дифракпионных решеток :1,1емента 2, зано.1ненн1)1е синусоидальным рас11реде.1ением осшчнснности неременной пространственной част()1ы. Управ. 1ение контрастом раснределе1П1Я осненгеппости в плоскости испытуемого материала 7 осушеств.тется посредством набо|1а сменных фильтров 8. Для новышения с нетового КПД элемента 2 выпо.чнен из набора фазовых дифракционных peHicTOK с (Ч1мме1- ричн1 |М нрО({)и.1ем. I з.п. ф-.чы. 3 и. 1. (О (/ с

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„„SU„„1392538 A 1 (5() 4 G 03 С 5;02

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ

Ц, К А BTOPCKOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

lf

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21 ) 40994 32t 24- 10 (22) 09.06.86 (46) 30.04.88. Ь юл. (х 16 (72) A. В. Костюк, И. «О. Агурьянов, И. С. Солдатенков и «О. А. Черкасов (53) 771.534.5 (088.8( (56) Несеребряные фотографические Яро(тессы> 11îä ре.i. А. О. К артужа некого. Л.:

Хим и я, 1984, с. 321 — 322.

Лапшина H. А. и др. Голография растрированных изображений. — Тез. докл.

I l Всс союз. на уч. -тех. кон ф, «11ри м е)(ение лазеров в приборостроении. машиностроении и медицинской технике. М.: МВТУ, 19i9, с. 133. (541 Л АЗ Е-:РН Ы и РЕЗОЛЬ ВОМ «..Т Р (57) Изобретение относится к средствам испытания светочувствительных материалов и позволяет повысить точность и производительность испытаний. Коллимирона нный исToч)(ик 1 изл <чс ни я форм яру еT Itлоскх к) когерентнуto волну, освещающую дифракционный алемент 2, выполненный в ниде набора расположенных одна нол другой дифракционных рсlll< т<>к с изменякнц< йс я не более, чем на октанх, нро Tpillt< гвс lilt()ll частотой. 1)илиндрический кол<ион< и г 3 и размещенный за ним сферичс<:hit tt h<) It<(»t< tt t

4 <1)ормирук)) li и. l<><. h(>cти,сиафр;)гмы 5 Ilcренернутое изображс ние з I<.»< ttт;) ". (1ро шедшие через с>твсрстия .titling)pill 5 с в<— товые пучки образук>т в нл<>скости исньп)смого материала 7 и.(ос>ражсние злемс IITil

Второй цили ндри чс ски и ком (пн(е нт t) <>с)— ществляет <в(тическое «-.>Itpitik< ние плоскости диафрагмы 5 с ил<)ск<>стьt(»t<:It»ti)ca<»(> мат(ри ача >, В h()T()p()ll tt tt()л к) д;) к)тс я р« h() очерченные I(3<)()pHih«>бластс и ttt(f>pith((ионных реlll<. T()h з,.с меlIT;i 2, занс)лнс lltlt l< синусоидальным раснрсделением оси<)цсн— ности неремсннс>й Ilp()() р;) нственной ч;)сT() l l I.

Унравленис контрасT<>м расирсдсления <кнсщен)к>сти в нлоскос ти исцытх M<>l о ма repudi1а i осу цгеств, I Ht T< я Il()<. p< . t< T ном litt()() pil сменных фильтров 8.,1itÿ повышения «нег<>ного КГ1Д )ii< it<. IITа 2 t)t itiо t tt< It lit tt;i<н>р ) фазовых дифракционны. рсц>сток с (ил(л<с (ричным нрофи <см. 1 з.tt ф-лы,,3 ил

1392538

Изобр«т«н>(е отн(кит«я к средствам ис1(ыта и и я светочувствительных м H T«риалов, а именно к устройствам для регистрации р«зольвограмм при измерении пространствс нно-частотных характеристик и разр«п(ающс и способности материа1013.

1с«ль изобретения — повышение точности и производительно TH резольвометрических испыганий за счет одновременного экспонирования всс х нолей р«зольвограл!мы.

1(а фи(. 1(ривед«на сыча лазерного резольвом«тра; на фи!. " и 3 ход лучей в м«ри;(иональном и са! Гитальном с«чениях оптической г емы резольвометра соответственно.

Лазерный резольвометр содержит коллимированный источник 1 ко!ерентного излуч«ния 1, дифракционный эл«мент 2, предс! а IHK) liIH и собой набор H«скс>л ьких расположс f1llhlx одна под др; гой дифракционiIl lx рс п(с тс>к с п«р«л! HHOH частотой штриxoB, II(рвы и положительный цилиндрический K(>xlllnfi(> т 3, передняя фокальная плоскс>«ть KOTopnl сонм«щена с плоскостью ди(j) p;i K li1in1(1ioI э. I(мента 2, полож и тел ьн ы и сф«ри вский кол!по «нг 4, расположенный н((лс>тнук> к цилиндрич« Kovl) компоненту

3 lil<1p нсс коль о пар

«ил(м«гри чн<> расш>л<>ж«нных отверсти й, t <>Pf>l« IIPOXO;I H I < В(.Т()ВЫ(. IIO TOKH, с<>о(в«1«твл ющи«первс)му и минус п«рному

Il<>J>H. ц(<1 лиф ракции !Id р«ц(«тках, входяlllHx в .(ифракциопныи элсм«н(2, второй пол<>жи Гсльный нилин срический компон«нт !

>, к<>Г<>рый <>ел !цестнляет оптическое сoflpHк< пис II.H>«Ko«òH диафра(мы 5 с пл<н костью ис и!(тл«мого мат«риала 7, набор сvleнныx фи.ll>lpní 8. вн«дс нием которых можно из1<1«fIHTI «оогff<, iff«ffèe иптс>(сивнскт«й дифраI 1i P<> H I x I 1 3 I Kof3 и(P Hnl 0 и H To Pot o I 1 oPH;f,ков и v IIJ)<)f3.1ять к()нтрас Гоы ра lip(. <>«л IIHH

<)с в(Ill(1(ilo«(и в плоско(Ги и Iif>ITx eлl() Го маГ«риала.

При т;>кол(выполи«нии рсзольвометра изс>бр;(ж«ни< элемента в Ii.lñ>«K<3«TH испытуе I(>l <> ма i ериала формирует«H двл мя сходяill Hм ися когер«нтным и л ч каин, соответствук>щими первомл и минус п«рвому поря,(К;(л> .(HH;iHльногс> ра lip«деления осве(ц«1(ности п«р«л(HHHH часготы в пределах областс и из<>бражения каж Lnli решетки за

«чет интерференции Изл(«1!«Иие частс>ты пе (н>л««, ч«м ll

IIn3H0ëH(Г fin,lHΫòüK) отфильтровать Бысliiii« iI<>pH.iKii дифракции. что обеспечивает вы ohH и коп граст и т<>чнс>сть сипу«<>I(.3àë)>ног(> рис ll р«дел« ни я скве!ценности. Схема формируеT несколько полей с пср«менной ч;!«тотой (>.!Г!(>нрел(«HHo, что позволяст эксII<>fIHp<>f3

Ilp<>«тр;1нсГ(3«нни!х частот ()T >><»>< до 2 .л и()>( (У)(„>< л(инимальная (, Jx(IH«ло

55 отдельных дифракционных решеток в дифракционном элементе) .

Так как синусоидальность распределения освещенности в плоскости испытуемого материала обеспечивается для любого профиля распределения комплексного амплитудного коэффициента пропускания дифракциопной решетки, то с целью повышения светоf3<>I.о коэффициента полезного действия резольвол!етра следует использовать фазовые дифракционные решетки с прямоугольным или симметричным треугольным нрофилем.

При использовании дифракционных решеток с симметричным профилем штрихов контраст распределения освещенности в выходной плоскости резольвометра практически достигает 100 /<>. С целью управления величиной контраста в конструкцию резольвометры дополнительно введены сменные светофильтры. перекрываю!цие половину диафрагмы (соответствующую либо первому, либо минус первому порядку дифракции на дифракционном элем«нте).

Лазерный резольвометр работает следую-! цил(образом.

Коллимированный источник излуче)!Ия формирует плоскую когерентную волну, освеп(ающую дифракционный элемент 2.

С H«T«off, сост<>ящая из цилиндрического ком lioli«M1а 3 и сферического ком понента

-:(, в меридиональном сечении формирует в плоскости диафра(.мы 5 перевернутое изображение дифракционного элемента 2. В сагиттальном сечении (фиг. 3) в плоскости фильтра 5 формируется одномерный Фурьеспектр дифракционного элемента 2, состоящий из набора порядков дифракции на реш«ткал, составляющих дифракционный элемент 2. (сH(j)paK«HofIHI f«порядки не иерекрывак)тся, так как изменение пространственш>й частоты штрихов вдоль каждой из решеток 11(. пр«вышает октавы. Через отверстия в диафрагме 5 проходят только первый и минус первый порядки дифракции.

Прошедшие световые пучки формируют в сагиттальном сеч(нии изображение дифракционногo элемента 2 в плоскости испытуемого материала 7, причем интерференция пучков первого и минус первого порядков приводит к возникновению синусоидального распределения освещенности с медленно меняющейся пространственной частотой.

Контраст синусоидального распределения освещенности определяется соотношением интенсивности интерферирующих пучков, поэтому введением ослабляющего фильтра

8 в один из порядков дифракции можно управлять контрастом распределения освещенности в плоскости 7.

В меридиональном сечении (фиг. 2) цилиндрический компонент 6 также формирует изображение дифракционного элемента 2 в плоскости 7. Поэтому в плоскости испы1392538

3 туемого материала наблюдаются резко очерченные изображения областей дифракционных решеток дифракционного элемента 2, заполненные синусоидальным распределением освещенности переменной пространственной частоты.

Коэффициенты линейного увеличения оптической схемы резольвометра в меридиональном и саггитальном сечениях в общем случае неодинаковы, что не препятствует его нормальному функционированию.

Таким образом, при предлагаемой компоновке элементов оптической схемы резольвометра и использовании фазовых дифракционных решеток специального вида все поля резольвограммы, соответствующие различным пространственным частотам, экспонирук)тся одновременно, что приводит к повышению точности и производительности резольвометрических испытаний.

Изобретение обеспечивает также упрогцение конструкции резольвометра за счет исключения перемещаемых (в процессе экспонирования одной резольвограммы) элементов: зеркал, мультипликаторов и тд.

Синусоидальное распределение освеьценности в выходной плоскости упрощает процедуру определения пространственно-частотных характеристик светочувствительных материалов, которая предполагает наличие сложных пересчетов измеренных значений при несинусоидальных распределениях наложенной экспозиции.

Оптическая схема резольвометра при замене элемента 2 на многоканальный пространственный модулятор света может быть также использована для пространственной фильтрации многоканальных сигналов.

Фар,чула изобр(тс ни.ч

1. Лазерный резольвометр, вклк)ч;)кицпй расположенные последовательно на оптической оси источник K01лимированпого )i()герентного излучения, дифракционный элемент, положительный сферический )()i) Il()цент, размещенную в задней фокал («)() плоскости положительного сферическо) о компонента диафрагму в виде набора от()третий, пропускающих первый и минус первый порядки дифракции па дифракционном эле менте, отличающийся ТрМ. что, с цельк) fl() вышения точности и производительности резольвометрических испытаний, доп()лпи15 тельно введены два положительных цилиндрических ком понента, первый из которых размещен перед положительным сферическим компонентом, при этом его пс редпяя фокальна я плоскость совмещена с плоскостью дифракцион ного элемента, второй цилиндрический компонент расположен за диафрагмой, причем плоскость диа(ррагмь) и плоскость для размещения испытуемого материала являются сопряженными, а дифракционный элемент выполнен в виде набора диффракционных решеток с изменяюшейся не более, чем на октаву. пространственной частотой, разме)ценных одна под другой в плоскости, перпендикулярной оптической оси, причем образующие цилиндрическиx компонентов взаимпо параллсльны и перпендикулярны штрихам решетки.

2. Резольвометр по и. 1, от.шчак)щии(.ч тем, что, с целью повышения светового К11Д, дифракционный элемент выш)лнеп в виде набора фазовых дифракцпонных решс ток с симметричным профилем.

1392538 (»оставитедь Л !5еапролванный

Текре.! И Ыерг с Корректор (. Черни

Тираж 44» !(одписное

Б! ! I II II! !5 «!. t tрс венно о t < >»и г«I t < .<.(.Р ио .!t. аи иаобретений и открытий

I !.Itt I5, Москва. Ж Л5, Рвеlltit tt» наб, д 4, 5

1!рои иодсчненно-вол»графи»еск!и ttl»д»риичиг, . У кгород, i!t. !!роектная, 4