Способ измерения градиента показателя преломления прозрачных объектов

 

Изобретение относится к физической оптике и может быть использовано для исследования градиента показателя преломления прозрачных объектов с шероховатой поверхностью в дефектоскопии, оптике рассеивающих сред, оптическом приборостроении и других областях науки и техники. Целью изобретения является повышение точности измерений и расширения класса исследуемых объектов на образцы с шероховатой поверхностью. Для этого измеряют интенсивность излучения, пропущенного спекл-фотографией совокупности зон корреляции поверхности исследуемого объекта. В способе используется запись спекл-фотографии в скрещенных поляризаторе и анализаторе, облучение полученного транспоранта различно поляризованными компонентами поля излучения на поверхности объекта, измерение интенсивности, по которой судят о градиенте показателя преломления прозрачных объектов. 1 ил.

(21 (22 (46 (71 уни (72 (53 (56 диф ени ром

367 (54

КАЗ

ЕКТ (57 чес ван каз

4467839/31-25

29 ° 07.88

23.11.90. Бюл. У 43

Черновицкий государственный ерситет

А.Г.Ушенко и С.Б.Ермоленко

535.024(088.8)

Нагибина И.M. Интерференция и акция света. — Л.: Машиностро1974, с. 359. ест Ч. Голографическая интерфетрия. — M.: Мнр, 1982, с, 362448-451.

СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ГРАДИЕНТА ПОТЕЛЯ ПРЕЛОМЛЕНИЯ ПРОЗРАЧНЫХ ОБЪ

Изобретение относится к фиэиой оптике и может быть использодля исследования градиента потеля преломления прозрачных объ2 ектов с шероховатой поверхностью в дефектоскопии, оптике рассеивающих сред, оптическом приборостроении и других областях науки и техники. Целью изобретения является повышение точности измерений и расширения класса исследуемых объектов на образцы с шероховатой поверхностью. Для этого измеряют интенсивность излучения, пропущенного спекл-фотографией совокупности зон корреляции поверхности исследуемого объекта. В способе используется запись спекл-.фотографии в скрещенных поляризаторе и анализаторе, облучение полученного транспоранта различно поляризованными компонентами поля излучения на поверхности объекта, измерение интенсивности, по которой судят о градиенте показателя преломления прозрачных объектов. 1 ил. кой но тел про мас тос опт отр нос исс рох рой изл зобретение относится к фйэичесоптике и может быть использоваля исследования градиента покаэапреломления в толще шдифовэккых рачных стекол, фианитов, пласти т.д., что актуально в дефекопии,,оптике рассеивающих сред, ческом приборостроении и других слях науки и техники, ель изобретения — повышение точи измерений и расширение класса

t. едуемых объектов на образцы с шеватой поверхностью. а чертеже приведена схема усттва, реализующего способ. стройство содержит источник 1 чения, четвертьволновую пластин ку 2, поляризатор 3, телескопическую систему 4, объект 5, объективы 6 и 7, анализатор 8, спекл-фотографию 9 поверхности объекта, фотоэлектронный приемник 10.

Способ осуществляют следующим об,разом.

Источник 1 излучения, например лазер ЛГ-38, формирует одномодовое излучение. Пластинка 2 формирует цир- кулярную поляризацию лазерного пучка.

Поляризатор 3 пропускает лазерную й. волну, плоскость поляризации которой перпендикулярна плоскости падения.

Телескопическая система 4, состоящая из двух объективов и диафрагмы между ними, расширяет пучок и формиру1608507 4 1

h, A и

4» гдеЯ, и Р соответственно эллиптичность и азимут поляри- 45 зации световой волны; длина волны освещающего света; высота микронеровнасти шероховатои поверх ости 50 прозрачного объекта.

В результате статистической модуляции лазерной волны по всей площади образца, на шероховатой поверхности раздела двух сред формируется ансамбль зон корреляции со статистически распределенными параметрами /3, ( и и;, ет фронт волны плоским. Эта волна проходит сквозь объект .5, на поверхности которого формируются зоны корреляции. Объектив 6 проецирует когерентное изображение поверхности объекта в плоскости спекл-фотографии 9.

Анализатор 8 пропускает световые колебания, плоскость которых совпадает с плоскостью падения. На полученную спекл-.фотографию поверхности проецируют совокупность зон корреляции .излучения, которое проходит через анализатор 8, который вращают в пределах углов ориентации оси пропускао ния 0 -90 относительно плоскости падения. Объектив 7 концентрирует пропущенный через спекл-фотографию 9 поток на поверхность фотоэлектронного приемника 10. Измеряют зависимость 20 интенсивности пропущенного света системой спекл-фотоrpафия и анализатор от изменения угла ориентации оси пропускания плоскости световых колебаний. В результате получают информа- 25 цию о градиенте показателя преломления прозрачного образца с шероховатой поверхностью раздела двух сред.

В процессе распространения плоского волнового фронта линейно поляри- З0 зованного излучения в слое вещества с градиентом показателя преломления

Р(п ) возникает эллиптически поляризованная компонента в прошедшем потоке лазерного излучения. Величины эллиптичности и азимута поляризации световой волны ф в локальном участке объекта связаны с локальным значением

I градиента показателя преломления и.

1 соотношением 40

Интенсивность световых колебаний в пределах зоны корреляции, измеряемая в ситуации скрещенных поляризатора и анализатора, описывается выражением (, —,„. й; й. I = -- sin (o(-8 )P h n. где ф, — ориентация оси пропускания анализатора относительно плоскости падения.

Градиент показателя преломления прозрачного образца с шероховатой поверхностью рассчитывается из уравнения вида

J P(n ) n dn = QI(()(,), (, р где P(n ) — распределение локальных значений градиента показателя преломления по всей площади образца;

?(К) — интенсивность излучения, прошедшего через спекпфотографию эон корреляции шероховатой поверхности — коэффициент пропорциональности, определяемый аналитически по следующему алгоритму: со . »!2

Q - <((ff(h)hdh)(fR(f),)sin (ОС% г 2 о о — f), )I) а)) )) где f (h) и R(P;) — вероятностные распределения высот микронеровностей и, азимутов поляризации зон корреляции, имеющие вид

-Ь /

f(h) = — — — е

4Ы hî

4п 2ntg Р; +1

R(л )

«Д

Р)

«1п ntg (, +1

Йф (3; х С8, (С8 ;) "<3 Р где hо — среднее значение высоты микронеровностей;

n — показатель преломления вещества объекта.

Поэтому по измеренной интенсивности I(oL) света, пропущенного спеклфотографией зон корреляции шерохо ватой поверхности при .различных ориентациях оси пропускания анализатора, можно однозначно определять гра,ра н ,но т

П мо ца ле до а ди ь пр л но т

° пр л ве и

Формула изобретения пособ измерения градиента показапреломления прозрачных объектов, чающий облучение исследуемого зца лазерным излучением, проециние поля рассеянного образцом чения в плоскость фотослоя, рерацию спекл-фотографии этого поте вк обр ров иэ гис

Составитель С Голубев

Ре актор Е. Папп Техред Л. Сердюкова Корректор О. Кравцова

За аз 3610 Тираж 510, Подписное

В Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Про эводственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул. Гагарина, 101

16085 д ент показателя преломления прозых объектов с шероховатой поверхью раздела двух сред. редлагаемый способ расширяет возости измерения градиента показате я преломления в прозрачных образс шероховатой поверхностью, что яв яется недостижимым в известном сп собе, а также позволяет проводить боточные измерения этого параметра, по кольку точность измерения интенсивно ти составляет величину 0,057. Слетельно, способ позволяет провоизмерения градиента показателя омления на 2-3 порядка выше точи, достигаемой в известном спосо е, т.е. возможно измерение локальйо о значения градиента показателя омления прозрачного образца до 20 чины 10 — 10

07 б ля, зондирование спекл-фотографии лазерным излучением и регистрацию прошедшего через нее лазерного излучения, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерений и расширения класса исследуемых объектов на образцы с шероховатой поверхностью, облучают исследуемый образец коллимированным лазерным излучением, плоскость колебаний вектора электрической напряженности которого перпендикулярна плоскости падения, проецируют поле рассеянного образцом излучения в плоскость фотослоя через анализатор, ось пропускания которого совпадает с плоскостью падения, зондирование зарегистрированной спекл-фотографии осуществляют путем проецирования на нее когерентного изображения поверхности объекта, образованного зонами его корреляции, через анализатор, который вращают на угол 0 — 90 относительно плоскости падения, а при регистрации измеряют зависимость интенсивности излучения, прошедшего спекл-фотографию, от угла поворота анализатора, по которой рассчитывают градиент показателя преломления прозрачных объектов.