Способ голографической интерферометрии в реальном масштабе времени

 

Сущность изобретения: регистрируют первую эталонную голограмму при интерференции эталонного (без объекта) и опорного пучков, изменяют угол между эталонным и опорным пучками, выделяют пучок, восстановленный в 1-м порядке дифракции эталонным пучком, и прямопрошедший опорный пучок. В плоскости, оптически сопряженной с первой эталонной голограммой , регистрируют вторую эталонную голограмму , а интерферограмму регистрируют при освещении двух эталонных голограмм. 1 ил,

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН Г. 3

О

1 г.р

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4785263/25 (22) 23.01.90 (46) 23.10.92. Бюл, ¹ 39 (71) Гродненский государственный университет и Научно-производственное объединение "Государственный институт при прикладной химии" (72) А.М,Ляликов и А,Л.Эцина (56) Батерс Дж. Голография и ее применение. М,: Энергия, 1977, с, 95.

Бекетова А.К, и др. Голографическая интерферометрия фазовых объектов. Л.: Наука, 1979, с. 103.

Изобретение касается применения голографии в интерференционных исследованиях.

Известен способ голографической интерферометрии в реальном масштабе времени, позволяющий наблюдать изменения интерференционной картины одновременно с изменением исследуемого объекта.

Недостаток известного способа заключается в том, что после химической обработки эталонной голограммы последнюю необходимо точно установить на прежнее место. При смещении эталонной голограммы относительно первоначального голожения аберрации эталонного пучка будут компенсированы не полностью (остаточные аберрации), что приведет к искривлению полос на интерферограмме. Кроме того, химическая обработка, а также сушка фотоматериала приводят к усадке фотоэмульсии, что уже не позволяет точно установить эталонную голограмму в

„„Ы2„„1770735 Al (я)ю G 01 В 9/21, G 03 Н 1/04 (54) СПОСОБ ГОЛОГРАФИЧЕСКОЙ ИНТЕРФЕРОМЕТРИИ В РЕАЛЬНОМ МАСШТАБЕ

ВРЕМЕНИ (57) Сущность изобретения: регистрируют первую эталонную голограмму при интерференции эталонного (без объекта) и опорного пучков, изменяют угол между эталонным и опорным пучками, выделяют пучок, восстановленный в 1-м порядке дифракции эталонным пучком, и прямопрошедший опорный пучок. В плоскости, оптически сопряженной с первой эталонной голограммой, регистрируют вторую эталонную голограмму, а интерферограмму регистрируют при освещении двух эталонных голограмм.

1 ил, первоначальное положение. При большой величине аберраций рассмотренные факторы приводят к остаточным аберрациям и тем самым уменьшают точность измерений.

Например, для записи на голограмму диаметром 25 мм волны с общей аберрацией 50

il смещение, допущенное усадкой эмульсии или неточностью установки эталонной голограммы в первоначальное положение, не должно превышать 0,05 мм, что по техническим причинам затруднительно. Таким образом, остаточные аберрации присутствуют в интерферометре, работающем в реальном масштабе времени, практически всегда при сильных аберрациях в объектной ветви.

Цель изобретения — повышение точности измерений за счет увеличения степени компенсации аберраций.

На чертеже изображена оптическая схема устройства для осуществления предлагаемого способа.

1770735

15 устройство содержит первую 1 и вторую

2 эталонные голограммы, объективы 3 — 6 для оптического сопряжения эталонных голограмм и интерферограммы 7, а также диафрагмы 8, 9 для выделения пучков.

Способ осуществляется следующим образом. Регистрируют первую эталонную голограмму 1 при интерференции эталонного (без объекта) 10 и опорного 11 пучков. Амплитуды пучков 10 и 11 имеют вид

Аэ-ехр (i p) q (1)

А ехр (i k х з!и a> ) (2) где p — аберрации эталонного пучка;

k = — — — волновое число;

2к х — координата вдоль оси ОХ;

a> — угол между эталонным и опорным пучками. Амплитудное пропускание первой эталонной голограммы имеет вид

1+ cos (k х sin а + p< ), (3) где p< — изменение фазы, вызванное аберрациями эталонного пучка.

Однако из-за усадки эмульсии фотоматериала распределение фазы будет несколько отличным от распределения изменений фазы р эталонной волны, вызванных аберрациями, Освещают первую эталонную голограмму эталонным и опорным пучками с комплексными амплитудами

Аз, Ао, при этом изменяют угол между пучками 10, 11 на а . Эталонным пучком 10 восстанавливают в первом порядке дифракци волну с комплексной амплитудой

B exp (i(k x sin a< + Лф! )), (4) где Ap> = p1 — р — остаточные аберрации.

Причем величина остаточных аберраций не может быть одного порядка с величиной общих аберраций системы регистрации, В противном случае не имело бы смысла из-за усадки фотоэмульсии применение эталонной голограммы для компенсации аберраций, Таким образом, величина остаточных аберраций I Ëp I < < I pl .

Амплитуда прямопрошедшей опорной волны 12 имеет вид

B<> exp (i k x sin ag ). (5)

С помощью фильтрующего объектива 3 и двух отверстий в диафрагме 8 выделяют волны с комплексными амплитудами В>, Во, и в плоскости, оптически сопряженной объективом 4 с голограммой 1, регистрируют вторую эталонную голограмму 2. Амплитудное пропускание второй эталонной голограммы имеет вид т21 +cos (kx(sin a> — sin а )+h, ù ), (6) 20

55 где hpz — изменение фазы, вызванное остаточными аберрациями hp< и искаженное из-за усадки эмульсии.

При получении интерферограммы вводят в пучок 10 исследуемый объект и освещают одновременно две эталонные голограммы 1 и 2. При этом дополнительно выделяют пучок С, дифрагированный на второй эталонной голограмме 2 при освещении волной с амплитудой В, и прямопрошедший пучок с амплитудой Сз с помощью фильтрующего объектива 5 и диафрагмы 9, Интерференционную картину регистрируют в плоскости 7, оптически сопряженной объективом 6 с эталонными голограммами 1 и

2, Амплитуды волн, образующих интерференционную картину, имеют вид

С -ехр(!(М х sin а + Др )), (7)

С - ехр (i(k х sin a> + Ьр + е )), (8) где я — распределение фазы, вызванное исследуемым объектом, Распределение освещенности в интерференционной картине имеет вид ! "1 + сов(д р+ я ) < (9) где д ф = Ap< — Apz — остаточные аберрации.

Причем величина I д p I « pg . т,е, величина остаточных аберраций интерферограммы 9 имеет величину значительно меньшую, чем величина остаточных аберраций при использовании одной эталонной голограммы, Использование второй эталонной голограммы, записанной определенным образом, позволяет повысить степень компенсации аберраций оптической системы. Причем эффект сравнительно с прототипом достигается не просто суммированием эффектов от применения двух эталонных голограмм, а произведением эффектов.

Таким образом, предлагаемый способ позволяет повысить степень компенсации аберраций не менее чем на порядок по сравнению с прототипом.

Формула изобретения

Способ голографической интерферометрии в реальном масштабе времени, заключающийся в том, что регистрируют первую эталонную голограмму при интерференции эталонного, без объекта, и опорного пучков и получают интерферограмму, выделяя восстановленный пучок в 1-м порядке дифракции и прямопрошедший пучок, о тл и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения точности измерений путем увеличения степени компенсации аберраций, изменяют угол между эталонным и опорным пучками, выделяют пучок, восстановленный

1770735 в 1-м порядке дифракции эталонным пучком, и прямопрошедший опорный пучок, в плоскости, оптически сопряженной с первой эталонной голограммой, регистрируют

/ Я

/,— и вторую эталонную голограмму, а интерферограмму регистрируют при освещении объекта и двух эталонных голограмм. г

) Составитель А.Ляликов

Техред М.Моргентал Корректор М. Максимишинец

Редактор Г,Бельская

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

Заказ 3732 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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