Способ голографической интерферометрии и устройство для его осуществления
Сущность изобретения: устройство содержит последовательно установленные источник света, конденсорную систему, эталонную голограмму, светоделитель, оптическую систему фильтрации, включающую оборачивающую систему, фильтр пространственных частот и плоское зеркало , плоскость которого оптически сопряжена с эталонной и объектной голограммами, а нормаль к поверхности зеркала совпадает с оптической осью устройства, приемную часть, включающую объектную голограмму, объективы, фильтрующую диаграмму и регистратор , приемная часть оптически связана с оптической системой фильтрации с помощью светоделителя. 2 с.п. ф-лы, 1 ил. со С
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК (51)5 G 01 N 9/02
ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ
ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
1 (21) 4820963/25 (22) 03.05.90 (46) 15.01.93. Бюл. М 2 (71) Гродненский государственный университет и Научно-производственное объединение "Государственный институт прикладной химии" (72) А,М,Ляликов, Е.М.Платонов и А.Л.Зцина (56) Бекетова А.К., Белозеров А,Ф„Березкин А.Н, и др. Голографическая интерферометрия фазовых объектов, Л., Наука, 1979, с.
80.
Зейликович И.С. и др. Голографическая диагностика прозрачных сред. Мн., Университетское, 1988, с. 70-71, Оптика и спектроскопия, 1980, т. 49 в 2 с. 396-398.
Изобретение относится к применению голографии в измерительной технике, Известен способ голографической интерферометрии, основанный на регистрации эталонной (без объекта) и объектной голограмм и последующим восстановлением + п-ых порядков дифракции. Данный способ широко используется для восстановления безаберрационного волнового фронта или перезаписи голограмм, Для осуществления способов используется устройство для изучения волнового фронта, содержащее осветител ьнуic часть, включающую источник света, конденсорную систему и эталонную голограмму, оптическую систему фильтрации, включающую оборачивающую систему и фильтр пространственных частот, приемную часть, . Ж„„1788459 А1 (54) СПОСОБ ГОЛОГРАФИЧЕСКОЙ ИНТЕРФЕРОМЕТРИИ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО
ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ (57) Сущность изобретения: устройство содержит последовательно установленные источник света, конденсорную систему, эталонную голограмму, светоделитель, оптическую систему фильтрации, включающую оборачивающую систему, фильтр пространственных частот и плоское зеркало, плоскость которого оптически сопряжена с эталонной и объектной голограммами, а нормаль к поверхности зеркала совпадает с оптической осью устройства, приемную часть, включающую объектную голограмму, объективы, фильтрующую диаграмму и регистратор, приемная часть оптически связана с оптической системой фильтрации с помощью светоделителя. 2 с.п, ф-лы, 1 ил, включающую объектную голограмму, объективы, фильтрующую диафрагму и регистратор, причем эталонная голограмма и обьектная оптически сопряжены.
1 4
Недостатками известных технических QO решений является то, что пучки, восстанов- фь, ленные с эталонной голограммы в комплек- (Л оно-сопряженных порядках дифракции, ;»О проходят оборачивающую систему по различным путям. Если имеются аберрации )0» элементов оборачивающеи системы, то при, » получении интерференционной картины последняя искажена аберрациями, что снижает точность измерений.
Целью изобретения является повышение быстродействия.
1788459
На чертеже изображена оптическая схема устройства для реализации способа голографической интерферометрии.
Устройство содержит осветительную часть, включающую источник света 1, систему линз 2, 3 с диафрагмой 4, представляющих конденсорную систему, и эталонную голограмму 5, оптическую систему фильтрации, включающую оборачивающую систему (объективы 6, 7) с увеличением 1 крат и фильтр пространственных частот 8 с двумя отверстиями, а также плоское зеркало 9, плоскость которого оптически сопряжена объективами 6, 7 с голограммой 5, а нормаль к поверхности зеркала совпадает с оптической осью устройства. Приемная часть устройства выведена с оптической оси с помощью светоделителя 10 и содержит объектную голограмму 11, объективы 12, 13 и диаграмму 14 для выделения дифрагированной волны и оптического сопряжения регистратора 15 с голограммами 5, 11, Способ голографической интерферометрии реализуется в устройстве следующим образом. С помощью света 1 и конденсорной системы 2, 4, 3 формируют коллимированный пучок света и освещают эталонную голограмму 5. Амплитудное пропускание эталонной голограммы имеет вид . 1 + СО$(2тт v,x + р,), (1) где vо —; pp — изменение фазы, вызванное аберрациями системы регистрации голограммы. В + n-x порядках дифракции ЬосстаHàâëèвают комплексно-сопряженные волны с комплексными амплитудами
Ар,. exP(i(2 _#_1 p nx+ n Pp ))
А"o exp(i(-2 тт Ъ nx — n pp ) ) (2)
Системой оптической фильтрации Bblделяют волны с амплитудами Ао и А p .
Обозначим через т/т т/. и т/>., 1/т.„ изменения фазы волны, вызванные аберрациями, при прохождении ими оборачивэющей системы, т,е. объективов 6 и 7 (см, чертеж). В плоскости зеркала 9 комплексные амплитуды волн имеют вид
А1. ехр((2л:1 p nx+ п тр, + 1/) + I/.,;)
А1 exp(i(-2лт О пх- и + т/т + 1/. )) (3)
Так как зеркало 9 оптически сопряжено с голограммами 5 и 11, а нормаль к отражающей поверхности совпадает с оптической осью устройства, то, отразившись от зеркала 9, волна А1, пройдет оборачивающую систему точно по пути, прошедшем волной А 1
Соответственно волна А 1 отразится от зеркала 9 и пройдет оборачивающую систему точно по пути, прошедшем волной А1. При этом искажения фаз, вызванные аберрациями оборэчивающей системы, для двух волн приобретут одинаковые значения, и в плоскости объектной голограммы 11 комплексные амплитуды волн будут описываться выражениями
Ap - ехр((2лМ, пx+npp +1/r1 +ф + 1/тз +1/т4
A2. exp(i(-2тт,1, nx- npp +т/тз +1/т4 +1/2 +1/ 1))
g ll .
Амплитудное пропускание объектной голограммы имеет вид: то 1 + соз(2#1 p + I/Ip + ео) (5) 15 где ep — фазовые искажения, вызванные прохождением волны через исследуемый объект, При освещении голограммы с амплитудным пропусканием то волнами с комплексными амплитудами, описываемыми выражениями (4), по нормали к объектной голограмме в + и-х порядках восстановятся волны с комплексными амплитудами
В ехp(i(nFp + т/)1 +1/ + т/3+ т/4))
В . - exp(i(-nÿо + т/з + т/4 + т/g + I/, т )) (6)
Оптической системой 12, 13 и диафрагмой
14 выделяют волны (6), и в плоскости регистратора наблюдают их интерференцию с распределением интенсивности ! - 1 + cos(2n т,", ) (7)
Как видно из выражения (7), в результирующей интерференционной картине аберрации оборачивающей системы исключены полностью, Для реализации способа накопления чувствительности при перезаписи голограмм вместо голограммы 11 устанавливают фотопластинку, и регистрируют вторичную
40 голограмму, например, эталонную при интерференции волн с комплексными амплитудами А2 и А" 2 (см. выражение (4)).
Амплитудное пропускание вторичной голограммы имеет вид
45 т :. 1+ соз(4л:1 0 nx I-2п +2т/т и ). (9)
Кэк видно из выражений (8), (9). аберрации оборэчивающей системы исключены полностью. Исключение аберраций оборачивающей системы уменьшает величину остаточных аберраций на конечных интерференционных картинах и тем самым способствует поставленной цели — повышение точности измерений.
Формула изобретения
1. Способ голографической интерферометрии, заключающийся в том, что регистрируют эталонную и обьектную голограммы, восстанавливают с эталонной голограммы комплексно сопряженные волны в + и порядках дифракции посредством фильтрации и прохождения их через оборэ1788459
2, Устройство для регистрации голографических интерферограмм, содержащее последовательно соединенные осветительСоставитель А.Ляликов
Техред М,Моргентал Корректор Э. Лончакова
Редактор
Заказ 71 Тираж Подписное
ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР
113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5
Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 чивающую систему, компенсации аберрации фазовых искажений, вносимых оборачивающей системой, путем двойного прохождения дифрагированных пучков через эту систему по одному пути, и направлении комплексно-сопряженных волн на объектную голограмму, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения быстродействия, при повторном прохождении дифрагированных пучков через оборачивающую систему дифрагированный пучок B+n порядок дифракции направляют по пути пучка дифрагированного в -n порядок, а пучок, дифрагированный в -n порядок, направляют по пути пучка, дифрагированного в+п порядок. ную часть, включающую источник света, конденсорную систему и эталонную голограмму, оптическую систему фильтрации, 5 включающую оборачивающую систему и фильтр пространственных частот, приемную часть, включающую объектную голограмму, объективы, фильтрующую диаграмму и регистратор, причем эталонная
10 и объектная голограммы оптически сопряжены,отл и чающееся тем,что,сцелью повышения быстродействия, в оптическую систему фильтрации на выходе оборачивающей системы введено плоское зеркало, пло15 скость которого оптически сопряжена с эталонной и объектной голограммы, а нормаль к поверхности зеркала совпадает с оптической осью устройства, за эталонной голограммой установлен светоделител ь, on20 тически связывающий оптическую систему фильтрации и приемную часть,
