"способ передачи информации

 

О П И С А Н И Е „,д„- q9

Союз Советских

Социал.-:стических

Республик

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К ПАТЕНТУ

i

1 (61) Дополнительный к патенту (22) Заявлено 06,03,70(21) 14l2096l25 (23) Приоритет (32) 08.0Э 69 (31) P 19 1 1 8015 (33) ФРГ (43) Опубликовано 30.07.76,,Бюллетень № 2 (45) Дата опубликования описания 15. 04. 77 (51) М, Кл.

С 03 С 9/08

Государственный комитет

Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий (53) УДК 7;,99 (GB&,3) (72) Автор изобретения

Иностранец

Хайнрих Нассенштайн (ФРГ) Иностранная фирма

"Байер АГ" (ФРГ) (71) Заявитель (54) СПОСОБ ПБРБДАНИ ИНФОРМАЦИИ

Изобретение относится к системам передачи изображения, в которых информация передается с помощью когерентных волн, В оптических системах, в которых используется традиционный метод изображе5 ния (линзовая оптика), разрешающая способность ограничена вследствие действия дифракции, Принципиальньс«пределом разрешающей способности в этом случае является величина поря «ка 2/Л, где Л представ10 ляет собой длину волны используемого излучения. Увеличение разрешающей способности больше значения 4/3. представляется при использовании традиционных методов очень трудным.

Существует также тип волн, длина которых меньше по сравнени о с величиной, представляю1цей собой длину бегущей волны такой же частоты в рассматриваемой среде (коэффициент преломления и), 20 так называемые поверхностные волны, называемые также часто однородными волнами или волнами, затухающими в поперечном направлении, Волны, длина которых меньше длины по- 25 верхн остны х в олн, ц азы ва1 ) t "с у бв оп н а ми ".

В противоположность этому:и: задухаюшие в поперечном направлении бе ушив волны будут обозначаться далее как ". ормальн яе" волны, Субволны возникают, нал:ример, при полном отражении на поверхности разделения двух сред (первой и второй) с коэффициентами преломления Tl и чт,причем должно выполняться условие п„т, В том случае, если плоский угол падения волць в г;ервой среде больше предельного угла полного отражения то во второй среде, являющейся оптически более тонкой, вблизи от гр" íèöû между средами образуется сильно затухающая в направлении, перпендикулярном к границе между средами, бегущая волна, направленная вдоль границы между средами, Длина 1„ этой субволны будет Л = " где 1„

51л ф представляет собой длину бегущей волны

523649 в среде 1. Таким образом, видно, что при предельном угле „длина этой волны равна Л . С возрастанием угла падении „длина волны уменьшается и, в конце концов, при плоском угле падения имеем

Л = Л„, т.е. она становится равной длине волны в более плотной первой среде.

Субволны со значительно более малой длиной волны могут быть получены, например, благодаря тому, что лучи пропускают через решетку, пропускающую ориентировочно волны с синусоидальной амплитудой и имеющую постоянную решетки, которая мала по сравнению с длиной волны используемого излучения. В этом случае возни»

15 кают субволны, которые распространяются в плоскости решетки и сильно затухают в направлении, перпендикулярном плоскости решетки. Йлина волны этих субволн равна постоянной с(используемой решетки.

Белью изобретения является расширение диапазона передаваемой информации и увеличение разрешающей способности.

Бель достигается тем, что создают субволну путем полного отражения в тонкой среде, при этом дифракция субволны на исследуемом объекте (структуре) приводит к возникновению однородных волн, по которым оценивают информацию. Структура, размеры которой меньше длины волны используемого излучения, будет обозначаться кратко как "субструктура" по отношению к этому излучению. Было обнаружено, что путем дифракции субволны на субструктуре вновь получают бегущие волны. Особенно важным является тот факт, что в этом случае происходит трансформация местных частот.

Если, например, одноразмерная решетка (постоянная решетка oC,местная частота К ) облучается субволной с длиной волны Л

1 то есть волновое число будет К = — то

S Л5 образуется дифракционный спектр с местными частотами

К =тпкы. — к (tn =о + 3 2... ).

Ь 5

Вследствие дифракции субволны, таким образом, до сих пор недоступные местные частоты К в традиционном диапазоне могут быть трансформированы в частоты традиционного диапазона при условии, что 50

/Кь/=/К„,/

Для выполнения этого волновое число субволн должно быть выбрано таким образом:

/mК -K /а/К

Система для получения изображений, работающая традиционным способом (например 60 линза), принимает то же самое распределение света, как и при использовании ре« щетки с постоянной решетки, равной 13= —, 1

К, при вертикальном облучении волнами с длиной волны Л . Для получения изображения, подобного объекту, требуетсч многократное преобразование вида

К х Q

К

Ь М где представляет собой увеличение. Сначала возьмем объект, основная инфорыа ция о котором содержится в спектре местных частот, полоса которых имеет ширину 2K„B зоне местных частот в этом случае необходимо тотчас же задать, каким х, образом К „преобразуется в К Ь: х д s

К

Ь M М

Таким образом, необходимо стуктуру << облучить субволнами; бегущие водны, испытавшие дифракцию, используются для получения М-кратно увеличенного изображения; путем модуляции на несущую местную час S тоту « согласно известным методам образуется,в конце концов, М -кратно увеличенное изображение структуры, в котором теперь однако обнаруживаются местные частоты К о соответствующих деталей.

Использование субволн и их дифракции несет с собой, таким образом, следующие преимущества для увеличения разрешающей способности:

Более короткая длина субволны с точки зрения разрешающей способности, которую необходимо получить, равноценна облучению волнами с более короткой длиной волны, которые в обычных условиях очень трудно получить (например, лучи ультрафиолетового спектра с малой длиной волны или ренч геновские лучи), для которых не сущес ввует системы получения изображения, даки щей удовлетворительные результаты.

Однородные волны, возникающие на структуре в случае дифракции субволн, имеющие нормальную длину волны, дают возможность производить последующую обработку волн с помощью хорошо развитых средств (линз и так далее) традиционной оптики.

На чертеже схематически изображена установка для реализации предлагаемого способа.

Лазерное излучение 1 попадает на генерирующую решетку 2 и образует здесь субволны с волновым числом К, Bm cy6волны на структуре объекта 3 с местной частотой К,подвергаются дифракции> и в результате возникают нормальные волны с волновым числом КЬ. Линза 4 в своей фо

523649 кальчой плоскости 5 дает спектр Фурье с волновым числом Ы,а в плоскости изображения 6 дает М-кратно увеличенное и искаженное изображение структуры Кав соответствии со спектром местных частот К С помощью линзы 7 в плоскости 8 создается спектр местных частот, соответствующий этой увеличенной структуре. С помощью диафрагмы 9 гася тся лучи с нулевой дифракцией, соответствуюшие свету, не испытавшему дифракции, и отрицательные местные частоты. Через призму 10 и линзу 11 под углом S

9 / Б./ и Р= /

М вводятся смещенные лучи с дифракцией ну- 5 левого порядка 1 2.

Для контроля за амплитудой и фазой (этих лучей нулевого порядка) могут использоваться расположенные по бокам от хода лучей пластины, осуществляющие контрсдь20 за поглощением и за фазой.

С помощью линзы 13 в ее задней фокал ной плоскости 14 получается М-кратно увеличенное изображение структуры, которое получается при косом освещении с помощью 25 традиционного микроскопа, так как в этом случае, как и при получении вышеупомянутого изображения оно создается за счет лучей с диуракцией нулевого и первого порядка.

Улучшение качества изображения путем 30 использования положительных и отрицательных степеней дифракции может быть, например, получено с помощью голографических методов.

Предлагаемый способ можно применять 35 на двумерных структурах. В качестве решетки, создающей субволну, применяют перекрестные решетки.

С помощью предлагаемого способа можно получать изображение с большими спеКТ- 40 рами местных частот и обеспечить их разрешение, например в том случае, когда спектр местных частот объекта лишь в определенных интервалах занимает значительную часть. 45

Йля этого необходимо разложить этот спектр на полосы шириной сf K j; из этих частот теперь может быть получено большее число частот с помощью субволн. Дпя такого разложения спектра можно, например, 50 использовать последователы о одну за другой несколько генерирующих или анализирующих решеток для субволн с различными

6 длинами волн. Полученные таким образом полосы местных частот объединяются в данном случае в результирующее общее изображе" ние согласно известным методам. В этом случае использование голографических методов аналогичное использованию их для соединения обоих спектров со смещенными частотами, о чем было сказано выше, является особо целесообразным, так как это позволяет производить наложение нескольких волновых частей, гринимаемых последовательно во времени.

При использовании одного из вариантов изобретения информация об объекте, получаемая в субволнах через объект, сначала регистрируется и в заключение передается на голограмму стуктуры с помощью нормальных волн, получаемых вследствие дифракции субволн.

Все субструктуры могут использоваться как в качестве амплитудных, так и в качестве фазовых структур. Вследствие того, что излучение лазера когерентно и отличается высокой спектральной интенсивностью в оптической области, лазер является наиболее предпочтительным источником излучения.

Предлагаемый способ используется предпочтительно в области оптических длин волн (ультрафиолетовые, видимые, инфракрасные лучи). Однако этот способ может использоваться и для электромагнитных волн с иной длиной волны или для излучений другого происхождения, которые могут быть представлены в виде волн (например, электроны, звуковые и ультразвуковые волны).

Особый случай применения данного случая представляет собой анализ рентгеновских структур.

Формула изобретения

Способ передачи информации путем освещения объекта когерентными волнами и регистрацииизображения, о т л и ч а ю ш и йс я тем, что, с целью расширения диапазона передаваемой информации и увеличения разрешающей способности, создают субволну, например путем полного отражения в тонкой среде, при этом дифракция субволны на исследуемом объекте приводит к возникновению однородных волн и оценивают информацию изогнутых однородных волн.

523649

Составитель E. Халатова

Редактор Н, Коляда Техред H. Андрейчук Корректор И. Гоксич

Эаказ 5130/599 Тираж 575 Подписное

IIHNNIIN Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

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

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