Фотометр для голографии

 

09) Ц1) СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

Зао 6 01 J 1 44

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ 1 l 1

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ . °

H ABT0PtHOAAY СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 2821747/18-25 (22) 24.09.79 (46) 07.10.83. Вюл. 37 (72) В.И. Вензель и В.С. Образцов (53) 535.242(088.8) (56) 1. Стаселько Д.И. Особенности голографической регистрации быстропротекающих процессов при использовании импульсного лазера на рубине.

"Оптическая голография". Л,, "Наука", 1975, с. 33.

2. Гапоненко И.E., Андреев !О.С, Иетод и аппаратура для измерения дифракционной эффективности гологра фических материалов. Сб, "Проблемы голографии", И,, Ротапринт ИИРЭА, 1974, с. 143- 144 (прототип). (54)(57) ФОТОИЕТР ДЛЯ ГОЛОГРАФИИ, содержащий источник когерентного излучения, и установленные по ходу излучения светоделительную пластину, фотоноситель, установленный с возможностью перемещения, фотоприемник измерительного канала, установленный с возможностью перемещения, фотоприемник опорного канала и регистрирующее устройство, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью уменьшения погрешности измерения при упрощении конструкции, между йотоприемниками опорного и измерительного кана" лов и регистрирующим устройством введен функциональный измерительный преобразователь, состоящий из масштаби-, рующих и логарифмических усилителей опорного и измерительного канала, усилителя полуразности и антилогарифмического усилителя, при этом выход Я антилогарифмического усилителя подключен к регистрирующему устройству, выход усилителя полуразности к входу антилогарифмического усилителя, а входы усилителя полуразности через д логарифмические и масштабирующие усилители - к фотоприемникам.

84984

Изобретение относится. к фотометрическим установкам, а конкретно к уст" ройству фотометров для голографии, и предназначено для измерения амплитудного пропускания, передаточных ампли- 5 тудных характеристик голографических регистрирующих сред, для фотометрирования световых распределений в голографических методах измерения модуляционной передаточной функции оптических систем и функции временной когерентности лазерных источников излучения.

Известны фотометрические устройства для измерения экопоэиционных ха", 15 рактеристик голограмм, включающие источник когерентного излучения, ус-, тановленные по ходу излучения фотоноситель, установленный с воэмож ностью перемещения, и фотоприемник. 20

Наиболее информативной характеристикой экспозиционных свойств голографических регистрирующих сред явля» ется передаточная амплитудная харак< теристика., Измерение этой характерис-25 тики на данной установке производят следующим образом. Сначала измеряют интенсивность лазерного излучения3щ ! затем в лазерный пучок вводят голограмму и измеряют интенсивность све- ЗО тового потока, идущего в восстановленное изображение - J в т . Значение передаточной амплитудной характеристики определяют по формуле я = ерее где - дифракцианная аф" фективност ь.

Подобная методика измерений используется и при определении ампли40 туд,ioro пропускания фотоносителя(1), Недостатком данного устройства является необходимость математической обработки результатов измерений и перио дического контроля за мощностью падающего на фотоноситель лазерного иэ45 лучения, Все это делает процесс измерений трудоемким и малопроизводитель" нЫм е

Наиболее близкой по технической сущности к изобретению является фотометр для голографии, включающий источник когерентного излучения, и установленные по ходу излучения светоделительную пластину, фотоноситель, установленный с возможностью переме- 5 щения, фотоприемник опорного канала и регистрирующее устройство. Несмотря на то, что работа на установке

1 2 облегчена, так как мощность лазерного излучения стабилизирована путем использования в опорном канале пассивного автоматического регулятора интенсивности и поэтому не надо периодически осуществлять контроль эа изменением мощности, тем не менее процесс измерений остается трудоемким и малопроизводительным из-за необходимости математической обработки полученных данных. Последняя связана с тем, что на вход регистрирующего устройства в данном фотометре подается сигнал, пропорциональный дифракционной эффективности, в то время как в большинстве прикладных задач голографии (исследование передаточных амплитудных характеристик фотоматериалов, определение модуляционной передаточной функции объективов, измерение функции временной когерентности лазерных источников излучения и т.п.) измеряются величины, пропорциональные g, Кроме того, использование в опорном плече пассивного автоматического регулятора интенсивности усложняет конструкцию фотометра, поскольку конструкция самого регулятора предъявляет высокие требования к точности механических и оптических элементов.

Так наличие клина в поляризационных светофильтрах регулятора при их вращении приводит к изменению направления распространения лазерного пучка, что в свою очередь приводит к разъюстировке схемы и увеличению погрешности измерений, когда фотометр.: используется, например, s голографическом методе измерения ОПФ объективовИ.Не" достатком данного фотометра являются также большие потери света, обусловленные поглощением поляризационных светофильтров в регуляторе интенсивности, что ограничивает динамический диапазон фотометра.

Целью изобретения является уменьшение погрешности измерения при упрощении конструкции.

Цель достигается тем, что в фотометре для голографии, включающем источник когерентного излучения,. светоделительную пластину, фотоноситель, установленный с возможностью перемещения, фотоприемник измерительного канала, установленный с возможностью перемещения, фотоприемник измерительного канала, установленный с воз849841 можностью перемещения, фотоприемник опорного канала и регистрирующее устройство. между фотоприемниками опорного и измерительного каналов и регистрирующим устройством введен функциональный измерительный преобразователь, включающий масштабирующие и логарифмические усилители опорного и измерительного каналов, усилитель полуразности и антилогарифмический 10 усилитель, при этом выход усилителя полуразности подключен к входу антилогарифмического усилителя, а входы через логарифмические и масштабируюЩие усилители - к фотоприемникам.

На чертеже изображена функциональ* ная схема фотометра.

Схема содержит источник когерентного излучения 1, светоделительную пластину 2, фотоноситель 3„ фотопри- 2о емник измерительного канала 4, фотолриемник опорного канала 5, функциональный измерительный преобразователь 6 с масштабирующими усилителями

>t и 8, логарифмическими усилителями >25

9 и 10, усилителем полуразности 11, антилогарифмическим усилителем 12, регистрирующим устройством 13, фотометр работает следующим обра- зом. При определении передаточных. амплитудных характеристик регистрирующих Сред, светоделительная пластина 2 делит световой пучок от источника когерентного излучения 1 на два пучка. Один из них попадает на фотопри35 емник опорного канала 5, а второй на голограмму, записанную на фотоносителе 3. Фотоприемник 4 измерительного канала выставляют на пути светового пучка, восстановленного голограммой. Сигналы фотоприемников 4 и 5

{Jö3 и Зоп соответственно), пропорциональные интенсивности восстановленного и падающего на голограмму пучков усиливаются масштабирующими

45 усилителями 7 и 8 и логарифмируются усилителями 9 и 10 затем поступают на вход усилителя полуразности 11, Выходной сигнал усилителя 11 пропорционален 1/2 (я чзм- я оц). В результате антилогарифмирования данного о сигнала усилителем 12 на вход регист" рирующего устройства 13 поступает

> сигнал, пропорциональный р м или

Jîï корню квадратному из дифракционной 55 эффективности. Измерение амплитудного пропускания фотоносителя происходит . подобным образом, голько фотоприемник 4 помещают на пути светового пучка, прошедшего фотоноситель 3 в прямом направлении. При фотометрировании световых распределений в голографических методах измерения ОПФ и функции временной когерент>чости фотоноситель 3 с записью голограммы выставляют перед светоделительной пластиной 2. Светоделительная пластина 2 разделяет восстановленный голограммой световой пучок на два пучка. Один из них направляют на фотоприемник 5, причем его выставляют на место, соответствующее максимуму интенсивности в анализируемом световом распределе" нии. Второй пучок сканируют фотопри.емником световом распределении. Второй пучок сканируют фотоприемником 4 в поперечном направлении. В результате, на регистрирующее устройство подается. величина, пропорциональная

J (х) где 3(x) - распределение ин макс тенсивйости в световой картине вдоль направления фотометрирования. а

Зма< - максимальная величина интенсивности в данной картине. Указанная величина в голографических методах дает значение модуляционной передаточной функции или функции временной когерентности.

Компенсация влияния изменений выходной мощности лазера 1 на результаты измерений в фотометре происходит следующим образом. Изменение мощности лазера в к раз привод к изменеwK> значения сигналов на выходе фото- . приемников 4 и 5 также в 4 раз, в результате чего оти сигналы приоЬретают значение 1 3> 3ми) Зол . благодаря использованию логарифмических усилителей 9 и 10 мультипликативные изменения значений сигналов преоЬразуются в аддитивные приращения сигналов на выходе усилителей 9 и 10:5 3 3м +FBI и Ь3 pq + Et> 4 соответственно. В результате вычисления разности в усилителе 11 аддитивные приращения этих сигналов взаимно уничтожаются, давая на выходе сигнал 1/2 (Ь Jy3w -EnJpn), не зависящий от колебаний мощности лазера

Это в свою очередь приводит к тому, что на вход регистрирующего устройства 13 после антилогарифмирования в силителе 12 подается сигнал

" м, также не зависящий от коле-, Лоп баний мощности лазера 1, 849841

Редактор О, Вркова Техред Т.Иаточка

Корректор А. Повх

Тираж 873 . Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Заказ 7992/1

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

Таким образом, в предлагаемом фо. тометре благодаря использованию новой принципиальной схемы на выходе регистрируется величина, пропорциональная корню квадратному из норми- З рованного значения измеряемой интен" сивности.

Использование данного фотометра в голографии, где в большинстве случаев определются величины, пропорцио- о нальные корню квадратному из нормированной интенсивности, исключает необходимость математической обработки экспериментальных данных. Это снижает погрешность измерений, трудоем". 15 кость измерений и позволяет автоматизировать процесс определения передаточных амплитудных характеристик ре" гистрирующих сред, по которым можно более точно определить необходимые 20 условия записи.

Снижение трудоемкости в свою оче" редь позволяет ускорить процесс принятия решения при выборе оптимальных условий записи голограмм. 2$

Такой .Фотометр увеличивает производительность труда при измерениях голографическим методом модуляционной передаточной функции (ИИФ) оптических систем и функции временной когерентности лазерных источников излучения. Так, раньше процесс фотометрирования световой картины ИПФ, обработка результатов фотометрирования по 20 точкам регистрограммы и последующее построение графика ИПФ занимали 15-20 мин. Испытания, проведенные с макетом Фотометра, показали, что это время сокращается до 1 мин.

Указанное время целиком уходит на процесс фотометрирования и определяется скоростью сканирующего устройства, перемещающего Фотоприемник при фотометрировании. При увеличении скорости сканирования зто время может быть значительно уменьшено. Максимальная погрешность измерений в ходе испытаний не превышала 24, что не хуже погрешности измерений на фотометре-прототипе.

Конструкция фотометра значительно упрощена в результате использования схемы нормировки измеряемого сигнала.

Это связано с тем, что схема нормировки позволяет исключить систему пассивной стабилизации мощности лазера, которая требует применения точных механических и оптических деталей, Наряду с этим устраняются потери света, которые происходят в результате поглоще" ния света поляризационными светофильтрами в системе пассивной стаби-, лизации мощности. Это в свою очередь. увеличивает динамический диапазон измеряемых сигналов.