Оптическая голография - Априль Ж.
Скачать (прямая ссылка):
10.4.1.3. Требования к источнику света
Точно так же, как и в изобразительной голографии, в голографической интерферометрии предпочтительно применять высокостабильные одномодовые лазеры, поскольку яркость восстановленного с голограммы изображения сильно зависит от когерентности света, используемого при записи голограммы. Однако, если экспериментатору недоступен источник когерентного света достаточной 510 Гл. , 10. Области применения
мощности, интерферометрия может быть осуществлена и с менее идеальным источником, но при условии, что в оптическом устройстве происходит компенсация длин оптических путей и согласование волновых фронтов [121. Так как ни один лазер не дает совершенно когерентного света, в любом эксперименте необходимо некоторое согласование; способы такого согласования мы обсудим в разделах, посвященных рассмотрению отдельных экспериментов.
Медленно меняющиеся явления и явления, в которых происходят периодические колебания, изучают с применением лазеров непрерывного действия. Среди них наиболее популярным является Не—Ne-лазер, диапазон достижимых мощностей которого лежит в пределах от долей до 100 мВт. В тех случаях, когда для изучения больших объектов требуется более высокая выходная мощность, применяют аргоновый ионный лазер, дающий на одной линии в од-номодовом режиме мощность в несколько ватт. В многомодовом режиме аргоновый лазер в видимой области спектра обеспечивает мощность 10 Вт и более. Для исследования повторяющихся явлений можно использовать либо непрерывный лазер с различными обтюраторами, либо лазер с генерацией повторяющихся импульсов. Имеются аргоновые лазеры с длительностью импульса порядка 20 мкс, пиковой мощностью 5 Вт и с частотой повторения импульсов до 20 кГц. Для многих экспериментов эти параметры являются удовлетворительными. Интерферометрия больших объектов, движущихся с высокими скоростями, требует применения рубиновых лазеров, работающих в импульсном режиме. Выходная энергия в импульсе типичного «голографического» рубинового лазера составляет 30 мДж при длительности импульса 20 не. Для увеличения энергии до нескольких джоулей можно использовать каскады усилителей, однако большие лазерные системы на рубине недешевы и сложны в эксплуатации.
В заключение следует заметить, что в голографической интерферометрии требования к источникам света те же самые, что и в самой голографии; собственно, необходимо иметь достаточную световую энергию для освещения объекта, чтобы голограмма была проэкспонирована должным образом, и достаточную когерентность света, так чтобы голограмма могла быть сформирована, В действительности испытуемый объект предъявляет дополнительные требования к мощности и длительности экспозиции источника света. В конечном счете то, насколько источник приближается к идеальному, определяется для данной задачи финансовыми возможностями экспериментатора.
10.4.2. Интерферометры для прозрачных сред
Вообще говоря, голографические устройства, предназначенные для изучения прозрачных сред (например, потоков в них, теплопередачи и т. п.) и для проверки оптических элементов, по строению 10.4. Голографическая интерфером етрия
511
аналогичны своим классическим аналогам. Методы восстановления голограмм могут различаться в зависимости от типа голограммы, рассеивающая она или нет. Голографические интерферограммы интерпретируются так же, как и в классическом случае, однако благодаря относительной простоте получения многократных изображений или информационных точек голографический метод практически может стать значительно более мощным, чем классический. Хотя большинство работ по голографии выполнялось в лабораторных условиях, когда вибрацию, воздушные потоки и оптическую нестабильность легко проконтролировать с помощью некоторых практических методов, аналогичные эксперименты можно успешно выполнить в относительно неблагоприятных полевых условиях.
10.4.2.1. Геометрия схемы и некоторые устройства
Наиболее простыми устройствами для изучения прозрачных сред являются голографические аналоги однопроходного интерферометра Маха — Цендера и двухпроходного интерферометра Майкельсона (см. рис. 1). В этих устройствах опорный пучок играет роль просто одного из плеч классического интерферометра. Поскольку процессы записи и сравнения волновых фронтов осуществляются голографически, очень многое зависит от схемы построения оптических элементов. Использование одного или многих прохождений света обычно определяется самим экспериментом. В случае среды с большим преломлением или с сильной турбулентностью, в которой луч света заметно отклоняется от прямой линии, предпочтительно использовать устройство с одним прохождением. В этом же случае проще осуществить интерпретацию интерференционных полос, чем когда луч дважды проходит через среду; кроме того, если луч не должен точно повторять свой путь, можно в качестве объектного пучка использовать пучок с неплоским волновым фронтом.
В некоторых экспериментах физическая природа испытуемого объекта может быть такова, что объектный пучок невозможно направить на голограмму без того, чтобы он вторично не прошел через объект. В этом случае удобно использовать аналог двухпроходного интерферометра Майкельсона, поскольку позади тест-объекта нужно установить лишь одно зеркало. Это зеркало, установленное с осторожностью, может быть смонтировано независимо от осталь^ ной части голографического устройства. При двойном прохождении пучка чувствительность интерферометра удваивается, что может быть очень важно в случае, когда исследуемое явление связано с небольшими фазовыми сдвигами и, следовательно, с малыми реф-рактивными эффектами. Для правильной расшифровки интерферо-грамм многократного прохождения требуется, чтобы лучи объект- 512 Гл. , 10. Области применения
