Оптическая голография - Априль Ж.
Скачать (прямая ссылка):
10.4.2.4. Устранение неоднозначности
при расшифровке интерференционной картины
В голографической интерферометрии, как и в классической, для устранения неоднозначности, связанной с невозможностью отличить положительный фазовый сдвиг от отрицательного, полезно применять интерферограммы ограниченных полос. В случае интерферограмм стационарных явлений этой неоднозначности можно избежать путем наклона плоскости волнового фронта на некоторый угол ь известном направлении между экспозициями дважды экспонируемой голограммы. В результате будет образовываться фон в виде прямых полос, которые можно использовать для определения того, насколько изменяется длина оптического пути в образце. Положительные и отрицательные отклонения величины Al вызывают смещения полос в противоположных направлениях; аб- 520 Гл. , 10. Области применения
солютное определение увеличения или уменьшения оптической фазы можно осуществить, если фоновая картина полос поддается расшифровке. Для этого надо знать истинный угол наклона между экспозициями или, что встречается чаще, природу изучаемого явления. Изменение угла 0 объектного пучка между двумя экспозициями интерферограммы создает полосы с шагом
вдоль направления, перпендикулярного к оси наклона. Эта фоновая картина складывается с той, которая создается изменением показателя преломления Ап; это изменение An при толщине объекта t дает увеличение разности длин оптических путей на величину
Это выражение можно рассматривать как возмущающий член в картине, описываемой формулой (8). Таким образом, по отклонениям прямых полос [см. выражение (8)1 можно установить относительную величину изменения Al по формуле (9). Во многих экспериментах наблюдаются участки интерферограммы с меньшим показателем преломления, поскольку экспериментальным условиям свойственны состояния с более низкими давлением или температурой. В большинстве внелабораторных экспериментов, особенно в случае голографии с применением импульсных лазеров, такой метод расшифровки полос представляется практически более полезным, чем добавление фоновых полос.
10.4.2.5. Измерение координат интерференционных полос
Хотя путем визуального наблюдения интерферограммы и можно получить важную качественную информацию, для получения количественных характеристик информации требуется измерять координаты полос и определять их порядок в пределах крупных участков интерферограммы. Определение порядка полос лучше всего достигается визуальной их расшифровкой с учетом известной природы изучаемого явления. Координаты каждой полосы можно измерить вручную с помощью масштабной линейки или оптических компараторов, но для оператора такие измерения очень утомительны, если они хотя бы частично не механизированы. Одно из решений проблемы получения из интерферограммы количественной информации включает частичную механизацию процесса измерения, при этом такие достоинства оператора, как способность визуально определять порядок и расположение полос, сочетаются со способностью машины точно измерять и регистрировать координаты. На рис 5 показана одна из реализаций такого прибора, в котором восстановленное с голограммы изображение с помощью оптической системы подается на телевизионный монитор. Шаговые
D=HlI2 sin (0/2)
(8)
А/д„=2 An t/k.
(9) 10.4. Голографическая интерфером етрия
521
Монитор
— [ТВ-камера UJ
L2 С L3
Голограмма в плоскости Xij
а
Рис. 5. а — схема полуавтоматического прибора для информационной расшнф ровки полос голограммы; б — внешний вид у комплектован ного прибора, 522 Гл. , 10. Области применения
двигатели и соответствующее электронное устройство позволяют перемещать голограмму относительно координатной сетки до тех пор, пока визирный крест не совпадет с измеряемой полосой. Затем оператор убирает координатную сетку и во время считывания отмечает порядок полосы нажатием сигнальной кнопки. Включается миникомпьютер, который записывает координаты и порядок полосы для данной информационной точки. Таким путем можно быстро получить данные для большого числа точек полосы. Безусловно, для специальных применений возможен и автоматический вариант системы расшифровки полос [18]. Однако система обобщенной расшифровки интерферограмм настолько сложна, что наиболее приемлемым с экономической точки зрения представляется автоматическое измерение в сочетании с визуальной расшифровкой оператором.
10.4.2.6. Интерферометрические измерения в полевых условиях
С помощью голографической интерферометрии можно осуществить много интересных и полезных экспериментов в лабораторных условиях. Однако изучение потоков, теплопередачи, ударных волн и вибраций требует, чтобы эксперименты проводились в менее идеальных условиях. Осложнения, связанные с присутствием внешнего освещения (которое может экспонировать голограмму), наличие пыли (приводящее к порче оптических элементов) и относительная нестабильность оптических элементов, составляющих голо-графическую установку, обязательно должны учитываться при разработке прибора. В настоящее время разработан такой прибор, называемый «голокамерой» или устройством для восстановления голограмм. Механические затворы и фильтры хорошо предохраняют от попадания случайного света, а основательная механическая конструкций гарантирует жесткость оптики. Вообще говоря, полезно заключать опорный и объектный пучки внутри непрозрачных герметичных трубок или мехов, в которых можно как уменьшить влияние турбулентности на интерферограмму, так и обеспечить безопасность персонала от случайного попадания под лазерный пучок.
