Оптическая голография - Априль Ж.
Скачать (прямая ссылка):
10.4.2.7. Заключительные замечания
В тех областях применения, где для визуализации прозрачных сред необходима работа голографических систем в полевых условиях, можно получить удовлетворительные результаты при условии, что компоненты эксперимента подверглись тщательному рассмотрению. Если соответствующие зеркала и окна обеспечивают оптический доступ к области исследуемого объекта, то при правильной конструкции и герметизации оптических элементов гарантируется стабильность и нечувствительность к случайной засветке и загрязнениям. Даже если конструкция оптического устройства удовлетворительная, необходимо провести вычисления, для того чтобы получить условия согласования и синхронизации экспозиции и изучаемого явления. Учитывая эти моменты, можно считать, что интерферомет-рические наблюдения можно организовать даже в крайне неблаго- 10.4. Голографическая интерфером етрия
525
приятных условиях Ot исследований каскадных потоков вблизи турбин до изучения сгорания горючего в реактивных двигателях и ракетах.
10.4.3. Интерферометрия трехмерных диффузных объектов
Как мы показали выше, голографическая интерферометрия очень удобна и полезна при изучении прозрачных сред, поскольку она расширяет возможности классической интерферометрии. В деле же изучения трехмерных диффузных объектов голографическая интерферометрия совершила настоящий переворот; она позволяет выполнять измерения, которые в классической интерферометрии представляются невозможными. Стали доступными измерения не только поверхностей, неровность которых приводила к их абсолютной непригодности для исследования их средствами обычной оптики, но даже и таких поверхностей, глубина рельефа которых не допускает точных измерений из-за ограниченной глубины фокуса обычной оптики. Голографическая интерферометрия позволяет получать также информацию о временном течении процесса, добавляя еще одно измерение при изучении процессов вибраций и деформаций [18, 33—35]. К счастью, методы реализации таких устройств не более сложны, чем в обычной голографии. Принципиальные отличия состоят в необходимости возбуждения объекта и синхронизации источника света. Расшифровку интерферограммы, как и в случае прозрачных сред, можно успешно осуществлять либо качественно, либо количественно. В последнем случае для получения оптимальных результатов желательно использовать усовершенствованные методы преобразования данных.
10.4.3.1. Геометрия схемы устройств в интерферометрии трехмерных объектов
Голографическая интерферометрия не требует особого расположения оптических элементов, отличающегося от используемого в изобразительной голографии. Прежде всего нужно получать высококачественные голограммы объекта в невозбужденном состоянии и в состоянии, характеризуемом статической деформацией или динамической деформацией при вибрациях. Типичный интерферометр для наших экспериментов, как и в случае получения любой голограммы, включает в себя светоделитель, расщепляющий лазерный пучок на опорный и объектный. Вообще говоря, поскольку исследуемые объекты не имеют высокой отражательной способности, лишь небольшая часть света от объекта достигнет голограммы из-за потерь на поглощение и рассеяние объектом. В связи с этим по возможности преобладающую часть исходного лазерного света (не ме- 526 Гл. , 10. Области применения
нее 90%) следует направить в объектный пучок, чтобы он как можно меньше ослабился за счет опорного пучка.
Поскольку экспериментатор обычно пытается исследовать объект как можно больших размеров, насколько это допускает мощность лазера, то с учетом потерь света на рассеяние предпочтительно иметь такие устройства, которые возвращают максимум света от объекта. Это означает, что необходимо стараться располагать объект как можно ближе к плоскости голограммы, чтобы уменьшить потери интенсивности, которая обратно пропорциональна квадрату расстояния от объекта, а также располагать освещающий пучок таким образом, чтобы он не освещал ничего, кроме объекта. Важную роль играет также однородность освещения, особенно для экспериментов с усреднением по времени, в связи с тем, что контраст полос уменьшается с ростом амплитуд вибрации. Видность улучшается, если те участки, которые вибрируют с наибольшей амплитудой, освещать с большей интенсивностью, чем стационарные. Огромные участки очень трудно однородно освещать пучком с гауссовым распределением интенсивности, которое характерно для большинства лазеров. Спадание интенсивности на периферии гауссовых пучков можно частично компенсировать, используя линзу с большой сферической аберрацией, за которой на пути объектного пучка помещается точечная диафрагма, играющая роль пространственного фильтра [17]. Короткофокусная конденсорная линза, обращенная наиболее выпуклой стороной к точечной диафрагме, весьма эффективно сглаживает пучок с гауссовым распределением интенсивности.
Большое значение имеет также сохранение света, несущего информацию об объекте. С этой целью желательно так подготовить поверхность объекта, чтобы гарантировать возвращение максимальной доли света на голограмму. Если это возможно, то бывает очень полезно покрасить поверхность. Можно добиться хороших результатов, если покрыть объект слоем металлической алюминиевой краски, а затем вторым слоем белой краски. Эта операция создает хороший баланс между зеркальным и диффузным отражением и не влечет за собой деполяризацию лазерного света, которая происходит в случае чисто диффузной поверхности. Важно помнить, что деполяризация объектного пучка является не менее важным разрушающим фактором, чем отражение, поскольку на голограмме записывается только та составляющая объектного пучка, поляризация которой совпадает с поляризацией опорного пучка.
