Оптические голографические приборы - Морозов А.М.
ISBN 5-217-00074-0
Скачать (прямая ссылка):
Аналогичный эффект имеет место, если глаз заменить фотоаппаратом: после проявления на фотоизображении будут наблюдаться спеклы (пятна), которые определяются апертурой объектива. Чем больше апертура, тем тоньше структура спеклов, поскольку диаметр дифракционной картины, создаваемой объективом, убывает с увеличением его апертуры. Но чтобы получить спеклы, совершенно необязательно иметь изображение объекта. Диффузный объект освещаемый лазером, создает с пекл-структуру во всем пространстве, которое его окружает. Достаточно поместить фотопластинку на каком-нибудь расстоянии от объекта, и на ней будут зарегистрированы спеклы. 32 Если снять голограмму объекта, то спеклы будут наблюдаться и в восстановленном изображении, что в значительной степени снижает его качество, подобно высокой зернистости в фотографии. Поэтому специалисты работали над тем, как устранить спеклы. Но вскоре было замечено, что спекл-эффект можно успешно использовать для создания новых методов измерений.
Спекл-интерферометрия, также как и голографическая* интерферометрия, где для освещения обычно используют лазерные источники, позволяет измерять смещения (статические и динамические) и исследовать форму оптически грубой поверхности с чувствительностью порядка длины волны света. Поэтому новые интерферометрические методы можно рассматривать как перенос методов классической интерферометрии на широкий класс объектов и систем, которые находились ранее за их пределами. Спекл-интерферометрия развивалась на принципах голографической интерферометрии и базируется на спекл-эффекте, который приводит к формированию случайной интерференционной картины, наблюдаемой при рассеянии когерентного света на оптически грубой поверхности.
Если проводить общую классификацию, то в спекл-интерферометрии можно выделить два основных метода: корреляционную спекл-интерферометрию и спекл-фото-графию. В каждом из этих методов оптически шероховатая поверхность регистрируется в начальном положении и смещенном относительно него, затем анализируется картина интерференционных полос. Отличия метода спекл-фото-графии от корреляционной спекл-интерферометрии заключаются в возможности изменения чувствительности к значению смещения и в отсутствии опорного пучка при фотозаписи.
Меняя способ регистрации и наблюдения интерференционной картины, можно добиться, чтобы расстояние между полосами зависело от локальных смещений поверхности.
Первый из выделенных выше методов — корреляционная спекл-интерферометрия— представляет собой измерительный метод, в котором происходит когерентное сложение (интерференция) поля, имеющего спекл-структуру, с плоской опорной волной или с другим полем, имеющим спекл-стр^ктуру. Чувствительность этого метода сравнима с чувствительностью голографической интерферометрии.
Развитие методов спекл-интерферометрии показало, что чувствительная к смещениям картина интерференционных
2 — Зак. 1207 ^ полос может быть получена с помощью фотографии спеклов без опорного пучка. Это важное открытие в настоящее время легло в основу целого ряда методик для измерения разнообразных типов смещений и качества поверхности объектов. В нашей классификации совокупность этих методик названа спекл-фотографией.
В методе спекл-фотографии предмет освещается единственным световым пучком. Часть пучка, рассеянного поверхностью предмета, собирается с помощью линзы на фотопластинку. Фотозапись на эту пластинку осуществляется дважды: до смещения предмета и после смещения.
Плоскость записи может совпадать с плоскостью изображения предмета, может лежать в фокальной плоскости линзы либо в какой-либо промежуточной плоскости (несфокусированные спеклы). Картины спеклов, записанные в плоскости изображения, приводят к появлению системы интерференционных полос, чувствительных к смещениям в плоскости предмета.
Главное преимущество метода состоит в простоте оптической схемы и относительной легкости представления и интерпретации результатов. Требования к механической стабильности зачительно менее жесткие, чем при голографической интерферометрии. Чувствительность метода можно варьировать в процессе считывания информации, и она в большинстве случаев меньше, чем для голографической интерферометрии.
Глава 11
ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ ПРОВЕДЕНИЯ ГОЛОГРАФИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ
Несмотря на простоту исходной концепции голографии — фотографирование без оптики, получить голограмму без соответствующего оптического оборудования не представляется возможным. При этом оказывается, что манипулировать оптическими компонентами реальной голографической схемы гораздо труднее, чем ее математической моделью, а на теоретические возможности голографии накладывают свои ограничения условия эксперимента.
34 э К основному оборудованию, необходимому для получения голограмм, относятся: стол или оптическая скамья, на которой собирают детали голографической установки; источник когерентного света (лазер); полупрозрачное стекло или зеркало, позволяющее делить лазерный пучок На опорный и пучок, освещающий объект; фотопластинка И, конечно, сам объект. Как правило, нельзя обойтись и без Дополнительных деталей — линз, отражающих зеркал, црнзм, диафрагм, которые позволяют вносить необходимые Изменения в геометрию схемы.
