Оптические голографические приборы - Морозов А.М.
ISBN 5-217-00074-0
Скачать (прямая ссылка):
106 зоне объекта. Вторая экспозиция производится на ту же фотопластинку, когда в объектный пучок в рабочую зону помещен исследуемый объект. При обеих экспозициях используется один и тот же опорный пучок. После проявления дважды экспонированная голограмма освещается опорным пучком, при этом одновременно восстанавливаются две волны, причем одна из них характеризует записанный на голограмме объектный пучок с введенной объектом неоднородностью, а другая — объектный пучок без неоднородности. Восстановленные волны могут интерферировать друг с другом. Таким образом, освещение дважды экспонированной голограммы опорным пучком позволяет одновременно восстанавливать две волны, которые проходили через исследуемую зону в разные моменты времени, и наблюдать их интерференцию. Распределение интенсивности в образующейся интерференционной картине этих волн описывается выражением
I=Ia4C1 (І+соБАф),
где а — амплитуда объектного и опорного пучков; с — постоянная регистрирующей среды голограммы (коэффициент пропускания); Аф — изменение фазы объектной волны, вызванное введением исследуемого объекта.
Это соотношение показывает весьма важную особенность метода голографической интерферометрии: распределение интенсивности в восстановленной интерференционной картине не зависит от фазы объектного и опорного пучков. Восстановленная интерференционная картина характеризует распределение фазы, вызванное только исследуемым объектом.
Изображение, восстановленное голограммой, фотографируют, причем на фотопленке одновременно фиксируется резкое изображение исследуемого объекта, помещенного в рабочую зону, и контрастная интерференционная картина.
В случае отсутствия неоднородности (Лф=0; /=4я4с2) световое поле, наблюдаемое в интерферометре, однородно освещено. Введение неоднородности приводит к появлению интерференционных полос, которые характеризуют участки одинаковой оптической разности хода в этой неоднородности.
Предположим, что в рабочую зону поместили плоскопараллельную пластинку перпендикулярно оптической оси интерферометра. Такая пластинка внесет фазовое искажение в объектный пучок, которое можно выразить
соотношением Аф= (2л/к) rid, где А — длина волны
107 источника излучения; п — показатель преломления материала пластинки; d —ее толщина. Если толщина d достаточно хорошо измерена и не изменяется вдоль всей пластины, то Аф будет зависеть только от коэффициента преломления стекла. Следовательно, интерференционная картина, наблюдаемая в голографическом интерферометре, будет характеризовать изменение показателя преломления в оптическом элементе. Если же Yl не изменяется, то интерференционная картина отсутствует. На этом принципе основан контроль однородности оптического стекла. Как известно, свили и пузыри в значительной степени влияют на показатель преломления, и, таким образом, # местах включений на изображении объекта в интерферометре возникнут интерференционные полосы.
Метод обладает высокой чувствительностью. С его помощью обнаруживают фазовую неоднородность стекла, вызывающую изменение показателя преломления Апж
^KT5-KTti.
3. Контроль качества соединения сборных
оптических деталей
Контроль клеевых соединений. В оптическом приборостроении широко используют клеевые соединения элементов при сборке объективов, сложных призм, при изготовлении дифракционных решеток. Качество склейки деталей может в конечном счете определить качество всей оптической системы, на изготовление которой было затрачено значительное количество общественного труда. Поэтому оперативный контроль за процессом склейки элементов также является важной технологической операцией.
Можно выделить две основных причины, вызывающих ухудшение качества оптических элементов при склеивании:
образование фазовой неоднородности, которое вызвано неодинаковой толщиной клеевого слоя, возникновением пузырей и свилей в соединении;
деформация оптических элементов, которая возникает при высыхании клеевого слоя (за счет сил сцепления происходит так называемая усадка слоя), а также при неравномерном нанесении клея на поверхность.
Обе причины являются следствием отклонения от
технологии изготовления деталей. 108 Дефекты первого рода выявляют с помощью методов, описанных в параграфе 2 данной главы.
Рассмотрим применение голографических методов контроля дефектов второго рода на примере склеивания системы из двух прямоугольных пластин. Для этих целей обычно используют метод голографической интерферометрии в реальном времени. Систему из свежесклеенных пластин помещают в схему голографического интерферометра и регистрируют исходное состояние одной из поверхностей пластин на фотопластинке. После ее проявления и установки на прежнее место в реальном времени наблюдают процесс высыхания или полимеризации клея. Если система не деформируется, то через голограмму будет видна «чистая» поверхность пластины без интерференционных полос, в противном случае возникает покрывающая объект интерференционная картина, которая характеризует изгиб склеиваемых элементов. Такой экспресс-контроль позволяет выбрать наиболее правильные, оптимальные режимы склейки, подобрать необходимые материалы и марку клея для снижения деформаций. В целях проведения контроля деформаций при клеевом соединении оптических элементов можно использовать голографический интерферометр, представленный на рис. 43. Если склеиваемые изделия непрозрачны, то оптическую схему для диффузно отражающих объектов собирают на голографическом стенде.
