Фоторефрактивные кристаллы в когерентной оптике - Петров М.П.
Скачать (прямая ссылка):
Дешифровка результирующей интерферограммы, т. е. выявление реальных изменений, происшедших с объектом, представляет собой отдельную и зачастую весьма сложную задачу [9.2]. Несколько упрощая, можно говорить, что в случае отражающего объекта светлые полосы на восстановленном изображении локализованы на тех его участках, которые либо совсем не сместились, либо сместились на величины, кратные К/2, вдоль так называемых направлений максимальной чувствительности (рис. 9.1). Темные же полосы при. этом отвечают участкам, сместившимся на расстояние А,/4 (21 + 1)
(I — любое целое число), где наблюдается когерентное вычитание амплитуд волновых полей, восстановленных с двух последовательно записанных голограмм.
Двухэкспозиционные интерферограммы тепловых потоков над работающей радиоэлектронной схемой и прозрачных пластмассовых моделей под нагрузкой (рис. 9.1, б, в) были получены в [9.6, 9.7] при использовании кристалла BSO. Запись интерферограмм осуществлялась во внешнем постоянном поле Е0 = 6 кВ-см-1 на голубойг линии (А, = 488 нм) аргонового лазера. При использовании оптимизированной толщины кристалла d — а-1 « 0.3 см (а — коэффициент оптического поглощения) типичная величина дифракционной эффективности голограмм — rj 2 -10-2. Для интенсивности записывающего света на кристалле /0 13 мВт-см-2 полное время цикла за-
писи-считывания-стирания интерферограммы было не более 0.1 с.
14 М. П. Петров и др.
209
Важнейшей особенностью ФРК, которую необходимо учитывать в подобных экспериментах, является динамический характер записываемых голограмм. Считывание подобной двухэкспозиционной голограммы опорным пучком на той же длине волны неизбежно приведет к ее оптическому стиранию. Поэтому для удлинения времени наблюдения восстановленного изображения требуется либо ослабление интенсивности считывающего пучка, либо использование записи телевизионного изображения [9.6].
Стирающее воздействие сказывается не только в процессе считывания, но и в течение записи второй из голограмм. Стиранию в данном случае подвергается первая ранее записанная голограмма. Поэтому для достижения максимального контраста интерференционных полос первая голограмма должна записываться до амплитуды, примерно в два раза большей, чем вторая. При работе на начальном участке записи, где амплитуда голограммы в ФРК пропорциональна времени записи, это фактически означает примерно удвоенную величину экспозиции при записи первой голограммы [9.6, 9.7].
9.1.2. Голографическая интерферометрия в реальном времени
При использовании данной методики производится импульсная запись одной-единственной голограммы наблюдаемого объекта в некоторый начальный момент времени t0. Далее проводится наблюдение объекта, освещаемого исходным световым пучком, через голограмму, освещаемую опорной волной (рис. 9.2). В результате за плоскостью голограммы происходит интерференция реальной объектной волны, отраженной или прошедшей через объект в данный момент времени t, и восстановленной с голограммы волны, отвечающей состоянию объекта в момент времени t0. Аналогично случаю двухэкспозиционной голограммы, наблюдатель видит объект, покрытый сетью интерференционных полос, которые отражают разницу между состояниями объекта в моменты времени t0 и t. Очевидно, что при наличии устойчивой голограммы и неизменных усло-
210
Рис. 9.1. Схема установки для двухэкспозиционной голографической интерферометрии прозрачных объектов (а) и типичные двухэкспозиционные голографические-интерферограммы прозрачных объектов, полученные в [9.6, 9.7 ] при записи в кри-
сталлах BSO (б, в).
1 — лазер, 2 — светоделитель, 3 — наблюдаемый объект, 4 — образец ФРК, 5 — проекты^ рующая лннза, 6 — виднкон, 7 — монитор.
14*
21Ь
а
Рис. 9.2. Схема установки для получения голографических интерферограмм прозрачных объектов в «реальном времени» [9.8].
1 — навлюдаемый объект, 2 — образец ФРК, 3 — выходная плоскость; пунктирные линии показывают световой пучок, восстановленный с голограммы.
виях ее (а также объекта) освещения имеется возможность наблюдать непрерывные изменения состояния объекта во времени, с чем и связано название метода.
Использование ФРК как фоточувствительной среды не позволяет реализовать данную методику голографической интерферометрии в чистом виде. Действительно, непрерывное восстановление голограммы, записанной в ФРК, рано или поздно приведет к стиранию ее исходного состояния, что, естественно, накладывает ограничения на максимально возможную длительность наблюдения за объектом. Более того, при одновременном распространении через ФРК объектной волны в его объеме при отсутствии специальных мер предосторожности будут дополнительно записываться голограммы всего набора состояний за время наблюдения объекта через голограмму.
Тем не менее эта методика проще и быстрее, чем двухэкспозиционная, и в ряде случаев может с успехом применяться на практике. В работе [9.8] представлен результат ее использования для контроля фазовой однородности прозрачных пластин. Для записи динамической голограммы на длине волны гелий-неонового лазера X = = 633 нм в данном случае использовался ФРК Bi12TiO20 (ВТО) во внешнем знакопеременном поле с амплитудой Е^ « 10 кВ-см-1. При суммарной световой мощности Р0 « 1 мВт на площадке ФРК, примерно равной 1 мм2, полное время цикла записи голограммы не превосходило приблизительно 1 с.
