Фоторефрактивные кристаллы в когерентной оптике - Петров М.П.
Скачать (прямая ссылка):
В несколько измененном виде принцип интерферометрии в реальном времени был использован также в работе [9.9] для наблюдения прозрачных объектов. В отличие от традиционной схемы (рис. 9.2) с голограммы с помощью встречного плоского опорного пучка восстанавливалась обращенная предметная волна, которая далее повторно проходила через контролируемый объект. Изменения в фазовом рельефе последнего проявлялись в виде полос на картине интерференции между указанной волной и исходной плоской волной,
.212
используемой ранее для освещения объекта при записи его голограммы.
Эксперименты проводились на длине волны аргонового лазера (X = 514 нм) с кристаллами BSO толщиной d « 3 мм. При голографической записи во внешнем постоянном поле Е0 т 6 кВ-см-1 эффективность голограммы при ее считывании встречнонаправленным пучком света составляла т) « Ю-3. Характерное время ее записи при /0 « 50 мВт-см-2 и Л-1 = 200 мм-1 достигало примерно 40 мс, темновое время хранения составляло около 1 ч.
9.1.3. Двухдлинноволновая голографическая интерферометрия
В отличие от рассмотренных выше данная методика предназначена для контроля рельефа поверхности и точности позиционирования наблюдаемых объектов. Интерферограмма здесь также двухэкспозиционная, однако голограммы записываются не в разные моменты времени, а на разных длинах волн Аа и близких по величине 1?^ — %21 <С ^.2 (рис. 9.3, а). Восстановление интерферо-грамм осуществляется на одной из длин волн или В результате интерференции двух волновых фронтов, восстанавливаемых с двух указанных голограмм, происходит сравнение фазовых рельефов одного и того же объекта, но взятых в разном масштабе. Восстановленное изображение будет покрыто системой полос, отвечающих рельефу поверхности: центр каждой светлой или темной полосы отвечает точкам, залегающим на одинаковой глубине относительно плоского волнового фронта, освещающего объект. Переход с одной темной полосы на рядом лежащую означает смещение по глубине объекта на величину
Основные особенности использования ФРК в данной методике не отличаются от перечисленных выше для двухэкспозиционной голографической интерферометрии. На рис. 9.3, б приведен результат восстановления двухволновой голографической интерферограммы поверхности монеты, записанной в BSO с помощью криптонового лазера (^ = 521 нм, = 531 нм, Ah « 13.9 мкм) [9.10].
9.1.4. Голографическая интерферометрия с усреднением
во времени
Данная методика применяется для контроля пространственного распределения амплитуды колебания вибрирующих объектов. Голограмма в этом случае записывается в течение достаточно длительного отрезка времени At /-1, где f — частота вибрации тестируемого объекта. При воспроизведении подобной «усредненной» по времени голограммы восстанавливается изображение исходного объекта,
213
Рис. 9.3. Схема установки для двухдлинноволновой голографической интерферометрии диффузно рассеивающих объектов (а) и пример двухдлинноволновой интер-ферограммы рельефа монеты (б, в).
А г (Хь Х2) — освещающий световой пучок, I — наблюдаемый объект, 2 — образец ФРК,. 3 — светоделитель, 4 — выходная плоскость.
покрытое системой полос разной яркости. Наиболее яркие полосы на восстановленном изображении отвечают линиям нулевых колебаний (узловым линиям) на картине распределения колебаний по объекту. Очевидно, что для этих областей голографическая запись протекает оптимальным образом, поскольку отвечающие им интерференционные структуры, записываемые на голограмме в течение времени At, оказываются неподвижными.
Те же компоненты интерференционной картины, которые отвечают вибрирующим участкам объекта, меняют свою фазировку в соответствии с законом
где б (г) — амплитуда колебаний в данной точке вдоль направления наибольшей чувствительности [9.2]. Средний (по промежутку вре-
214
(9.2>
мени At f-1) контраст такой картины, а следовательно, амплитуда соответствующей компоненты записываемой голограммы спадает как
В результате яркость восстановленного с голограммы изображения оказывается промодулированной по этому же закону, что и позволяет получить информацию о пространственном распределении амплитуды колебаний.
Использование ФРК в схеме голографической интерферометрии с усреднением во времени для целей голографической виброметрии оказывается наиболее естественным. В данном случае возможность непосредственного восстановления голограммы в процессе ее записи в ФРК представляется важнейшим достоинством. Оно позволяет непрерывным образом визуально (или на экране монитора) контролировать изменение пространственного распределения амплитуды колебаний по объекту при изменении частоты возбуждения f ее интенсивности, а также других факторов: температуры, внешней нагрузки, изменений в конструкции и т. д. Отметим, что характерным временем усреднения At при подобной непрерывной методике является время записи-стирания голограммы в ФРК — tsc.
Предложено по крайней мере несколько методов восстановления усредненных во времени голограмм, формируемых в ФРК непрерывным образом. Первый из них заключается в использовании дополнительной считывающей голограмму световой волны R2, распространяющейся строго навстречу плоской опорной волне Ri, участвующей в записи голограммы (рис. 9.4, а) [9.7, 9.11, 9.12], что фактически означает переход к геометрии 4-волнового взаимодействия. Восстановленная световая волна 5а является комплексно-сопряженной по отношению к записываемой сигнальной волне Si и поэтому формирует действительное изображение объекта. Для пространственного разнесения объекта и его восстановленного изображения используется полупрозрачное зеркало, помещенное между голографируемым объектом и фоторефрактивным образцом.
