СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ИЗОБРАЖЕНИЙ Российский патент 1995 года по МПК G03H1/32 

Изобретение относится к оптике, в частности к нелинейной оптике и к области динамической голографии и оптической обработки информации.

Известен способ получения оптических изображений в обращенной волне, включающий пропускание светового пучка через транспарант, делительный элемент, различные оптические элементы (линзы, усилители) и направление этого прошедшего пучка на обращающее волновой фронт зеркало. Обращенная волна, проходя в обратном направлении и отразившись от делительного элемента в плоскости, сопряженной плоскости транспаранта, строит его изображение [1]. При этом в силу свойства обращенной волны, компенсировав на обратном пути оптические неоднородности, используемые оптические элементы могут быть невысокого качества.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является способ получения оптических изображений в обращенной волне, включающий деление когерентного светового пучка на объектный и опорный пучки, пропускание объектного пучка через транспарант, делительный элемент, направление прошедшего пучка в нелинейную среду, в которую также направляются две встречные опорные волны [2]. В результате четырехволнового взаимодействия в нелинейной среде образуется обращенная волна, которая, проходя в обратном направлении, отражаясь от делительного элемента в плоскости, оптически сопряженной плоскости транспаранта, строит его изображение.

Известный способ имеет следующий недостаток. Любое реальное обращающее волновой фронт зеркало помимо обращенной компоненты дает некоторую шумовую добавку. Эта дополнительная шумовая волна, проходя в том же направлении, что и обращенная волна, будет накладываться на получаемое изображение, приводя таким образом к его зашумлению, ухудшая его качество, что недопустимо в ряде применений, например, при производстве микросхем.

В предлагаемом способе получения изображений, заключающемся в делении когерентного пучка на опорный и объектный пучки, пропускании объектного пучка через оптический транспарант, делительный элемент, введение его в нелинейную среду одновременно со встречным опорным пучком и размещение экрана в плоскости, оптически сопряженной плоскости транспаранта, экспонировании изображения, объектный пучок через вводом в нелинейную среду пропускают через фазовую пластинку, перемещаемую поперек пучка, а суммарное время экспозиции выбирают большим, чем время изменения спекл-структуры, вызванное перемещением фазовой пластинки. При этом на экране регистрируется изображение, получаемое при различных положениях фазовой пластинки. В этом случае обращенная волна, компенсируя неоднородности фазовой пластинки, строит одно и то же изображение транспаранта, а возникающий спекл-шум при перемещении фазовой пластинки на расстояние, превышающее поперечный размер оптической неоднородности фазовой пластинки, будет иметь различную пространственную структуру и поэтому будет усредняться.

На фиг.1 дана оптическая схема способа получения изображения; на фиг.2 - фотография изображения транспаранта, полученная без наложения изображений; на фиг.3 - фотография транспаранта, полученная положением изображений при перемещении фазовой пластинки.

Световой пучок Не-Cd лазера 1 ( λ= 0,44 мкм) мощностью ≈20 мВт пропускается через полупрозрачное зеркало 2 и далее направляется на транспарант 3. Прошедшее через транспарант излучение проходит делительный элемент 4, собирающую линзу 5, фазовую пластинку 6 и направляется в нелинейную среду 7, в качестве которой используется номинально чистый кристалл ниобита бария - стронция. Отраженный от полупрозрачного зеркала 2 пучок разворачивается зеркалом 8 и направляется в нелинейную среду 7 в качестве первой опорной волны. Телескоп 9, установленный по ходу этого опорного пучка, увеличивал его диаметр для того, чтобы обеспечить в нелинейной среде 7 полное перекрытие опорного и несущего информацию о транспаранте объектного пучков. Прошедший через нелинейную среду 7 опорный пучок пропускается через фоторефрактивный кристалл ниобата бария - стронция 10, разворачивается зеркалами 11, 12 и вновь под некоторым углом вводится в кристалл 10. Такая петлевая схема [3] дает вторую опорную волну, которая автоматически является встречной по отношению к первой опорной волне. В результате четырехволнового взаимодействия в нелинейной среде 7 за времена порядка нескольких секунд возникает обращенная по отношению к объектному пучку волна, которая, проходя через фазовую пластинку 6 и линзу 5, компенсируя их оптические неоднородности после отражения от делительного элемента 4 в плоскости 13, сопряженной плоскости транспаранта 3, строит его изображение. Кроме того, при четырехволновом взаимодействии в нелинейной среде 7 возникает некоторая малая шумовая волна, которая, проходя через фазовую пластинку, без компенсации ее неоднородностей накладывается на получаемое изображение, существенно искажая его (см. фиг.2). На фиг.3 показана фотография изображения транспаранта, полученная наложением изображений при перемещений фазовой пластинки. В частном случае фазовая пластинка перемещаетcя дискретно на расстояние, превышающее поперечный размер неоднородностей фазовой пластинки. Хорошо видно, что спекл-шум, присутствующий на фиг.2, в этом случае уменьшается, приводя к заметному улучшению качества изображения.

Таким образом, способ получения изображений обеспечивает по сравнению с существующими способами улучшение качества изображения за счет уменьшения спекл-шума на нем.

Использование: в нелинейной оптике, в области динамической голографии. Сущность изобретения: предметный пучок пропускают через фазовую пластину, которую устанавливают с возможностью перемещения перед нелинейной средой, а время экспуатации выбирают большим, чем время изменения реализации спекл-структуры, вызванное перемещением фазовой пластинки. 3 ил.

СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ИЗОБРАЖЕНИЙ, включающий деление когерентного светового пучка на объектный и опорный световые пучки, пропускание объектного светового пучка через оптический транспарант, делительный элемент, введение объектного и опорного пучков в нелинейную среду одновременно со встречным опорным пучком, размещение экрана в плоскости, оптически сопряженной с плоскостью транспаранта, экспонирование изображения, отличающийся тем, что объектный световой пучок перед введением в нелинейную среду пропускают через фазовую пластинку, которую перемещают поперек пучка, а суммарное время экспозиции в процессе экспонирования выбирают большим, чем время изменения спекл-структуры, вызванное перемещением фазовой пластинки.