УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАПИСИ ГОЛОГРАФИЧЕСКИХ ИНТЕРФЕРОГРАММ Российский патент 1995 года по МПК G01B21/00 

Изобретение относится к измерительной технике, а именно к двухэкспозиционной голографической интерферометрии, и может быть использовано при исследовании вибраций объектов, в том числе вращающихся, и других процессов.

Известно устройство для записи голографических интерферограмм [1] содержащее оптическую схему записи голограмм, оптически связанную с выходом импульсного лазера, состоящего из оптически связанных, последовательно расположенных задающего генератора, включающего оптически связанные и последовательно установленные активный элемент с блоком запуска и питания и активный затвор с блоком запуска, и лазерных усилителей, блока синхронизации запуска активных элементов и электрооптического затвора с исследуемым объектом. Поскольку оба импульса генерируются лазером в пределах одного импульса накачки активных элементов, то диапазон перестройки временного интервала между двумя экспозициями в известном устройстве ограничен длительностью импульса накачки активных элементов, что ограничивает область применения известного устройства, поскольку при этом не обеспечивается исследование процессов, происходящих за промежуток времени, превышающий длительность импульса накачки активных элементов. Кроме того, длительность каждого из экспонирующих импульсов в известном устройстве составляет десятки наносекунд, что также ограничивает область применения устройства, поскольку при этом не обеспечиваются достаточное быстродействие и запись голограмм объектов, например, с большой скоростью перемещения, в том числе с большой скоростью вращения.

Известно голографическое устройство для измерения вибраций вращающихся объектов [2] содержащее оптическую схему записи голограмм, оптически связанную с выходом импульсного лазера, состоящего из оптически связанных и последовательно установленных активного элемента с блоком запуска и питания и активного затвора с блоком запуска, блока синхронизации запуска активного элемента и электрооптического затвора с фазой вращения объекта.

Поскольку для повторной генерации лазера необходим достаточно большой промежуток времени, определяемый временем повторной накачки активного элемента, то временной интервал между двумя экспозициями в голографическом устройстве также оказывается достаточно большим, что ограничивает область его применения, поскольку не позволяет исследовать процессы, происходящие за более короткий промежуток времени, затрудняет применение устройства даже при наличии низкочастотных помех и приводит к большим погрешностям, связанным с механической нестабильностью оптических элементов.

Кроме того, длительность каждого из экспонирующих импульсов в известном устройстве составляет десятки наносекунд, что ограничивает область применения устройства, поскольку при этом также не обеспечиваются достаточное быстродействие и запись голограмм объектов, например, с большой скоростью перемещения, в том числе с большой скоростью вращения.

Из известных по технической сущности наиболее близким к изобретению является устройство для записи голографических интерферограмм, содержащее оптическую схему записи голограмм, оптически связанную с выходом импульсного лазера, состоящего из резонатора и оптически связанных и последовательно установленных двух групп активных элементов с блоками питания и блоками запуска и активного затвора с блоком включения, блока синхронизации запуска активных элементов и активного затвора, при этом плоскость, определяющая поляризацию излучения одной группы активных элементов, составляет угол α ≃ π/2 плоскостью, определяющей поляризацию излучения второй группы активных элементов.

В известном устройстве [3] так же, как и в устройствах [1,2] длительность каждого из экспонирующих импульсов составляет десятки наносекунд, а временной интервал между двумя экспозициями в сторону малых величин ограничен временем нарастания инверсии населенности в активных элементах после высвечивания первого моноимпульса, что ограничивает область применения устройства, поскольку при этом не обеспечиваются достаточное быстродействие и исследование быстропротекающих процессов, запись голограмм объектов, например, с большой скоростью перемещения, в том числе с большой скоростью вращения. Кроме того, разброс и задержка в развитии моноимпульсов при включении добротности снижает точность синхронизации экспонирующих импульсов с исследуемым процессом, тем самым снижая точность измерений.

Целью изобретения является повышение быстродействия.

Поставленная цель достигается тем, что устройство для записи голографических интерферограмм, содержащее оптическую схему записи голограмм, оптически связанную с выходом импульсного лазера, состоящего из резонатора, оптически связанных и последовательно установленных двух групп активных элементов с блоками питания и блоками запуска, активного затвора с блоком включения, и блока синхронизации запуска активных элементов и активного затвора, плоскость, определяющая поляризацию излучения одной группы активных элементов, составляет угол α ≃ π/2 с плоскостью, определяющей поляризацию излучения второй группы активных элементов, снабжено блоком выключения активного затвора, вход которого электрически связан с одним из выходов блока синхронизации запуска активных элементов и активного затвора, а выход блока выключения активного затвора с активным затвором, блоки включения и выключения активного затвора выполнены со счетным входом, один четных импульсов, а другой нечетных импульсов, в импульсном лазере использован закрытый резонатор, а в качестве выхода импульсного лазера использован анализатор активного затвора, плоскость пропускания которого совпадает с плоскостью, определяющей поляризацию излучения одной из групп активных элементов.

Снабжение устройства блоком выключения активного затвора, вход которого электрически связан с одним из выходов блока синхронизации запуска активных элементов и активного затвора, а выход блока выключения активного затвора с активным затвором, выполнение блоков включения и выключения активного затвора со счетным входом, одного четных импульсов, а другого нечетных, использование в импульсном лазере закрытого резонатора, а в качестве выхода импульсного лазера анализатора активного затвора, плоскость пропускания которого совпадает с плоскостью, определяющей поляризацию одной из групп активных элементов, обеспечивает генерацию двух лазерных импульсов, длительность которых практически на порядок меньше, с временным интервалом между ними, перестраиваемым в широком диапазоне, что повышает быстродействие и расширяет область применения устройства, поскольку при этом обеспечивается запись голограмм объектов с большой скоростью перемещения, в том числе с большой скоростью вращения. Поскольку при этом уменьшаются разброс и задержка развития генерации на выходе лазера, снижающие точность синхронизации лазерного излучения с исследуемым процессом, и снижается влияние процессов, происходящих во время экспонирования, на качество и информативность голограмм, то происходит и повышение точности измерений.

На чертеже дана структурная схема.

Устройство для записи голографических интерферограмм содержит оптическую схему 1 записи голограмм, оптически связанную с выходом импульсного лазера 2, состоящего из оптически связанных и последовательно установленных в закрытом резонаторе, образованном отражателями 3,4, первой группы 5 и второй группы 6 активных элементов с блоками 7, 8 питания и блоками 9, 10 запуска, и активного затвора 11, включающего анализатор 12, с блоком 13 включения и блоком 14 выключения, блок 15 синхронизации запуска с исследуемым объектом 16 групп 5, 6 активных элементов и активного затвора 11. Плоскость, определяющая поляризацию излучения первой группы 5 активных элементов, составляет угол α ≃ π/2 с плоскостью, определяющей поляризацию излучения второй группы 6 активных элементов.

Блок 13 включения активного затвора 11 выполнен со счетным входом нечетных импульсов, блок 14 выключения активного затвора 11 со счетным входом четных импульсов. В качестве выхода импульсного лазера 2 использован анализатор 12 активного затвора 11, плоскость пропускания которого совпадает с плоскостью, определяющей поляризацию первой группы 5 активных элементов.

Оптическая схема 1 голограмм включает опорный и объектный каналы. В объектном канале установлена линза, расширяющая излучение импульсного лазера 2 до размеров исследуемого объекта 16, которым служит стальной диск. Отражателями 3, 4 служат зеркала с диэлекрическим покрытием. В качестве активных элементов 5, 6 использованы рубиновые стержни диаметром 8 мм, длиной активной части 120 мм и с ориентацией оптической оси, близкой к 60^о. Блоками 7, 8 питания активных элементов 5, 6 служат блоки типа "НАКАЧКА 3000М". Схемы внутреннего поджига блоков "НАКАЧКА 3000М" использованы в качестве блоков 9, 10 запуска активных элементов 5, 6.

В качестве активного затвора 11 использован полуволновой электрооптический затвор на основе кристалла КДР Z-среза. Анализатором 12 активного затвора 11 служит призма Глана с полированной боковой гранью, в качестве блока 13 включения активного затвора 11 блок питания БПЗ-2Л. Блок 14 включения активного затвора 11 выполнен в виде коммутатора на базе вакуумного искрового реле ВИР-14, счетные входы блоков 13, 14 включения и выключения активного затвора 11 в виде счетчика с модулем счета К_сч 2 на основе микросхемы КА 155 ИЕ7. Блок 15 синхронизации запуска активных элементов 5, 6 и активного затвора 11 выполнен на базе генераторов Г5-56. Плоскость пропускания анализатора активного затвора 11 совпадает с плоскостью, определяющей поляризацию излучения первой группы 5 активных элементов.

Принцип действия устройства состоит в следующем. В момент, соответствующий определенному состоянию объекта 16, блок 15 синхронизации через блок 9 запуска включает лампы накачки первой группы 5 активных элементов и с задержкой через блок 13 включает активный затвор 11. Поскольку плоскость пропускания (т. е. плоскость, при поляризации излучения в которой последняя проходит через анализатор) анализатора 12 активного затвора 11 совпадает с плоскостью, определяющей поляризацию излучения первой группы 5 активных элементов, то при выключенном активном затворе 11 к моменту его включения в резонаторе лазера 2, образованном отражателями 3, 4, развивается генерация, которая при включении активного затвора 11 выводится через анализатор 12 в направлении исследуемого объекта 16. При этом осуществляется первая экспозиция. Счет нечетных импульсов в этом случае осуществляется путем предварительной подачи на счетный вход блока 13 включения активного затвора 11 одного дополнительного импульса.

Аналогично, когда при определенных задержках в момент, соответствующий требуемому состоянию объекта 16, блок 15 синхронизации через блок 10 запуска включает лампы накачки второй группы 6 активных элементов и через блок 14 выключает активный затвор 11, осуществляется вторая экспозиция. При этом, поскольку плоскость пропускания анализатора 12 активного затвора 11 составляет угол α ≃ π/2 с плоскостью, определяющей поляризацию второй группы 6 активных элементов, то в резонаторе лазера 2, образованном отражателями 3, 4, генерация развивается при включенном активном затворе 11, а при его выключении выводится через анализатор 12 в направлении исследуемого объекта 16.

Таким образом, длительность каждой из экспозиций определяется практически временем двойного обхода излучения по резонатору, т.е. на порядок меньше, а временной интервал между экспозициями в сторону малых величин ограничен практически лишь временем развития генерации после первого переключения активного затвора, т.е. также составляет болеe чем на порядок меньшую величину, что увеличивает быстродействие и расширяет область применения устройства, поскольку при этом обеспечивается исследование более быстропротекающих процессов, запись голограмм объектов с большой скоростью перемещения, в том числе с большой скоростью вращения.

Устройство может быть широко использовано в голографии, голографической интерферометрии, виброметрии, неразрушающем контроле и др.

Изобретение относится к измерительной технике, а именно к двухэкспозиционной голографической интерферометрии, и может быть использовано при исследовании вибраций объектов, в том числе вращающихся и других процессов. Цель изобретения повышение быстродействия за счет уменьшения длительности экспозиций и сокращения временного интервала между эспозициями. Новым в устройстве является введение блока выключения активного затвора, выполнение блоков включения и выключения активного затвора со счетным входом, один четных импульсов, а другой нечетных, использование в импульсном лазере закрытого резонатора, в качестве выхода импульсного лазера анализатора активного затвора, плоскость пропускания которого совпадает с плоскостью, определяющей поляризацию излучения одной из групп активных элементов. 1 ил.

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАПИСИ ГОЛОГРАФИЧЕСКИХ ИНТЕРФЕРОГРАММ, содержащее оптическую схему записи голограмм, оптически связанную с выходом импульсного лазера, состоящего из резонатора, оптически связанных и последовательно установленных групп активных элементов с блоками питания и блоками запуска, активного затвора с блоком включения, и блока синхронизации запуска активных элементов и активного затвора, плоскость, определяющая поляризацию излучения одной группы активных элементов, составляет угол α≃ π/2 с плоскостью, определяющей поляризацию излучения второй группы активных элементов, отличающееся тем, что, с целью повышения быстродействия, оно снабжено блоком выключения активного затвора, вход которого электрически связан с одним из выходов блока синхронизации запуска активных элементов и активного затвора, а выход с активным затвором, блоки включения и выключения активного затвора выполнены со счетным входом, один четных импульсов, а второй нечетных импульсов, в импульсном лазере использован закрытый резонатор, а в качестве выхода импульсного лазера использован анализатор активного затвора, плоскость пропускания которого совпадает с плоскостью, определяющей поляризацию излучения одной из групп активных элементов.