Способ интерференционных измерений Советский патент 1985 года по МПК G01B9/25 

Изобретение относится к интерференционным измерениям и предназначено для исследования быстропротекающих процессов.

Целью изобретения является расширение временного диапазона интерференционных измерений исследуемого объекта в пикосекундную область

На чертеже показана принципиальная оптическая схема получения интер- 0 Для ферограммы протяженного объекта согласно предложенному способу. Оптическая схема содержит лазер и расположенные последовательно по ходу его излучения коллиматор 2, линию задержки, состоящую из полупрозрачных зеркал 3 и 4, зеркал 5 и 6, линз 7, 8 и тонкой полуволново пластинки 9 о Затем располагают иссл дуемьш объект 10. В схеме имеется также приемная часть, состоящая из анализатора 11, объектива 12 и свет чувствительной среды 13, Способ осуществляют следующим образом. Исследуемый объект 10 освещают через коллиматор 2 одиночным лзанейн поляризованным импульсом от лазера Операцию освещения исследуемого объ екта импульсным лазерным излучением в фиксированные моменты времени Т и Tj осуществляют с помощью оптичес кой линии задержки, образованн(зй полупрозрачными зеркалами 3, 4 и зе калами 5 и 6. Перед регистрацией интерференционной картины ПРОИЗВОДЯТ совмещение во времени волновых полей путем задержки первого из них на величину ,определяемую разностью фиксирсванньпс моментов време ни, для чего использзтот ту же самую оптическую линию задержки, которую отраженное от исследуемого объекта излучение проходит в обратном напра лении. Повторное использование одной 45 и той же линии задержки позволяет автоматически выровнять оптические пути интерферирующих : , волновых полей. Для того, чтобы интерференционная картина несла только полезнзпо информацию об изменении исследуемого объекта, одновременно с совмещением во времени волновых полей выравнивают их масштаб и кривизну, для: чего применяют линзы 7 и 8, оптически сов мещающие входную и выходную плоскости линии задержки. Объективом 12 фокусируют изображение исследуемого

объекта на светочувствительную среду 13 , предназначенную для регистрации интерференционной картины. Кроме волновых полей, оптические пути которых выровнены, на регистрирующую среду попадают также еще два волновых поля, одно из которых ни разу не прошло оптическую линию задержки, а другое прошпо ее дважды. повьшёния контраста интерференционной картины двум последним волновым полям необходимо прекратить доступ к светочувствительной среде, что можно осуществить, применяя, {например, развязку по поляризации. Для этого в оптическую лирию задержки вводят тонкую полуволновую пластинку 9, изменяюп1ую поляризацию . прошедшегочерез нее излучения на ортогональную. Анализатор 11, расположенный перед объективом 12, настроен таким образом, что пропускает только те волновые поля, которые один раз прошли оптическую линию задержки, а остальные отсекает. Сравним возможности способа-прототипа и предложенного способа в исследовании процессов пикосекундной Длительности. Длина когерентности излут1ения пикосекундного лазера составляет около 30 мкм и, таким образом, теоретически максимально возможная глубина исследуемой сцены составляет около 15 мкм, при условии идеальной параллельности объекта и светочувствительной среды, при исследовании сверхбыстропротекающих процессов такая юстировка взаимного положения объекта и сбеточувствительной среды, на которую регистрируется голограмма, практически невозможна, т.е. становит ся невозможным получение голограммы и, следовательно, применение методов голографической интерферометрии. Для предложенного способа глубина сцены или протяженность объекта, интерфе- рограмму которых.требуется получить, определяется глубиной резкости объ- ектива и частотой интерференционных полос, фотографируемых в реальном времени. Из голографической интерферометрии обычные объективы позволяют фотографировать йнтерферограммы на восстановленных изображениях объектов, протяженность которых по глубине достигает десятков сантиметров. Таким образом, становятся возможными

интерференционные измерения изменений исследуемого объекта в пикосекундном временном диапазоне.

Экспериментальная проверка предлагаемого способа производилась на основе аналогии между излучением пикосекунднрго импульсного лазера и обычного теплового источника, работающего в непрерьшном режиме, длины когерентности которых совпадают.

В качестве источника была выбрана ртутная лампа ДРШ-250, длина когерентности излучения которой после прохождения через зеленый светофильтр составляет несколько десятков мкм. Деформация объекта иммитировалась незначительной разъюстировкой оптической схемы, достигаемой смещением линзы 7 или 8, что приводило к наложению на выходе схемы двух изображений

с несколько отличающимися масштабами и соответственно к образова|гаю интерференционной картины.

Предложенный способ позволяет получать и киноинтерферограмму исследуемого процесса. Для этого в качестве освещакнцего источника следует применять лазер, последовательно излучающий серию импульсов, а для регистрации интерферограммы - восползоваться скоростным фоторегистрато- ромо Способ работоспособен также при исследовании лазерных импульсов с длительностью порядка долей пикосекунды, а для более коротких импульсов его работоспособность может быть определена в результате дальнейших исследований таутохронных свойств оптических элементов устройств, реализзпощих данный способ,

СПОСОБ ИНТЕРФЕРЕНЦИОННЫХ ИЗМЕРЕНИЙ, заклкгчающийся в том, что освещают исследуемьй объект лазерным излучением в различные фиксированные моменты времени Т и Т. и регистрируют интерференционную картину рассеянных объектом полей, по которой судят об изменении объекта, отличающийся тем, что, с целью расширения временного диапазона интерференционных измерений в пикосекундную область, для освещения объекта используют один световой импульс с временной задержкой, регистрируют интерференционную картину, полученную при совмещений во времени волновых полей путем задержки первого из них на величину , и одновременно i оптически выравнивают кривизну и масштаб волнового фронта интерфериру(П ницих волновых полей.