Лазерное интерферометрическое устройство для определения нелинейности показателя преломления оптических сред Советский патент 1986 года по МПК G01N21/45 

1

Изобретение относится к технике измерений физических свойств веществ и может быть использовано в оптической промьшленности для аттестации оптических сред по коэффициенту нелинейности показателя преломления .

Цель изобретения - повьпиение чувствительности устройства путем увеличения контраста интерференционной картины.

На чертеже изображена оптическая схема устройства.

На схеме обозначены лазер 1, полупрозрачное зеркало 2, полупрозрачные делители 3 и 4, отражатели 5 и 6, фотоприемник 7 и исследуемый образец 8.

Отражатели и делители могут быть выполнены в виде лазерных зеркал, фотоприемник - в виде скоростного фоторегистратора типа АГАТ-СФ, лазер - в виде генератора ультракоротких све- .товых импульсов типа ЛИ-С801.

Устройство работает следующим образом.

30

35

40

Исследуемьм образец 8 устанавливают между полупрозрачным зеркалом 2 и полупрозрачным делителем 3, оптически связанным с лазером 1. Мощный импульс излучения ультракороткой длительности направляют на полупрозрачное зеркало 2. После отражения от не- го световой импульс падает на полу- прозрачньй делитель 3 и частично отражается; другая часть импульса падает на отражатель 5. Отраженные от делителя и отражателя различающиеся по интенсивности импульсы направляют в исследуемый образец по одному и тому же оптическому пути. При прохождении образца фазовые фронты разделенных во времени световых пучков получают нелинейный набег 5 определяемый интен-

сивностью импульса и нелинейным показателем преломления оптической среды. После отражения от второго полупроз- рачного делителя 4 и второго отражателя 6 разделенные световые импуль;-сы совмещаются. Между ними возникает .интерференция, картина.которой регистрируется фотоприемником 7. По изгибу интерференционных полос, воз никающему в результате различия нелинейных набегов фаз световых импуль- .сов при их прохождении исследуемой оптической среды, судят о нелинейносJQ

55

257475

ти показателя преломления зтой среды.

Устройство представляет собой двухлучевой интерферометр с фотоприемником для регистрации интерференционной картины, обеспечивающий совмещение оптических трактов интерферирую- ющих световых пучков. При этом устраняется снижение контраста интерференционной картины. Контраст интерференционной картины двух световых пучков можно определить по формуле

10

V .() т + т

i ( -L

где V - контраст;

I,, 1 - интенсивности световых пучков;Я,, (2 набеги фазы, связанные с

дифракцией и рассеянием света на оптических неоднород- ностях схемы.

Равенство uCf, uff а следовательно, и максимальный контраст получаемого изображения могут быть достигнуты лишь при совпадении оптических трактов интерферирующих световых пучков, так как при совмещении оптических трактов вносимые схемой фазовые искажения световых пучков-также совг, падают. В известных лазерных интер- фёрометрических- устройствах, предназначенных главным образом для измерения .линейнорптических характеристик исследуемых образцов, повьппение контраста интерференционной картины путем пространственного совмещения а устройстве оптических трактов интерферирующих световых пучков неосущест- вимо. В устройстве, предназначенном для определения нелинейности преломления исследуемых оптических сред, требующего использования ультракоротких лазерных импульсов, допускается пространственное совмещение интерферирующих световых пучков при условии разведения их во времени.

Установленные перпендикулярно опJQ тической оси на расстоянии

друг от друга оптически связанные с выходом лазерного источника полупрозрачный делитель и отражатель представляют собой оптическую структуру, после прохождения которой падающий . на нее световой импульс разделяется на два импульса в общем случае различной интенсивности, распространяюна величину и t

3I

щиеся в пространстве по одному и тому же оптическому пути и сдвинутые во времени друг относительно друга

.2|

с

Посредством формирования в устройстве второй оптической структуры, состоящей также из установленных на расстоянии друг от друга отража- теля и полупрозрачного делителя, и ее оптической связи, например, через полупрозрачное зеркало с первой структурой достигается сведение интерферирующих световых импульсов во времени и локализация на входе фотоприемника картины интерференции, контраст которой по сравнению с прототипом повышен.

Формула изобретения 20

Лазерное интерферометрическое устройство для определения нелинейности показателя преломления оптичес- -КИХ- Сред,, содержащее полупрозрачное 25

7

п

Редактор А.Огар

Составитель С.Голубев Техред Л.Сердюкова

Заказ 4908/39 . Тираж 778.Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г.Ужгород, ул.Проектная, 4

574754

зеркало, размещенное между двумя оптически связанными отражателями, установленными перпендикулярно оптической оси, один из которых через 5 полупрозрачное зеркало оптически связан с выходом лазера, а другой через полупрозрачное зеркало оптически связан с входом фотоприемника, отличающееся тем, что,

0 с целью повышения чувствительности устройства путем повьшения конуграста интерференционной картины, в него дополнительно введены два полупрозрачных делителя, каждый из которых

5 установлен между полупрозрачным зерг; 5калом и отражателем перпендикулярно оптической оси на расстоянии t от ограничителя, определяемом из соотношения :

Е , 1 2

где с - скорость света;

t - длительность импульса излучения лазера.

Корректор М.Самборская

Изобретение относится к технике измерений физических свойств веществ и может быть использовано в оптической промышленности для аттестации оптических сред по коэффициенту нелинейности показателя преломления. С целью повышения чувствительности интерферометра путем повышения контраста формируемой в нем интерференционной картины перед каждым отражателем перпендикулярно оптической ; оси установлен полупрозрачный делитель на расстоянии , определяемом из соотношения сС/2, где с - скорость света, 1 - длительность импульса излучения лазера. 1 ил. i W С