Голографический интерферометр Советский патент 1991 года по МПК G01B9/21 

Изобретение относится к оптическому приборостроению, более конкретно к голо- графическим интерферометрам для исследования фазовых неоднородностей, и может найти применение для визуализации потоков в аэрогидромеханике, тепломассопереносе, неразрушающем контроле и аналогичных областях, особенно при исследовании объектов крупных размеров.

Целью изобретения является расширение диапазона размеров исследуемой области объекта за счет устранения экранирования рабочего поля интерферометра.

На фиг.1 и 2 представлены схемы интерферометра с ходом лучей в осветительной и приемной системах соответственно, для общего случая центрированных систем с радиусами разной кривизны сферических зернах и контротражателей.

Интерферометр содержит источник 1 когерентного излучения (лазер), конденсор- микрообъектив 2, точечную диафрагму 3. контротражатель-объектив 4 в осветительной системе, сферические зеркала 5 и 6 в осветительной и приемной системах соответственно, контротражатель-объектив 7 в приемной системе, окуляр 8, блок 9 регистрации голограмм и линзу 10 для сопряжения плоскости изображения центральной зоны с плоскостью голограммы в блоке 9.

Интерферометр работает следующим образом.

Излучение лазера преобразуется кон- денсором-ммкрообъективом 2 в сферическую волну и очищается диафрагмой 3, последовательно отражается с изменением радиуса кривизны от частично прозрачной поверхности контротражателя-объектива 4 и коллимируется зеркалом 5. Отраженная

О

ч сл

Os

о

компонента излучения просвечивает рабочее поле интерферометра коллимирован- ным световым потоком с сечением в виде кольца, центр которого заполнен компонентой излучения, преломленной и сколлими- рованной контротражагелем-объективом 4 Радиус кривизны отражающей поверхности по этого объектива задается конструкцией осветительной системы, радиус Г20 неотражающей поверхности определяется по формуле тонкой линзы

1/fo-(1-nXl/ri()-1/f20),

где f0 d +6, d - расстояние между зеркалом 5 и контротражателем-объективом 4; д- величина выноса фокуса системы; п - показатель преломления материала объектива.

Ход лучей в приемной системе отраженной компоненты излучения обратен рассмотренному. В плоскости окуляра 8 эта компонента образует кольцо с фокусом, совпадающим с фокусом Fnc приемной системы. Для заполнения центра кольца преломленной контротражателем-объективом 7 компонентой излучения фокусное расстояние его принимается равным

fn1 d + д + А ,

где Д - расстояние между фокусом приемной системы и вторым фокусом окуляра, а радиус Пп неотражающей поверхности также определяется по формуле тонкой линзы: 1/fn1 (1-пХ1/Пп - 1/гап), где Г2п - радиус отражающей поверхности,

Для равной освещенности плоскости изображения коэффициенты отражения контротражателей выбираются пропорционально площадям сферических зеркал и контротражателей.

Блок 9 регистрации голограмм содержит элемент для преобразования объектного пучка в опорный, например, диффузным отражателем, расположенным за регистрирующей средой. В этом случае при регистрации голограммы интерферируют

взаимно когерентные компоненты объектного и опорного лучков, чем устраняется разность хода разных зон объектного пучка. Для сопряжения плоскости изображения центральной зоны объектного пучка с плоскостью голограммы введена линза 10.

Преимуществом предложенного интерферометра является большое относительное отверстие сферических зеркал и устранение сферической аберрации при использовании зеркально-линзовых систем Кассегрена-Максутова, контротражающая поверхность менисков в которых выполняется частично прозрачной и дополняется вторым компонентом, расчет которого производится аналогично определению радиусов кривизны в двухзеркальных системах. Приемную часть интерферометра такой системы возможно использовать в качестве телеобъектива.

Формула изобретения

Голографический интерферометр, содержащий источник когерентного излучения, расположенные по ходу излучения конденсор-микрообъектив, осветительную и приемную системы, выполненные в виде сферических зеркал и контротражателей, окуляр и блок регистрации голограмм.о тл ич а ю щи йся тем, что.с целью расширения диапазона размеров исследуемой области объекта, контротражатели выполнены в виде объективов, одна из поверхностей каждого из которых является частично прозрачной, и установлены софокусно с конденсором и окуляром соответственно, а окуляр выполнен бифока- нальным.

Изобретение относится к оптическому приборостроению и может найти применение при исследовании фазовых неодно- родностей методом логарифмической интерферометрии. Целью изобретения является расширение размеров исследуемой области объекта за счет устранения экранирования рабочего поля интерферометра. Излучение от лазера преобразуется конденсором в сферическую волну, которая частично отражается контротражателем, выполненным в виде объектива, и коллими- руется зеркалом осветительной системы. После прохождения рабочей зоны, в которой помещен фазовый объект, излучение попадает в приемную систему, состоящую из зеркала 6 и контротражателя-объектива 7, после которой посредством окуляра 8 оно регистрируется на голограмме в блоке 9. 2 ил.

Фиг. 2