Способ записи голограмм и голографических интерферограмм, и устройство для его осуществления Советский патент 1992 года по МПК G03H1/04 G01B9/21 

Изобретение относится к голографиче- ской технике, в частности к многоэкспозиционной голографии и топографической интерферометрии.

Известны способ записи голограмм и голографических интерферограмм и устройство для его осуществления. Известен способ заключается в том, что экспонирование регистрирующей среды осуществляют при подаче на нее опорного лазерного излучения в схеме голографирования и освещении объекта излучением лазера, жестко скрепленного с регистрирующей средой и схемой голографирования с помощью основания с амортизирующим блоком в виде сообщающихся воздушных подушек

Известное устройство содержит последовательно расположенные и оптически

связанные лазер и схему голографирования, включающую опорный и объектный каналы, жестко скрепленные между собой и с регистрирующей средой с помощью основания с амортизирующим блоком в виде сообщающихся воздушных подушек.

Недостатком известных способа и устройства является то, что амортизация с помощью сообщающихся воздушных подушек обеспечивает лишь защиту голографических установок от низкочастотных колебаний как целого, но такая защита малоэффективна от взаимных смещений элементов этих установок, которые приводят к существенному снижению контраста и дифракционной эффективности голографических интерферограмм и в общем случае а

ел

ю ел

к искажению информации о деформациях объекта.

Известен также способ записи голограмм и топографических интерферограмм заключающийся в том, что экспонирование регистрирующей среды осуществляют при подаче на нее опорного лазерного излучения в схеме голографирования, и освещении объекта изл уче нием лазера, жестко скрепленного с регистрирующей средой и схемой голографирования с помощью основания с амортизирующим блоком в виде пружин и демпферов вязкого трения.

Известно устройство для осуществления данного способа, содержащее последо- вателько расположенные и оптически связанные лазер и схему голографирования, включающую опорный и объектный каналы, жестко скрепленные между собой и с регистрирующей средой с помощью основа- ния с амортизирующим блоком в виде пружин и демпферов вязкого трения.

Недостатком известных способа и устройства является то, что амортизация с помощью пружин и демпферов вязкого трения также малоэффективна при защите гологра- фической установки от взаимных смещений ее элементов, приводящих к снижению контраста и дифракционной эффективности голографических интерферограмм.

Наиболее близкими к предлагаемому являются способ записи голограмм и голо- графических интерферограмм, и устройство для его осуществпения.Известный способ заключается в том, что экспонируют регист- рируюшую среду интерференционной картиной, образованной совмещением предметного и опорного пучков, причем предметный пучок формируют из дважды усиленного лазерного излучения, которое пе- реотражают на объект с помощью призмы полного внутреннего отражения, при этом все элементы, формирующие пучки, жестко связаны с регистрирующей средой и лазером,

Известное устройство содержит оптически связанные задающий лазерный генератор, лазерные усилители, отражатель, выполненный в виде зеркала с диэлектрическим покрытием, опорный и предметный ка- налы, оси которых совмещены под углом на регистрирующей среде, при этом лазерные усилители жестко связаны с регистрирующей средой и задающим лазерным генератором.

Недостатком известных способа и устройства является то, что в них также не обеспечивается защита от взаимных смещений элементов, входящих в голографиче- скую установку, которые приводят к

снижению контраста и дифракционной эффективности голографических интерферограмм. Особенно это сказывается при голографировании крупногабаритных объектов, когда в качестве мощных источников когерентного излучения используются импульсные лазеры с усилительными каскадами, и разряд импульсных ламп накачки является одним из источников таких возмущений, Кроме того, что при этом возрастают требования к жесткости крепления элементов голографической установки, резко увеличивается ее вес и габариты.

Цель изобретения - повышение контраста, дифракционной эффективности и снижения требований к жесткости крепления элементов голографической установки.

Указанная цель достигается тем, что в способе записи голограмм и голографических интерферограмм, заключающемся в том, что экспонируют регистрирующую среду интерференционной картиной, образованной совмещением предметного и опорного пучков, причем предметный пучок формируют из дважды усиленного лазерного излучения, при этом все элементы, формирующие пучки, жестко связаны с регистрирующей средой и лазером, между первым и вторым усилением лазерного излучения производят обращение его волнового фронта, плоскость поляризации усиленного и опорного излучения поворачивают на угол, равный п 12 по отношению к направлению плоскости поляризации исходного лазерного излучения, при этом переотражают усиленное лазерное излучение на объект с помощью поляризационного отражателя.

В устройстве записи голограмм и голо- графических интерферограмм, содержащем оптически связанные задающий лазерный генератор, лазерные усилители, отражатель, опорный и предметный каналы, оси которых совмещены под углом на регистрирующей среде, при этом все элементы опорного и предмет- ного каналов жестко связаны с регистрирующей средой и задающим лазерным генератором, введены поляризационный отражатель, жестко связанный с задающим лазерным генератором и не менее одного элемента для поворота плоскости поляризации на угол, равный jr /2, расположенного последовательно по оси систем ы между задающим лазерным генератором и лазерным усилителем, причем отражатель выполнен в виде нелинейной среды, обращающей волновой фронт.

Совокупность новых признаков предлагаемых способа и устройства позволяет независимо от того, происходят в процессе

экспозиций и за время между двумя экспозициями смещения элементов голографиче- ской установки, таких, например, как лазерные усилители, приводящие к изменению направления оптического пути, или нет, направление вывода излучения на исследуемый объект сохранять одним и тем же, что обеспечивает получение голограмм с высокой дифракционной эффективностью, высококонтрастныхтопографическихинтерферограмм и дает возможность избежать появления паразитных интерференци- онных полос на голограммах и голографических интерферограммах, связанных со смещением элементов гологра- фической установки.

Предлагаемый способ осуществляют следующей совокупностью операций.

Осуществляют экспонирование регистрирующей среды интерференционной кар- тиной, образованной совмещением предметного и опорного пучков. Предметный пучок формируют из дважды усиленного лазерного излучения, при это между первым и вторым усилением лазерного из- лучения производят обращение его волнового фронта. Перед экспонированием плоскость поляризации усиленного и опорного излучения поворачивают на угол, равный п 12 по отношению к направлению плоскости поляризации исходного лазерного излучения, при этом переотражают усиленное лазерное излучение на объект с помощью поляризационного отражателя, который жестко связан со всеми элемента- ми, формирующими пучки, регистрирующей средой и лазером. Аналогичным образом осуществляется вторая и последующие экспозиции.

На чертеже представлено устройство для осуществления предложенного способа.

Устройство содержит оптически связанные задающий лазерный генератор 1, поляризационный отражатель 2, оптический элемент 3, поворачивающий плоскость поляризации лазерного излучения, лазерные усилители 4, обращающую волновой фронт среду 5; схему б голографирования, включающую опорный канал 7 и предметный канал 8, регистрирующую среду 9, исследуемый объект 10. Задающий лазерный генератор 1, поля ризационный отражатель 2, элементы схемы 6 голографирования и регистрирующая среда 9 жестко закреплены.

Предложенное устройство работает следующим образом.

Когерентное излучение задающего лазерного генератора 1. поляризованное на его выходе, например, в плоскости чертежа.

проходит через поляризационный отражатель 2, После прохождения через оптический элемент 3 плоскость поляризации излучения поворачивается на угол равный п /4. Далее, проходя через лазерные усилители 4 излучение усиливается первый раз, при отражении от обращающей волновой фронт среды 5 происходит обращение его волнового фронта. Затем при прохождении через лазерные усилители 4 излучение усиливается второй раз, а после прохождения через оптический элемент 3 плоскость поляризации излучения поворачивается еще на угол, равный п /А. В результате на поляризационный отражатель 2 поступает усиленное лазерное излучение, плоскость поляризации которого повернута на угол, равный я /2 по отношению к направлению плоскости поляризации излучения задающего лазерного генератора 1. Усиленное лазерное излучение в этом случае отражается поляризационным отражателем 2 в направлении схемы б голографирования и направляется по опорному каналу 7 на регистрирующую среду 9 а по предметному каналу 8 на исследуемый объект 10. Рассеянное исследуемым объектом 10 лазерное излучение постугает на регистрирующую среду 9. Аналогичным образом осуществляется вторая и последующие экспозиции. На чертеже представлено устройство с одним оптическим элементом 3, который поворачивает плоскость поляризации усиленного лазерного излучения, поступающего в опорный кзнал 7 и предметный канал 8 схемы 6 голографирования на угол, равный п /2 по отношению к направлению плоскости поляризации излучения задающего лазера. Но в опорном канале 7 схемы 6 голографирования можно использовать и часть лазерного излучения, еще не прошедшего дважды через оптический элемент 3, в этом случае необходим второй оптический элемент, поворачивающий плоскость поляризации опорного лазерного излучения. Следует отметить также, что предлагаемое устройство не исключает одновременного использования известных амортизирующих и других устройств.

В качестве задающего лазерного генератора 1 использован двухимпульсный лазер на рубине марки РЛС 8x120/180. Поляризационным отражателем 2 служит поляризационное зеркало с диэлектрическим покрытием. В качестве оптического элемента 3, поворачивающего плоскость поляризации лазерного излучения, применяется ячейка Фарадея. Лазерные усилители 4 с формирующей оптикой выполнены на

базе рубиновых Цементов РЛС 8x120/180 с телескопом 5 на входе В качестве обращающей волновой фронт среды 5 использована ячейка с ацетоном, В опорном канале 7 схемы 6 голографирования использоеа- лось излучение,отраженное стеклянной подложкой. В предметном канале 8 для формирования объектного пучка применяется набор линз и линзовых растров. В качестве регистрирующей среды 9 использована го- лографическая фотопленка ПО Тасма. Объектом 10 исследований являлись изделия авиационной техники. Жестким основанием для крепления элементов устройства служит поверочная плита на воздушных по- душках.

Таким образом, предложенные способ и устройство обладают рядом существенных отличий по сравнению с известными, которые заключаются в обращении волно- вого фронта лазерного излучения между первым и вторым усилением, повороте плоскости поляризации усиленного и опорного лазерного излучения на угол равный п /2 по отношению к направлению плоскости поля- ризации излучения задающего лазерного генератора, направлении усиленного лазер- нота излучения на объект с помощью поля- ризационного отражателя, жестко скрепленного с задающим генератором, что обеспечивает независимо от того, происходят е процессе экспозиций и за время между экспозициями смещения элементов голографической установки, таких, например, как лазерные усилители с формирую- щей оптикой, приводящие к изменению направления оптического пути, или нет, сохранение направления вывода излучения на исследуемый объект одним и тем же, что позволяет, в свою очередь, получать голо- граммы с высокой дифракционной эффективностью,высококонтрастные голографические интерферограммы и избежать появления паразитных интерференционных полос на голограммах и голографических интерферогрзммах, связанных со смещением элементов голографической установки.

Кроме того, в отличие от известных технических решений, где требуется пблная виброизоляция, в предлагаемом изобретении снижаются требования к жесткости крепления элементов голографической установки, поскольку здесь необходима лишь жесткость конструкции задающего лазерно- го генератора с отводящими отражателями и схемой формирования опорного и предметного пучков, а к креплению остальных элементов голографической установки никаких особых требований предъявлять не надо.

Снижение требований к жесткости крепления части элементов голографической установки приводит одновременно к уменьшению ее габаритов и веса, что позволяет создавать передвижные комплексы для проведения натурных исследований объектов в рабочих условиях.

Формула изобретения

1,Способ записи голограмм и голографических интерферограмм, заключающийся в том, что экспонируют регистрирующую среду интерференционной картиной, образованной совмещением предметного и опорного пучков, причем предметный пучок формируют из дважды усиленного лазерного излучения, при этом все элементы, формирующие пучки, жестко связаны с регистрирующей средой и лазером, отличающийся тем, что, с целью повышения контраста и дифракционной эффективности и снижения требований к жесткости крепления элементов голографической установки, между первым и вторым усилением лазерного излучения производят обращение его волнового фронта, плоскость поляризации усиленного и опорного излучений поворачивают на угол, равный л /2 по отношению к направлению плоскости поляризации исходного лазерного излучения, при этом пе- реотражзют усиленное лазерное излучение на объект с помощью поляризационного отражателя.

2.Устройство записи голограмм и голо- графических иитерферограмм, содержащее оптически связанные задающий лазерный генератор, лазерные усилители, отражатель, опорный и предметный каналы, оси которых совмещены под углом на регистрирующей среде, при этом элементы опорного и предметного каналов жестко связаны с регистрирующей средой и задающим лазерным генератором, отличающееся тем, что, с целью повышения контраста дифракционной эффективности и снижения требований к жесткости крепления элементов голографической установки, в устройство введены поляризационный отражатель, жестко связанный с задающим лазерным генератором, и не менее одного элемента для поворота плоскости поляризации на угол, равный л /2, расположенного последовательно по оси системы между задающим лазерным генератором и лазерным усилителем, причем отражатель выполнен в виде нелинейной среды, обращающей волновой фронт.

8

Сущность: между первым и вторым усилением лазерного излучения производят обращение его волнового фронта нелинейной средой, плоскость поляризации усиленного и опорного лазерного излучения поворачивают на угол, равный л /2 по отношению к направлению плоскости поляризации излучения заданного лазерного генератора, усиленное лазерное излучение на объект направляют с помощью поляризационного отражателя, жестко скрепленного с задающим лазерным генератором. 2 с.п. ф-лы, 1 ил.