Способ голографической регистрации быстропротекающих процессов и устройство для его осуществления Советский патент 1992 года по МПК G11C13/04 

1

(21)4813829/24 (22) 13.04.90 (46) 15.09.92..Бюл. №34 (75) О.И.Долгих. Г.Н.Колобродов и С.О.Долгих

(56)Авторское свидетельство СССР № 263769, кл. G 03 С 9/08, 1968.

Авторское свидетельство СССР № 610433, кл. G 03 Н 1/04,1972.

(54) СПОСОБ ГОЛОГРАФИЧЕСКОЙ РЕГИСТРАЦИИ БЫСТРОПРОТЕКАЮЩИХ ПРОЦЕССОВ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ

(57)Изобретение относится к голографиче- ской регистрации быстройротекающих процессов, осуществляется на основе модуляции опорного луча на величину пропорциональной средней частоте эффекта Доплера. Для осуществления этого эффекта пучок лазерного излучения разделяют на опорный и сигнальный пучки, направляют сигнальный пучок на объект и объединяют опорный пучок и отраженный от объекта сигнальный пучок в плоскости носителя информации, перед объединением опорного и отраженного от объекта сигнального пучка часть отраженного от объекта сигнального пучка преобразуют в сигнал, пропорциональный средней частоте эффекта Доплера, обусловленного скоростью движения объекта, с помощью полученного сигнала преобразуют частоту опорного пучка на величину средней частоты эффекта Доплера, ограничивают апертуры преобразованного по частоте, опорного и отраженного от объекта сигнального пучков в плоскости носителя информации. После этого осуществляют линейное перемещение носителя информации в процессе регистрации с постоянной скоростью. Для осуществления способа используется устройство, содержащее лазер 1, выход которого оптически связан с первым светоделителем 2, причем первый выход первого светоделителя оптически связан со входом второго светоделителя 20, первый выход которого через последовательно расположенные отражатель и первый ограничитель 19 апертуры пучка со входом фотоприемного блока 4, вход первого фокусирующего объектива 24 является первым оптическим входом устройства, второй выход первого светоделителя 2 является оптическим выходом устройства, второй выход второго светоделителя 20 оптически связан со входом электрооптического модулятора 5, выход которого через второй ограничитель 12 апертуры пучка оптически связан с носителем информации 8, второй выход интегратора 6 подключен к управляющему входу механизма 9 перемещения носителя. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

сл

с

XI

о ю со

00

Изобретение относится к автоматике, а точнее к области регистрации быстропроте- кающих процессов.

Известен способ топографической регистрации быстропротекающих процессов, основанный на том, что преобразованию по частоте подвергают сигнальный луч, затем

направляют этот луч на объект, а голограмму фиксируют после прохождения рассеянного объектом излучения через узкополосный частотный фильтр.

Недостатком этого способа регистрации является то, что он не позволяет четко регистрировать перемещения смещения

объекта и его колебания, т.к. интерференционная картина списывается не основной волной интенсивности.

Известно устройство для голографиче- ской записи электрических сигналов, которое состоит из лазера, коллиматора светоделителя, отражательного зеркала, опорного и информационного каналов света, диафрагмы и носителя информации с механизмом лентопротяжки, где в информационный канал введен однополосный фазовый модулятор.

Недостатком этого устройства является невысокая точность записи, т.к. запись осуществляется не основной волной интенсивности.

Целью изобретения является повышение точности оптической регистрации информации и увеличение плотности регистрации на носителе.

Поставленная цель достигается тем, что в способе голографической регистрации информации, заключающемся в том, что пучок лазерного излучения разделяют на опорный и сигнальный пучки, направляют сигнальный пучок на объект и объединяют опорный пучок и отраженный от объекта сигнальный пучок в плоскости носителя информации, перед объединением опорного и отраженного от объекта сигнального пучков часть отраженного от объекта сигнального пучка преобразуют в сигнал, пропорциональный средней частоте эффекта Доплера, обусловленного скоростью движения объекта, с помощью полученного сигнала преобразуют частоту опорного пучка на величину средней частоты эффекта Доплера, ограничивают апертуры преобразованного по частоте опорного и отраженного от объекта сигнального пучков в плоскости носителя информации, после чего осуществляют линейное перемещение носителя информации в процессе регистрации с постоянной скоростью. Кроме того, в устройство для голографической регистрации быстропротекающих процессов, содержащее лазер, выход которого оптически связан с первым светоделителем, носитель информации, механически связанный с механизмом его перемещения,элект- рооптический модулятор, введены второй светоделитель, отражатель, первый и второй фокусирующие объективы, фотоприемный блок, первый и второй ограничители апертуры пучков, интегратор и блок формирования управляющих сигналов, причем первый выход первого светоделителя оптически связан со входом второго светоделителя, первый выход которого через последовательно расположенные отражатель и первый ограничитель апертуры пучка

со входом фотоприемного блока, выход первого фокусирующего объектива через первый ограничитель апертуры оптически связан со входом фотоприемного блока,

вход первого фокусирующего объектива является первым оптическим входом устройства, второй выход первого светоделителя является оптическим выходом устройства, втором выход второго светоделителя опти0 чески связан со входом электрооптического модулятора, выход которого через второй ограничитель апертуры пучка оптически связан с носителем информации, с которым через второй ограничитель апертуры пучка

5 оптически связан выход второго фокусирующего объектива, вход которого является вторым оптическим входом устройства, выход фотоприемного блока подключен ко входу интегратора, первый выход которого

0 подключен к управляющему входу электрооптического модулятора, второй выход интегратора подключен к управляющему входу механизма перемещения носителя. Изобретение основано на введении в

5 опорный луч блока смещения частоты луча и электрической связи управления между механизмом перемещения носителя и интегратором, причем блок состоит из набора элементов логически связанных между со0 бой и этот блок производит смещение опорного луча на величину средней частоты эффекта Доплера, обусловленной средней скоростью движения объекта, гле запуск системы производится опорными и информа5 ционными лучами, поступающими на фотоприемник (датчик гетеродинирования света), а сигнал с этого датчика путем электрических связей через систему элементов подается на электрооптический модулятор.

0 На чертеже изображена функциональная схема устройства для голографической регистрации быстропротекающих процессов, с помощью которого осуществляется предлагаемый способ. Устройство содер5 жит лазер 1, светоделитель 2, выполненный в виде полупрозрачного зеркала, систему 3 преобразования опорного пучка, состоящую из фотоприемника 4 (датчика гетеродинирования света), электрооптического

0 модулятора 5, интегратора 6 и формирователя 7 управляющих сигналов. Устройство также содержит носитель информации 8 (кинолента), механизм 9 перемещения носителя информации (лентопротяжный

5 механизм), объект регистрации 10, пучок 11 лазерного излучения, пучок 12, опорный пучок 13, отраженный пучок 14, пучок 15 излучения, поступающий из электрооптического модулятора, часть пучка опорного излучения 16, поступающий на электрооптический

модулятор, отражатель 18, ограничители апертуры пучков (щели) 17 и 19, второй светоделитель 20, часть опорного пучка 21, поступающая на фотоприемник, фокусирующие объективы 22 и 23. Опорный луч 12 после светоделителя 20 направляется на объект 10, информационный луч-это луч 14, отраженный от объекта 10, Часть опорного луча 16 направлена на электрооптический модулятор 5, делительное зеркало 20 и зеркало 18 для ориентировки опорного луча 21 на фотоприемник 4.

Для остановки вычисления средней частоты эффекта Доплера в блоке 3 вводится электрическая связь между лентопротяж- кой 9 и интегратором 6.

Для автоматического включения лентопротяжного механизма в автоматическом режиме сигнал на включение лентопротяжного механизма 9 подается с интегратора 6.

В этом случае интегратор 6 дает команду на включение блока 9 после вычисления средней частоты эффекта Доплера ( аъ ) с выбранной точностью.

Устройство работает следующим образом: луч 11 лазера 1, проходя через делительное зеркало 2, делится на два луча 12 и 13 с частотой СО и лоцирует движущийся объект 10. При локации объекта 10 лучом 12 с частотой появляется отраженный луч 14, который имеет частоту coz за счет эффекта Доплера. Луч 13 является опорным. Для быстродвижущихся объектов V 0,5 км/с разность (Oi достигает больших величин, например нескольких мегагерц. Поэтому для уменьшения смазывания дифракционной решетки при записи на кинопленку 8 через щель 17 в опорный луч 13 введена система преобразования опорного луча 3. Система состоит из элементов 4-7, которые связаны между собой электрически. Система 3 начинает работать при вводе на датчик 4 через щель 19 опорного луча 21 полученного путем деления на зеркале 20 луча 13 на лучи 16 и 21 с частотой ал и информационного луча 14 с частотой (ai. Информационный луч 14 направляется на фотоприемник 4 фокусирующим объективом 23. Электрический сигнал с выхода фо- топриемника 4 поступает на вход интегратора 6, а с выхода интегратора на вход формирователя управляющих сигналов 7, а с выхода формирователя 7 на управ- ляющие клеммы злектрооптического модулятора 5. Электрооптический модулятор 5 производит смещение введенного в него опорного луча 13 на величину средней частоты эффекта Доплера, сигналом обусловленным средней поступательной скоростью движения объекта 10. Модулированный опорный луч 15 через щель 17 направляют на кинопленку 8, т.е. блок вырабатывает электрический управляющий

сигнал о величине средней частоты Доплера Шс. Сигнал поступает в электрический модулятор 5. При этом частота луча 16 сдвигается на величину, частично компенсирующую среднюю скорость V движения объекта 10,

и направляется на кинопленку 8, как разность частот -Шс в виде луча 15. Благодаря чему уменьшается смазывание дифракционной решетки при записи на кинопленку 8.

В момент включения лентопротяжного механизма 9 с него выдается сигнал на интегратор 6. При этом сигнал осуществляет прекращение вычисления средней частоты эффекта Доплера в интеграторе 6. При этом

электрооптическим модулятором 5 осуществляется сдвиг частоты луча 13 на постоянную величину во время всего сеанса.

При движении объекта со скоростью в плоскости кинопленки образуется основная

бегущая волна интенсивности.

Голограмма имеет дифракционную эффективность, равную

а aisin с

V

И

(W1 -ftfc-ОД)

где hi - ширина щели диафрагмы; Vi - скорость кинопленки;

СО2 - частота отраженного от объекта информационного луча;

- частота луча лазера;

С0с - средняя частота эффекта ДоплеРа;

ai - амплитуда опорного луча:

32 - амплитуда информационного луча. Если произошла полная компенсация разности частот между частотами ш и од то дифракционная эффективность голограммы на кинопленке 8 будет равна

J/OT -о- 31 32

V Формула изобретения

объединяют опорный пучок и отраженный от объекта сигнальный пучок в плоскости носителя информации, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности регистрации и увеличения плотности регистрации на носителе, перед объдинением опорного и отраженного от объекта сигнального пучков часть отраженного от объекта сигнального пучка преобразуют в сигнал, пропорциональный средней частоте эффек- та Доплера, обусловленного скоростью движения объекта, с помощью полученного сигнала преобразуют частоту опорного пучка на величину средней частоты эффекта Доплера, ограничивают апертуры преобра- зованного по частоте опорного и отраженного от объекта сигнального пучков в плоскости носителя информации, после чего осуществляют линейное перемещение носителя информации в процессе регистра- ции с постоянной скоростью.

2. Устройство для голографической регистрации быстропротекающих процессов, содержащее лазер, выход которого оптиче- ски связан с первым светоделителем, носитель информации, механически связанный с механизмом его перемещения, электрооптический модулятор, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности регистрации и увеличения плотности регистрации на носителе, в устройство введены второй светоделитель, отражатель, первый и второй фокусирующие объективы, фотоприемный блок, первый и второй ограничители апертуры пучков, интегратор и блок формирования управляющих сигналов, причем первый выход первого светоделителя оптически связан с входом второго светоделителя, первый выход которого через последовательно расположенные отражатель и первый ограничитель апертуры пучка - с входом фотоприемного блока, выход первого фокусирующего объектива через первый ограничитель апертуры оптически связан со входом фотоприемного блока, вход первого фокусирующего объектива является первым оптическим входом устройства, второй выход первого светоделителя оптически связан с входом электрооптического модулятора, выход которого через второй ограничитель апертуры пучка оптически связан с носителем информации, с которым через второй ограничитель апертуры пучка оптически связан выход второго фокусирующего объектива, вход которого является вторым оптическим входом устройства, выход фотоприемного блока подключен к входу интегратора, первый выход которого подключен к управляющему входу электрооптического модулятора, второй выход интегратора подключен к управляющему входу механизма перемещения носителя.