Способ голографической интерферометрии и устройство для его осуществления

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 9) 1)5 0 01 М 9/ ОСУДАРСТВЕННОЕ ЕДОМСТВО СССР ОСПАТЕНТ СССР) ЕНТНОЕ ОПИСАНИЕ ОБР ЕНИ ВТОРСКОУУ СВИДЕТЕЛЬСТВ сударственный универ изводственное объеди ственный институ латонов и А.Л.Зци. и др. Голографическаячных сред. Мн., Универ 0 - 71,оскопия, 1980, т. 49 в 2 включающую объект тивы, фильтрующую тор причем этал обьектная оптически Изобретение относится к применению голографии в измерительной технике,Известен способ голографической интерферометрии, основанный на регистрации эталонной (без объекта) и объектной голограмм и последующим восстановлением + и-ых порядков дифракции. Данный способ широко используется для восстановления безаберрационного волнового фронта или перезаписи голограмм, Для осуществления способов используется устройство для изучения волнового фронта, содержащее осветительную часть, включающую источник света, конденсорную систему и эталонную голограмму, оптическую систему фильтрации, включающую оборачивающую систему и фильтр пространственных частот, приемную часть,у, объек- егистраамма и1 р) ую голограм диафрагму инная голог соп ряжены. нических осстанов- комплекфракции, у по разберрации ы, то при ртины по, что сни(21) 4820963/25(54) СПОСОБ ГОЛОГРАФИЧЕСКОИ ИНТЕРФЕРОМЕТРИИ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ(57) Сущность изобретения: устройство содержит последовательно установленные источник света, конденсорную систему, эталонную голограмму, светоделитель, оптическую систему фильтрации, включающую оборачивающую систему, фильтр пространственных частот и плоское зеркало, плоскость которого оптически сопряжена с эталонной и объектной голограммами, а нормаль к поверхности зеркала совпадает с оптической осью устройства, приемную часть, включающую объектную голограмму, объективы, фильтрующую диаграмму и регистратор, приемная часть оптически связана с оптической системой фильтрации с помощью светоделителя. 2 с.п, ф-лы, 1 ил,Недостатками известных тех решений является то, что пучки, в ленные с эталонной голограммы в сно-сопряженных порядках ди проходят оборачивающую систем личным путям, Если имеются а элементов оборачивающей систем получении интерференционной ка следняя искажена аберрациями жает точность измерений. Целью изобретения является повышние быстродействия.На чертеже изображена оптическая схема устройства для реализации способа голографической интерферометрии.Устройство содержит осветительную часть, включающую источник света 1, систему линз 2, 3 с диафрагмой 4, представляющих конденсорную систему, и эталонную голограмму 5, оптическую систему фильтрации, включающую оборачивающую систему (объективы б, 7) с увеличением 1 крат и фильтр пространственных частот 8 с двумя отверстиями, а также плоское зеркало 9, плоскость которого оптически сопряжена объективами б, 7 с голограммой 5, а нормаль к поверхности зеркала совпадает с оптической осью устройства, Приемная часть устройства выведена с оптической оси с помощью светоделителя 10 и содержит объектную голограмму 11, объективы 12, 13 и диаграмму 14 для выделения дифрагированной волны и оптического сопряжения регистратора 15 с голограммами 5, 11,Способ голографической интерферометрии реализуется в устройстве следующим образом. С помощью света 1 и конденсорной системы 2, 4, 3 формируют коллимированный пучок света и освещают эталонную голограмму 5. Амплитудное пропускание эталонной голограммы имеет вид, 1+ СОВ(2 гтю,х + Ъ), (1) где гь - несущая частота полос; ро - изменение фазы, вызванное аберрациями системы регистрации голограммы. В + и-х порядках дифракции восстанавливают комплексно-сопряженные волны с комплексными амплитудамиАоехрг(2 го пх+ и ро )А"о ехрг(-2 юг/о пх - и фо )2) Системой оптической фильтрации выделяют волны с амплитудами А, и А о . Обозначим через г/г г/,г и г/, г/г. изменения фазы волны, вызванные аберрациями, при прохождении ими оборачивающей системы, т,е. объективов б и 7 (см, чертеж). В плоскости зеркала 9 комплексные амплитуды волн имеют видАг. ехрг(2 л:гъо пх+ п гро + г/, + г/,. )гАг.ехрг(-2 лго пх-и + г/г + г/ ) (3) Так как зеркало 9 оптически сопряжено с голограммами 5 и 11, а нормаль к отражающей поверхности совпадает с оптической осью устройства, то, отразившись от зеркала 9, волна Аг, пройдет оборачивающую систему точно по пути, прошедщем волной А г Соответственно волна А г отразится от зеркала 9 и пройдет оборачивающую систему точно по пути, прошедщем волной Аъ Приэтом искажения фаз, вызванные аберрациями оборачивающей системы, для двух волн приобретут одинаковые значения, и в плоскости объектной голограммы 11 комплексные амплитуды волн будут описываться выражениями А 2 . ЕХрг(2 ЛМ ПХ+Пг/го +г/гг +ф + ф +г/г 4 10 Ау ехрЯъЪ пх- пдву +г/гз +г/г 4+ф 2 +г/г)( г Амплитудное пропускание объектной голограммы имеет вид:то 1 + сов(2 л уо + фо + ео) (5) 15 где ео - фазовые искажения, вызванныепрохождением волны через исследуемыйобъект, При освещении голограммы с амплитудным пропусканием то волнами с комплексными амплитудами, описываемымивыражениями (4), по нормали к объектнойголограмме в + и-х порядках восстановятсяволны с комплексными амплитудамиВ ех р 1(пго + г/гг + г/ + г/з + г/4)25 В - ехрЯ-пг,"о +г/з + г/4 + г/ + г/г) (б)Оптической системой 12, 13 и диафрагмой14 выделяют волны (б), и в плоскости регистратора наблюдают их интерференцию сраспределением интенсивности1+ сов(2 п ео ) (7)Как видно из выражения (7), в результирующей интерференционной картине аберрации оборачивающей системы исключеныполностью,Для реализации способа накоплениячувствительности при перезаписи голограмм вместо голограммы 11 устанавливаютфотопластинку, и регистрируют вторичную40голограмму, например, эталонную при интерференции волн с комплексными амплитудами А 2 и А" 2 (см. выражение (4,Амплитудное пропускание вторичной голограммы имеет вид45т 2:.1+соз 4 л:гюо пх г.2 п +2 уЪп . (9)Как видно из выражений (8), (9).аберрацииоборачивающей системы исключены полностью. Исключение аберраций оборачивающей системы уменьшает величинуостаточных аберраций на конечных интерференционных картинах и тем самым способствует поставленной цели - повышениеточности измерений.Формула изобретения1. Способ голографической интерферометрии, заключающийся в том, что регистрируют эталонную и обьектнуюголограммы, восстанавливают с эталоннойголограммы комплексно сопряженные волны в + и порядках дифракции посредствомфильтрации и прохождения их через обора1788459 Составитель А.ЛяликоТехред М,Моргентал орректор Э, Лончаков едакт 71 Тираж Подписное ИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ ССС 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5 аказ-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 1 Производст чивающую систему, компенсации аберрации фазовых искажений, вносимых оборачивающей системой, путем двойного прохождения дифрагированных пучков через эту систему по одному пути, и направлении комплексно-сопряженных волн на объектную голограмму, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения быстродействия, при повторном прохождении дифрагированных пучков через оборачивающую систему дифрагированный пучок в+и порядок дифракции направляют по пути пучка дифрагированного в -и порядок, а пучок, дифрагированный в -и порядок, направляют по пути пучка, дифрагированного в+п порядок./2, Устройство для регистрации голографических интерферограмм, содержащее последовательно соединенные осветительную часть, включающую источник света, конденсорную систему и эталонную голограмму, оптическую систему фильтрации, 5 включающую оборачивающую систему ифильтр пространственных частот, приемную часть, включающую объектную голограмму, объективы, фильтрующую диаграмму и регистратор, причем эталонная 10 и объектная голограммы оптически сопряжены,отл и чающееся тем,что,сцелью повышения быстродействия, в оптическую систему фильтрации на выходе оборачивающей системы введено плоское зеркало, пло скость которого оптически сопряжена сэталонной и объектной голограммы, а нормаль к поверхности зеркала совпадает с оптической осью устройства, за эталонной голограммой установлен светоделител ь, оп тически связывающий оптическую системуфильтрации и приемную часть,