Способ определения размеров оптических неоднородностей твердотельных сред

,148764 1)5 СО ОБРЕТЕНИЯ ИСАИ 46) 121 в ска оп фТ е.,ДЕЛЕНИЯ РАЗМЕРОВ ОПОДНОСТЕЙ ТВЕРДОТЕЛЬлаз ерн ьэовано впрн изгонных элеон. Цель чения ду и эа к ьно по хо иматор 2, исследуем положнтель ую с нозмо оптическо посл едователлазера коллрасполагаютэлемент 3,устанонленнщения вдольщи приводаной пары сгателем ШДРпространств ние относится к. лазерной ожет, быть использовано н промышленности при изговыбраковке активных элее з оторымктивныйинзу 4,ью перем техни и ыи а птическ овлении н менто Цеос твердотельных лазеров.ь изобретения - повышение чувельности способа,чертеже приведена оптическ устройства, реализующего ый способ.ройстно содержит латипа ЛГ - 79, и уста оси при помон ниде червяч" с шаговым двиистратор 6жения лазерно- телекамеру. наприм и Н опряженлои -711, и ре ая пред ем ного поло например агаем эер 1, на новленные чен о Ус примеГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОЩРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР(71) Ленинградский институт тоной механики и оптики,однородность кристаллов рубинасвязь с расходимостью излученитических квантовых генераторовт, 10, н, 9, 1968, с. 2738.Афанасьев В,А. Оптические и(54) СПОСОБ ОПРТИЧЕСКИХ НЕОДНРРНЫХ СРЕД(57) Изобретение относитстехнике и может быть испооптической промышленноститовлении и выбраковке актментов твердотельных лазе изобретения - повьппение чувствительности определения размеров оптичес" ких неоднородностей исследуемых ак" тинных элементов, Исследуемый активный элемент облучают коллимированным лазерным излучением, регистрируют картину интерференции коллимированного излучения, прошедшего через исследуемый активный элемент, и излучения, рассеянного на оптических неоднородностях в этом элементе, определяют зависимость контраста интерференционной картины от расстояния между исследуемым активным элементом и регистратором интерференционной картины, определяют расстояниямежду исследуемым активным эле ментом и регистратором интерференционной картины, соответствующие максимальным значениям контраста, а раз- %ваае меры оптических неодн родностей а3 определяют из соотношения а1 = ОТ,/(1,25 й), где Ь - длина волны излучения, 1 ил.Способ осуществляют следующим образом.Лазерное излучение пропускают через коллиматор 2 и направляют на ие 5 следуемый активный элемент 3. Рассеянная на содержащихся в активном элементе оптических неоднородностях световая волна интерферирует с невозмущенной коллимированной составляю" щей светового потока в пространст,ве за активным элементом. С помощью регистратора б исследуют контраст ин. терференционной картины, Используя привод 5, перемещают положительную илинзу 4 вдоль оптической оси, Изменяя "расстояние 1 между активным элементом и регистратором (здесь расстояние 1 понимается в дифракционном, ане геометрическом смысле 1 " 1 о + 2061+ --- где 1 - расстояние от активе Оного элемента до линзы; з - расстояние между линзой и регистратором; г - фокусное расстояние линзы), определяют расстояние 1, при котором контраст регистрируемой интерференционной картины максимален. Размер оптических неоднородностей а в иселедуе" мом активном элементе рассчитывают З 0 по формулеГь 1аФ1 1,25 Гф где о - длина волны излучения. 35При прохождении через исследуемый активный элемент с оптическими неоднородностями коллимированного лазерного излучения Формируется картина интерференции невозмущенной коллимированной составляющей светового потока и волны, рассеянной на оптических неоднородностях,В оптической среде имеется одиночная Фаэовая неоднородность шарообразной формы с радиусом а. Направим ось Е в сторону распространения коллимированного пучка лазерного излучения с волновым вектором К. Для достаточно большой (по сравнению с длиной волны света) Фазовой неоднородности пучок приобретает на ней дополнительный Фазовый набег Ч(г) (г - поперечная к оси Е радиальная .йкоордината), который сохраняется приближенно на всей длине образца. Тогда распределение Е(г) напряженности электричсс.кого вектора свето вой волны в выходной плоскости исследуемого образца Е=О на освещаемой апертуре может быть аппроксимировано выражениемЧ(1Е(г) = Е,1:Е,Р+ сЕ(г)3, (2) где Ч(г)/Е=О ф Чо е-(Я)Здесь Ео . - амплитуда электрического вектора коллимированного пучка, Ч - набег на оси неоднородности ( 1 Ч, ) Подставляявыражение (2) в уравнение параболического приближе- ниярешение которого для начального условия (Э) имеет вид(5) гдеозначает комплексное сопряжеГ(аоние и Е = в в .В плоскости данногооЕ отсюда имеем максимум интенсивнос- ти при г = 0 н минимум интенсивности 2 Ж д ЕЗЕдЕфгде Дпоперечный Лапласиан; К2 оЛ- волновое число получим урав 9нение для фг,Е)5 1487641ВГЕ о)выравнять характеристику чувстви 2 вехр(" )1т (Е)= К3 Е . тельности с пособа по неоднородностям мин ,О, 1+(ЕЯ ) любого размера.Ео5Преимущество способа по сравнениюс известными состоит в том, что допри г = а -- ,2 Е полнительная информация о размерахКонтраст интерференционной карти- содержащихся в активных элементах ны как функция расстояния отисследу- оптических неоднородностей дает воземого образца Е, таким образом, ра можность корректировать технологию .вен их изготовления, Способ обеспечиваетодинаковую чувствительность обнаруже"+ хр(Е Ргния оптических дефектов в диапазоне К(Е)- "- ф (6) размеров от апертуры исследуемого ак- .1 +Тмеев мд 1+ ( )2ЕтивЪого элемента до длины волны тесЕотирующего излучения.Дифференцируя это выражение по параЕметру с = в , в , получим трансцендентное уравнение для ;- в в , при ков тором достигается максимум контраста71 мввс и Н.1 "в +е -+ -- -2 И О (7)мбКС 2 У 2 масмюкс Численное решение (7) дает значение1,25. Имея максимум, выражение (6) устанавливает связь междуразмером оптической неоднородности аи расстоянием 1, на котором вызванные ею возмущения тестирующего излучения наблюдаются наилучшим образом.В том случае,. если исследуемый активный элемент содержит оптическиенеоднородности различных размеров а,функция контраста К(Е) будет иметьнесколько максимумов при соответствующихзначениях Е; = 1;,Использование операции исследования контраста интерференционной картины на различных дистанциях от активного элемента дает возможность40. где 1 - длина волны излучения. 20 Способ определения размеров Оптических неоднородностей твердотельныхсред, включающий облучение исследуембго образца, о т л и ч а ю щ и й с ятем, что, с целью повьппения чувстви тельности способа, облучению образца производят коллимированным лазерным излучением, рассеянное на оптических неоднородностях исследуемого образца излучение совмещают с 30 исходным лазерным пучком и регистрируют контраст полученной при этоминтерференционной картины, изменяютрасстояние между исследуемым образцом и регистратором до величины 1.соответствующей максимальному значе-нию контраста, и определяют размера оптической неоднородности из соот- ношения,Олийнык Корректор Н.Король Зака и при ГКНТ .СССР осу иного комитета по и ЗОЭ 5, Москва, Ж,ст роизводственно-нэдательский комбинат "Патент", г. Уагород, ул, Гагарин Составедактор Г.Иоэжечкова Техред ретени ушская писноеи открытаб., д,