Способ исследования фазового объекта

(71) Гродненский государственный университет(56) Авторское свидетельство СССР М 1631371, кл, О 03 Н 1/22, 1988.Авторское свидетельство СССР М 1696974, кл. 6 03 Н 1/22, 0 01 М 21/41, 1989.(54) СПОСОБ ИССЛЕДОВАНИЯ ФАЗОВОГО ОБЪЕКТА(57) Сущность: формируют два параллельных друг другу изображения щелевого источника света волнами, восстановленными с голограммы в+1-м и -1-м порядках дифракции, перекрывают изображения источника света двумя параллельными визуализирующими щелями, сканируют изображениями источника по периодическому закону, а также поочередно формируют и преобразуют теневые картины в периодические электрические сигналы, измеряют и запоминают разности во времени следования электрических сигналов для первой теневой картины при сканировании в одном направлении, а для другой теневой картины - в обратном направлении, и определяют проекции градиента показателя преломления по суммированию временных разностей следования электрических сигналов в соответствующих точках на изображениях первой и второй теневых картин, 3 ил,ся к оптическому тности к теневым зовых объектов, следования фазощийся в регистра- формировании источника света й с голограммы, ием источника по преобразовании ртины в переменл, а проекцию гра-преломления во времени следоалов.технической сущяется способ иссх объектов, ации голограммы, ражений щелевого сточника света волнами, восстановленными с голограммы, перекрывании изображении источника света двумя визуализирующими щелями, сканировании иэображениями источника по периодическому закону, а также поочередном формировании и преобразовании изображений теневых картин в периодические электрические сигналы, измерении и запоминании разности во времени следования электрических сигналов для первой теневой картины при сканировании в одном направлении, а другой теневой картины - в обратном направлении, определении проекции градиента показателя преломления по временной разности следования электрических сигналов.(;Ьоф ю Однако, известные технические реш ния имеют недостатки. При определен градиента показателя преломления то ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТПРИ ГКНТ СССР Изобретение относит приборостроению, в час методам исследования фаИзвестен способ ис вых объектов, заключаю ции голограмм, изображения щелевого волной, восстановленно сканировании изображен периодическому закону, изображения теневой ка ный электрический сигна диента показателя определяют по разности вания электрических сигнНаиболее близким по ности к изобретению явл ледования фазовы заключающийся в регистр формировании двух изоб М1 ъность измерений ограничена аберрациями дефлектора и подложки голограммы,Цель изобретения состоит в повышении точности измерений за счет компенсации аберраций подложки голограммы и дефлектора.Поставленная цель достигается тем, что в способе исследования фазового обьекта, зарегистрированного на голограмму, заключающемся в формировании двух изображений щелевого источника света волнами, восстановленными с голограммы, перекрывании изображений источника света двумя визуализирующими щелями, сканировании изображениями источника по периодическому закону, а также поочередном формировании и преобразовании теневых картин в периоди,еские электрические сигналь;, измерении и запоминании разности во времени следования электрических сигналов для первой теневой картины при сканировании в одном направлении, а для другой теневой картины - в обратном направлении, и определении проекции градиента показателя преломления, формируют два параллельных друг другу изобракения щелевого источника света волнами, восстановленными в "+1-м" и "-1-м порядках дифракции, а виэуализирующие щели ориентируют параллельно друг другу, проекцию градиента показателя преломления определяют по соотношечиюд Пб ЬО-Лф ч+-,к),дх 2где Лр - временные разности следования электрических сигналов;ч - линейная скорость перемещения изображения источника света относительно визуалиэлруощей щели;Г - фокусное расстояние объектива.На фиг,1 изображена оптичсская схема устройства для реализации способа; на фиг.2 и 3 - вид А-А в моменты времени, ссо;ветствующие различным направлениям сканирования,Устройство содержит осветитель 1, щель 2, конденсорную линзу 3, формирующую коллимированный пучок света, дефлектор 4, например, жидкокристаллический, голограмму 5 фазового объекта, фильтрующий. объектив б, визуализирующую диафрагму 7 с двумя визуализирующими щелями и установленную в задней фокальной плоскости объектива б, коллимирующий объектив 10, матрицу фотоприемчиков 11, установленную в плоскости изображения теневой картины, оптически сопрякенную с голограммой 5, электронный блок измерения временной разности следования злект 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 5 г рических сигналов, электронный блок 13 управления дефлектором 4, имеющий электрическую связь с электронным блоком 12 и модулятором 14,Способ исследования фазового объекта реализуется следующим образом. Осветитель 1 освещает щель 2 и формирует щелевой источник света. Конденсорной линзой 3 формируют параллельный пучок и освещают через дефлектор 4 голограмму 5, на которой зарегистрирован фазовый обьект, С голограммы восстанавливают в "+1-м и "-1- м" порядках дифракции волны, которые фокусируют объективом б и формируют два параллельных друг другу изобракения источника света в плоскости визуализирующел диафрагмы 7. Изобракения щелевого источника света перекрывают двумя визуализирующимл щелями 8,9, которые ориентируют параллельно друг другу, При открытых визуализирующих щелях 8,9 в плоскости 11 формируются два изображения тенеых каотин волнами, восстановленными в "-1-м" и "-1-м" порядках дифракции. Электронным блоком 13 управления дефлектора задают такой режим сканирования, чтобы скорость перме щения ч изображений щелевого источника относительно визуапизирующих щелей была постоянной по модулю и меняла знак на противоположный по пзриодическому закону, Синхронизируют оаботу модулятора, представляющего собой обтюратор, (ось вращения совпадает с оптической осью) с блоком 13 так, цтобы при сканировании изображениями исто;ника света в одном направлении одна визуализирующая .цель, например щегь 8 (см,фиг.2), была перекрыта обтюратором 14, а другая щель, например щель 9, была открыта, а при сканированил изображениями источника света в обратном направлении, визуализирующая щель 9 см,фиг,З) была перекрыта обтюратором 14, а щель 8 открыта (направление сканирования источниками света на фиг.2 и фиг,З обозначено парой стрелок), Этот прием позволяет поочередно формировать в плоскости 11 (см.фиг,1) изображения теневых картин,Матрицей фотоприемников 11 изображения теневых картин преобразуют в злектрическле сигналы, Выберем на голограмме две точки "а" и "б"; в одной точке, например "а", соответствующей фазовому обьекту, проекция градиента показателя преломледПания . = О, а в точке "б" необходлмодхд Пбопределить величину Восстановлен- дх+ К(а 3+А), (2) где К - коэффициент пропорциональности; а 3, аб и аа,аб - Углы отклонениЯ лУчей в точках "а" и "б" на дефектах дефлектора и подложке голограммы соответственно, Таким образом, используя волну, восстановленную в одном порядке дифракции, при измерении временной разности следования электрических сигналов в точках "а" и "б" .величина первой производной показателя преломления определится+г пб дпб Г,дх " " дхаб - а.- + (а 3 - а 3) + + (иоп - а",). (3)В способе используют также волну, восстановленную в комплексно-сопряженном порядке дифракции. Для этой волны лучи, восстановленные в тех же точках "а" и "б" голограммы, связаны с проекцией градиента показателя преломления и углами отклонения лучей на неоднородностях дефлектора и подлокки соотношениями/Зад- д + К (а 3 + аа), (4) Так как измерение разности во времени следования электрических сигналов в точках "а" и "б" для второй теневой картины производится при изменении направления сканирования на противоположное по отношению к первой теневой картине, то величина первой производной показателя преломления определится фа К ( д пбо+ (а 8 - аа)производные (3)д (6) прямнальны временным разностяэлектрических сигналов.(6) 5 пропорцио- следования ная волна с голограммы проходит дефлектор и подложку гологрэммьь При наличии дефектов в этих элементах схемы измерения величина проекции градиента показателя преломления исследуемого объекта будет искажена отклонением лучей на дефектах дефлектора и подложки голограммы. Световые лучи, восстановленные в точках "а" и "б" голограммы, будут связаны с проекцией градиента показателя преломления углами отклонения лучей на дефектах соотношениямиаа дх + Кф+) (1)(8)При суммировании временных разностей следования электрических сигналов (7), (8) имеем согласно (3) и (6)АрАд2дпб(9) Таким образом, проекция показателя преломления фазового объекта согласно (9) определитсяд д ддд + д д,дх 21где ч - линейная скорость перемещения изображения источника света относительно визуализирующей щели;, - фокусное расстояние обьектива 6 (см.фиг.1).Таким образом, использование такого способа обработки голограмм позволяет исключить влияние аберраций дефлектора и подложки голограмм (см,выражения (10) и (13 и тем самым повысить точность измерений. Формула изобретения Способ исследования фазового объекта, заключающийся в восстановлении с голограммы, на которой зарегистрирован исследуемый объект, волновых фронтов, в формировании двух изображений щелевого источника света с помощью объектива, перекрывании изображений источника света двумя визуализирующими щелями, сканировании изображениями источника света по периодическому закону, а также поочередном формировании и преобразовании изображений теневых картин в периодические электрические сигналы, измерении и запоминании разности во времени следования электрических сигналов для первой теневой картины при сканировании в одном направлении, а для другой теневой картины - в обратном направлении, и определении проекции градиента показателя преломления, отличающийся тем,что, с целью повышения точности измерений за счет компенсации аберраций, формируют два параллельных друг другу изображения щелевого источника света волнами, восстановленными в "+1"-м и "-1"-м порядках дифракции, а визуализируюшие щели ориентируют параллельно одна другой, проекцию градиента показателя преломления определяют по соотношению1768958 ч - линейная ск изображения источни визуализирующей щел т - фокусное расстдх 2 ЩР Составитель А, Ляликоктор В. Бер Техред М.Моргентал ррек реш аказ 3638 ВНИИПИ Госуд Тираж Подписноетвенного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ ССС 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5 твенно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул,Гагарина, 101 где Ь р -- временные разности следованиэлектрических сигналов; орость перемещени а света относительн и;ояние объектива.