Способ определения контраста интерференционного поля

где й - период интерференционной картины; х - координата,45 Величина 1 с представляет собой усредненную по площади плотность энергии н интерференционном поле.Соответствующее распределение плот 50ности энергии показано на фиг,3, где 1 мак 6 " 1 ср Г 1 + Р) и мин " с Г 1 3 )В тех участках интерференционной картины,где 11для данного матсриала, происходит скачкообразное55 изменение его пропускания или отражения. Распределение пропускания в эа регистрированной интерференционной терцстики под действием излучения (порогового материала); на фиг.З - распределение плотности энергии в интерференццонном поле; на фиг.4 - распределение пропускания порогового материала, на котором зарегистрирована интерференционная картина;на фиг,5 - схема экспериментальной установки для конкретной реализации способа, 10 где 1 - СО-с:азер, 2 - снетоделитепьная германиеная пластина, 3 - плоское зеркало, 4 и 5 - вогнутые зеркала, 7 - светочувствительный материал, 7 - Ие-Ие-лазер, 8 - линза, 15 9 - Фотодиод, 10 - гальванометр; на Фиг.6 и 7 - микрофотографии Фрагмен- та интерФеренционной картины, зарегистрированной на полупрозрачной алюмпнированной стеклянной пластине, 20 при различных значениях плотности энергии.Как видно пз Фиг.1 и 2 при 11Т Т иЕ=К, апри 111 пор Т Т и К К . 25Таким материалом являются, например, тонкие металлические слои, нанесенные на стеклянную подложку. При .их облучении. световым пучком с плотностью энергии, превышающей 1 до , 30 происходит испарение металлического слоя, приводящее к скачкообразному изменению коэффициентов пропускания и отражения,Светочувствительный материал, обладающий пороговыми снойстнами, подвергают воздействию исследуемого интерференционного поля, распределение интенсивности н котором описывается выражениемкартине имеет вид, представленный нафиг.4.Очевидно, что 11при значе-.ниях х =2 2 т ед ю1 с (1+ Р ф) (2) Далее записанную на пороговом материале ннтерференционную картину освещают пучком света, диаметр сечения которого много больше периода интерференционной картины, и онределяют усредненный по ее ппощади коэффициент пропускания Т (или отражения К), равный отношению интенсивности прошедшего (или отраженного) пучка к интенсивности падающего пучка. Нетрудно показать, что усредненные значения Т и К связаны с шириной светлых и темных полос соотношениями Т=Т (1- - -)+Т е (3)а ао а Д 1 К=К (1- - -) +К е (4) а а 0 й 4 йНаходя иэ выражений (Э) и (4) значеания -- и подставляя его в выражение й+ Найдя Р из формул (5) и (6), получают расчетные формулы для определения контраста Р 1 пфЕОс 1(8) совн( -ф - )К-КК,-Кв Соотношения 7 и 8, дающие простую и однозначную связь мелду контрастоминтерференционного поля и пропусканием (или отрахением) зарегистрированной интерференционной картины,выполня ются именно дпя случая регистрации на материале, скачкообразно изменяю(или Ко+ РК =- ), Плотность энергии, при40 которой зарегистрирована эта картина, соответствует 1 йо. то следует из формул 5 и 6, в которых приуказанных соотношениях для Т, То иТ 1 (или К, Р.ь и К 1) будет выполняться равенство 1 по = 1 независимоот значения контраста. ВеличиныТ, -1 (или Р д и Р ) и 1 Ор являютсяхарактеристиками данного пороговогоматериала и повторного их измеения при каждом акте определения коцтраста интерференционцого поля цетребуется. Таким образом, для измерения контраста интерферецциоццого полянеобходимо зарегистрировать ицтерфереиционную картину на материале, обладающем скачкообразным изменениемкоэффициента пропускания или отражения, измерить усредненную по плошади 45 50 55 щем оптические хардктеристцц п 1 действием излучения. Как извес гн в случае работы на линейном учлете характеристической кривой снеточун гциЬ : тельного материала усреднецнот о по площади интерференционной картины процускание Т пропорционально величине 1и совсем не зависит от контраста ицтерференционного поля. 10Для расчета контраста пс формулам 7 и 8, кроме измеренного значения Т (или К), соответствующег, определенному значению 1 с, необходимо также знать Т,1, Т 1 (или Ро, К) и 1 пор, если они неизвестны из литературных данных, то они легко могут быть измерены, В частности, величины Т и Т 1 (К и К 1) находят путем непосредственного измерения коэффициента про пускания (или отражения) материала до его облучения (Т и Р ) и после облучения однорогцым полем при плотности энергии большей 1 аов (Т и К 1) Что касается величины 1 Пар, то для 25 ее измерения можно, например, подвергнуть материал интерференционной засветке при значениях плотчости энергии 1 . как больших, так и мецьИз совокупности зарегистрированных интерференционцых картин выделяют ту, на которой ширина светлых и темных поло= одинаковая, т.е. а 1ьл.: т.осонер 11 ц Т ор исследуемого ццч о;Л:. рецциолц ти ля, ц мерить у ра,",ценный по площади нцтерферограм 1 и; оэЬфцццецт процуслнця (или от - раз цця,) ц рассчитать искомый оцтраст по формулам 7 и Я.В известном способе измеряются лоальные характеристики ццтерферецциоццой артгцы, что существенно ограничивает его применение в случае гцторйеренциоццых полей высокой пространственной частоты, В предлагаем: способе измеряют усредненные по большой площади характеристики интерференционной картины и плотностиэнергии поля, что приводит к существенному упрощению как методики измерений, так и используемой аппаратуры.:1 ногие материалы, такие, как мет.ллцзированные слои, скачкообразно изменяют свое пропускание (отражение) вследствие нагрева падающим излучеццем. Такие материалы практически цеселективны и могут работать в широом спектральном диапазоне от ультрафиолетовой до далевой инфракрасной областей спектра. В этом случае ,.ос-.игается еще и существенное расширение спектрального диапазона его применимости.Предлагаемый спосг б применялся для измерения контраста интерферецционцо-голографических структур при исследовании процесса записи гологра:м в ИК-диапазоне. П р и м е р. В качестве порогово-го материал; используют полупрозрачное алюминированное зеркало с исходными коэффициентами пропускания Т =- 50% и отражения Кд = 45%. Оптическая схема показана ца фиг,5. Исто ником света для создания интерферецционцо-голографических структур является импульсный СО -лазер 1, излучение которого на длине волны 10,6 мкм с помощью германиевой пластины 2 делится на два пучка. Плоским зеркалом 3 и вогнутыми зеркалами 4 и 5 модовая структура пучков совмещается в плоскости регистрации голограммы. Для определения контраста пнтерферецциоцно-голографической структуры в ту же плоскость помещают светочувствительный материал 6 - полупрозрачное алюминированцое зеркало, ца поверхности которого регистрируют ицтерференционцо-голографц"35 ческую структуру. Ее частота 12 лин/мм.Для фопределения порогового значения плотности энергии 1 р материал подвергают последовательно ин 5 терференционной засветке восемью лазерньви импульсами с плотностью энергии 1 о р в диапазоне 0,1-0,8 Да/ /см . Измерение 1 р осуществляется с помощью измерителя энергии и мощности лазерного излучения ИИ 0-2 Н. Из совокупности зарегистрированных интерференционных картин выделяют ту, у которой щирина светлых и темных полос одинаковая. Плотность энергии, при которой зарегистрирована эта картина, и является пороговой и в этом случае составляет 0,2 Да/см При данном значении 1 со 1 пор 20 иа 0,2 Да/см происходит скачкообразаное изменение коэффициента пропусквния от То иа 503 до Т 1 ав 953 и коэффициента отрааения от Кв ав 453 и К 43. 25. В качестве примера на фиг.б н 7 представлены фотографии микроструктуры интерференционной картины, зарегистрированной на данном материале при значениях плотносту энергии 30 1 ср 1 пор вв 0,2 /см (см. фиг.б) и 1 0,36 Да/см (см.фиг.7).После регистрации одна из интерференционных картин -освещается пучком Не-Яе-лазера 7. Например, выбирают картину, зарегистрированную при 1 с0,36 Да/см . С помощъюйлювы а все иифрагиреванные на интерференционной картине пучки на 4 р правляются на фотодиод К9, фото ток которого измеряется галъванометром 10. Определяется усредненный по площади коэффициент пропусквния Т, для чего измеряется интенсивность падающего и проаедаего через интер ференционную картину лазерного пучка. Для определения усредненного по площади коэффициента отрааения Р интерференциоиная картина освещается пучком Не-Яе-лазера со стороны от 50 рааающего слоя и измеряется интенсивность падающего и отрааенного излучений.Для интерферограммы, показанной на фиг.7, коэффициент пропусквния Т ив ав 833, а коэффициент отрааения Е55153. Подставив значения Т ав 833, Т ав 503 р Т953 и 1 пор ввОр 2 Да/см в формулу 7, получают для контраста величину Р = 0,7. Подставив значения К 15" Ко = 503 р К 1 43 1 пр = 0,2 Лп/см в формулу 8, получают для контраста ту ае величину Р аа 0,7,Таким образом, с помощью предлагаемого способа определен контраст интерференционного поля в ИК-области спектра, при этом существенно упрощена как процедура измерения контраста, так и применяемая аппаратура.Предлагаемый способ моает быть использован для определения степени когерентности лазерного излучения,в когерентной оптике и голографии, формула и э о б р е т е н и яСпособ определения контраста ин терференционного поля, заключающийся в регистрации интерференционного поля нв светочувствительном материале, измерении плотности энергия излучения, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью упрощения и расаирения спектральной области применения способа, в качестве светочувствительного материала используют материал, обладающий скачкообразным изменением пропускания или отрваения под действием излучения, измеряют усредненную по площади плотность энергии 1 р исследуемого интерференционного поля, освещают зарегистрированную интерференционную картину и определяют величину усредненного по площади коэффициента пропускания Т или отрааения й, а искомый контраст находят из зависимостейГ1 ар1 фрвв швов ееТ-Тосов ( - -)или,Ю.Р. 1 Есов ( )где 1- плотность энергии излучения, при которой происходит скачкообразноеизменение коэффициентапропусквния от Ть до Тили коэффициента отрааения от ВО до Е 1 рТ - коэффициент пропусканиярдо облучения материалаоднородным полем приплотности эне 1 ргии больаей 1 рг ркоэффициент пропусканияпосле облучения;- коэффициент отражениядо облучения материалаоднородным полем при плотности энергии, большей 1 яо,К " коэффициент отраженияпосле облучения.1658041 а о Е р Сь а О ао)4 Ьг,б Фиг 7 Составитель Е,ДорофееваТехред Л.Сердюкова Корректор С.Шекмар Редактор Т,Иванова Заказ 2431 Тирам 420 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101