Устройство для записи голограмм и голографических интерферограмм

 

Использование: изобретение относится к измерительной технике. Сущность изобретения: новым в устройстве является то, что модуляционный элемент и анализатор активного затвора расположены последовательно между активным элементом и выходным отражателем, а вспомогательный отражатель образует дополнительный резонатор совместно с "глухим" отражателем. 3 ил.

Изобретение относится к измерительной технике, а именно к импульсной голографии и многоэкспозиционной голографической интерферометрии, и может быть использовано при исследовании диффузно отражающих объектов и других процессов.

Известно устройство для записи голограмм и голографических интерферограмм /Ковалев А.А. Кабаев Н.И. Тюшкевич Б.Н. Юревич В.А. Сужение спектра излучения в ОКГ с электрооптическим затвором // ЖПС, 1979, т.30, N 4, с.639 - 646/, содержащее оптическую схему записи голограмм, оптически связанную с выходом импульсного лазера, состоящего из выходного и "глухого" отражателей, образующих основной резонатор, вспомогательного отражателя, образующего совместно с выходным отражателем дополнительный резонатор, активного элемента, расположенного в общем для обоих резонаторов плече, активного затвора с системой управления, состоящего из модуляционного элемента и анализатора, оптически связанного с вспомогательным отражателем, причем модуляционный элемент и анализатор активного затвора установлены последовательно между активным элементом и "глухим" отражателем.

В известном устройстве часть излучения свободной генерации, формируемого в дополнительном резонаторе, не используемого в качестве затравочного и представляющего в этом случае шум, поступает в оптическую схему записи голограмм и приводит к снижению отношения сигнал/шум и контраста голограмм и голографических интерферограмм.

Технической задачей, которую решает предлагаемое изобретение, является увеличение отношения сигнал/шум и контраста голограмм и голографических интерферограмм.

Поставленная задача достигается тем, что в устройстве для записи голограмм и голографических интерферограмм, содержащем оптическую схему записи голограмм, оптически связанную с выходом импульсного лазера, состоящего из выходного и "глухого" отражателей, образующих основной резонатор, хотя бы одного вспомогательного отражателя, образующего дополнительный резонатор, активного элемента, расположенного в общем для обоих резонаторов плече, активного затвора с системой управления, состоящего из модуляционного элемента и анализатора, модуляционный элемент и анализатор активного затвора расположены последовательно между активным элементом и выходным отражателем, а вспомогательный отражатель образует дополнительный резонатор совместно с "глухим" отражателем.

Поскольку излучение на выходе модуляционного элемента до и после включения полуволнового электрооптического активного затвора имеет взаимоортогональную поляризацию, то благодаря тому, что модуляционный элемент и анализатор активного затвора расположены последовательно между активным элементом и выходным отражателем, а вспомогательный отражатель образует дополнительный резонатор совместно с "глухим" отражателем, часть излучения свободной генерации, формируемого в дополнительном резонаторе при выключенном активном затворе, не используемого в качестве затравочного и представляющего в данном случае шум, не поступает в оптическую схему записи голограмм, что повышает отношение сигнал/шум и контраст голограмм и голографических интерферограмм.

Устройство для записи голограмм и голографических интерферограмм поясняется фиг. 1 3, где представлены варианты его исполнения и приняты следующие обозначения: 1 импульсный лазер; 2 выходной отражатель; 3 - активный затвор; 4 система управления активным затвором; 5 модуляционный элемент; 6 анализатор; 7 активный элемент; 8 -"глухой" отражатель; 9, 9', 9" вспомогательные отражатели; 10 схема записи голограмм; 11 опорный канал; 12 регистрирующая среда; 13 объектный канал; 14 исследуемый объект.

Устройство, представленное на фиг. 1, содержит импульсный лазер 1, состоящий из оптически связанных и последовательно расположенных выходного отражателя 2, активного затвора 3 с системой 4 управления, включающего модуляционный элемент 5 и анализатор 6, активного элемента 7, "глухого" отражателя 8 и вспомогательного отражателя 9, образующего совместно с "глухим" отражателем 8 дополнительный резонатор. Следует отметить, что в качестве вспомогательного отражателя 9 в таком варианте устройства могут быть использованы также грани модуляционного элемента 5, анализатора 6, торец активного элемента 7. Модуляционный элемент 5 и анализатор 6 активного затвора 3 расположены последовательно между активным элементом 7 и выходным отражателем 2. Выход импульсного лазера 1 оптически связан с оптической схемой 10 записи голограмм, включающей в себя опорный канал 11, оптически связанный с регистрирующей средой 12, и объектный канал 13, оптически связанный с исследуемым объектом 14.

В варианте устройства, представленного на фиг. 2, в качестве вспомогательных отражателей, образующих совместно с "глухим" отражателем 8 дополнительный резонатор, использованы отражатель 9 и анализатор 6, которым может служить призма Глана с просветленной боковой поверхностью.

Дополнительный резонатор в варианте устройства, представленного на фиг. 3, образован "глухим" отражателем 8 и вспомогательными отражателями 9, 9', 9".

В остальном устройства аналогичны и принцип действия их одинаков.

Применялся рубиновый лазер 1. В качестве выходного отражателя 2 использована стопа из двух стеклянных пластин, разделенных воздушным промежутком; в качестве активного затвора 3 полуволновой электрооптический затвор. Система 4 управления затвором выполнена на базе вакуумных искровых реле ВИР-14; модуляционный элемент 5 на основе кристалла КДР Z-среза; анализатор 6 призма Глана с просветленной боковой гранью; активный элемент 7 рубиновый стержень РПС 8Х120/180; "глухой" и вспомогательный отражатели 8, 9 зеркала с диэлектрическим покрытием. Оптическая схема 10 записи включала опорный и объектный каналы 11, 13. Регистрация голограмм осуществлялась на голографической фотопленке производства ПО "Тасма". В объектном канале 13 установлена линза, расширяющая излучение импульсного лазера до размеров исследуемого объекта 14, которым служили детали газотурбинных двигателей.

Принцип действия устройства состоит в следующем. При выключенном затворе 3 и соответствующей накачке активного элемента 7 в дополнительном резонаторе лазера 1, образованном "глухим" и вспомогательным отражателями 8, 9, развивается излучение свободной генерации. Часть излучения свободной генерации выводится в направлении системы 4 управления затвором 3. Система 4 управления включает затвор 3 лишь в процессе развития одного из пиков свободной генерации, спектральная частота которого попадает в спектральную полосу пропускания на входе системы 4 управления. При включении затвора 3 моноимпульс формируется из затравочного излучения в более высокодобротном резонаторе, образованном отражателями 2, 8, 9, и через выходной отражатель 2 поступает в оптическую схему записи голограмм. Устройство может работать в моноимпульсном режиме при записи голограмм; в режиме двух и более импульсов при записи голографических интерферограмм, при этом каждая из экспозиций осуществляется аналогично первой на одной и той же частоте либо на близлежащих частотах; а также при записи контурных голограмм, когда экспозиции осуществляются на разных частотах.

При всех описанных выше режимах часть излучения свободной генерации, формируемого в дополнительном резонаторе при выключенном затворе, не используемого в качестве затравочного и представляющего собой в данном случае шум, практически не поступает в оптическую схему записи голограмм, что повышает отношение сигнал/шум и контраст полос на голографической интерферограмме. Устройство не исключает использование усилительных каскадов лазерного излучения, при этом наряду с указанными выше достоинствами следует отметить то, что излучение свободной генерации, предшествующее гигантскому импульсу, не поступает на усилительные каскады и не снимает инверсию в активных элементах усилителей. Выше приведена оптическая схема устройства для записи голограмм и голографических интерферограмм диффузно отражающих объектов. Следует отметить, что устройство может быть использовано и для записи голограмм и голографических интерферограмм объектов, изменяющих фазу проходящего через них излучения.

Формула изобретения

Устройство для записи голограмм и голографических интерферограмм, содержащее оптическую схему записи голограмм, оптически связанную с выходом импульсного лазера, состоящего из выходного и "глухого" отражателей, образующих основной резонатор, хотя бы одного вспомогательного отражателя, образующего дополнительный резонатор, активного элемента, расположенного в общем для обоих резонаторов плече, активного затвора с системой управления, состоящего из модуляционного элемента и анализатора, отличающееся тем, что модуляционный элемент и анализатор активного затвора расположены последовательно между активным элементом и выходным отражателем, а вспомогательный отражатель образует дополнительный резонатор совместно с "глухим" отражателем.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3