Голограммный анализатор волоновых фронтов

 

бъ !

tti» с. . о г- кЛ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советских

Социалистических

Респубпнк (iii706688

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) glîïîëíèòåëüêîå к авт. свид-ву (22) Заявлено 20.06.78 (21) 2630995/25-28 с присоединением заявки РЙ— (23) Приоритет (51)M. Кл.

G 01 В 9/021

Гооудпрствеииый комитет

СССР

Опубликовано 30.12.79. Бюллетень J% 48

Дата опубликования описания 30.12.79 по делам изобретений и открытий (53) УДК 53.087, .25 (088.8) (72) Авторы Л. Т. Мустафина, Н. А. Петрановский, Н. П. Кутикова изобретения и В. И, Лахтионов (71) Заявитель (54) ГОЛОГРАММНЫЙ АНАЛИЗАТОР

ВОЛНОВЬИ ФРОНТОВ

Изобретение относится к голографическим приборам для изучения оптических неоднородностей в прозрачных средах (газовых течениях, жидкостях, тепловых потоках, процессах горения и т.д.).

Известны голограммные анализаторы волновых фронтов, содержащие линзовые оборачивающие системы.

Аберрации оптической системы анализаторов такого типа вносят значительные искажения в восстановленный волновой фронт, что снижает точность измерений.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту к изобретению является голограммный анализатор волновых фронтов, содержащий осветительную систему, последовательно установленные по ходу излучения опорную голо1-рамму, оборачивающуюг систему двух зеркал, размещенных навстречу друг другу, объектную голограмму и регистрационную систему, и пространственный фильтр, расположенный между зеркалами оборачивающей системы.

Недостатками известного устройства является невысокая точность и малый диапазон контролируемых неоднородностей из-за наличия аберраций оптической системы, связанных, в частности, с выполнением оборачиваюших зеркал

5 сферическими.

Целью изобретения является повышение точности анализатора и расширение диапазона исследуемых неоднородностей.

Для этого предлагаемый анализатор снабжен двумя плоскими зеркалами, установленными соответственно между осветительной системой и опорной голограммой и объектной голо-. граммой и приемной системой с воэможностью вращения вокруг осей, перпендикулярных к

15 плоскости падения излучения и лежащих соответственно за опорной и перед объектной голограммами на расстояниях, равных длине оптического пути от соответствующей голограммы до плоского зеркала, опорная и объектная голограммы и пространственный фильтр располо жены в общей фокальной плоскости зеркал оборачивающей системы, выполненных параболическими.

706688

g «c

Stock ь,„н

3

На чертеже изображена оптическая схема голограммного анализатора волновых фронтов, Анализатор содержит осветительную систему 1, плоское зеркало 2, опорную голограмму

3, параболические зеркала 4 и 5 оборачивающей системы, пространственный фильтр 6, объектную голограмму 7, плоское зеркало 8, регистрируютцую систему 9.

Анализатор работает следующим образом, Коллимированный световой пучок, сформи; рованный осветительной системой 1, подается на плоское зеркало 2, направляется им под лю бым наперед заданным углом на опорную голограмму 3. Прямо прошедшие и диафрагированные пучки после. голограммы фокусируются зеркалом 4, выделяют пространственным фильтром 6, коллимируются зеркалом 5 и направляются им на.голограмму 7, После голограммы дйфрагированные пучки пацают на плоское зеркало 8 и затем направляются им в регистрирующую систему 9 под любым наперед заданным углом к ее оптической оси.

Установка пространственного фильтра и голограмм в общей фокальной плоскости зеркальной оборачиваю1цей системы, предполагающая расположение зеркал на двойном фокусном расстоянии по Z-образной схеме, обеспечивает полную. компенсацию аберрации кома, а при осевом направлении восстановленного пучка отсутствует и астигматизм. С целью сохранения для любого угла дифракции осевого направления восстановлейного с опорной голограммы волнового фронта .плоское зеркало устанавливают так, что восстанавливающий волновой фронт направляется на опорную голограмму под углом

Р, причем.SinP = mSinc, где а — угол голографирования; m — порядок дифракции пучка на голограмме.

Расположение осей вращения плоских зеркал на расстоянии, равном длине оптического пути от голограммы до зеркала, позволяет компенсировать смещение световых пучков в плоскости голограммы при изменении угла просвечивания голограммы. Для получения интерференционных картин, свободных от влияния абер. раций анализатора, плоское зеркало 2 поворачи- вают на угол, при котором восстановленйые волны направлены симметрично относительно нор- мали к опорной голограмме. При этом йлоское зеркало 8 поворачивают на утол, при котором обеспечивается осевое направление интерферирующих волн, восстановленных с объектной голограммы.

Минимальный угол голографирования определяется величиной а -„„„Зсй" с1;д — где d— а диаметр кружка рассеяния восстановленного пучка в плоскости пространственного фильтра;

f — фокусное расстояние параболических зеркал оборачивающей системы.

Если расстояние между оптической осью параболического зеркала и его центром равно

5 D/2 (Π— диаметр зеркала), то максимальный угоЛ голографирования определяется из следующего соотношения: "-мс кс (1)12)соВ -V.

10 где Л вЂ” угол наклона нормали зеркала к его оптической оси; г — радиус голограммы.

Для восстановления волнового фронта с голограммы, полученной при угле голографиро15 вания с „„, плоское зеркало 2 направляет восстанавливающий, пучок под углом " о" с

2 к нормали голограммы.

При нелинейной регистрации голограмм можно определить максимальный порядок дифрагированной на голограмме волны, восстановленной с помощью предлагаемого устройства из условия

Таким образом, данный анализатор обеспе- . чивает возможность исследования широкого класса фазовых объектов теневым и интерференционным методами с высокой точностью.

Формула изобретения

Голограммный анализатор волновых фронтов, содержащий осветительную систему, последовательно установленные по ходу излучения опорную голограмму, оборачивающую систему из двух зеркал, размещенных навстречу друг другу, объектную голограмму и регистрирующую систему, пространственный фильтр, расположейный между зеркалами оборачивающей системы, о т л и.ч а ю шийся тем, что, с целью повышения точности анализатора и расширения диапазона исследуемых неоднородностей, он снабжен двумя плоскими зеркалами, установленными соответственно между осветительной системой и опорной голограммой и объектной голограммой и приемной системой с возможностью вращения вокруг осей, перпендикулярных к плоскости падения излучения и лежащих соответственно за опорной и перед объектной голограммами на расстояниях, равных длине оптического йути от соответствующей

55 голограммы до плоского зеркала, опорная и объектная голограммы и пространственный фильтр расположены в общей фокальной плоскости зеркал оборачивающей системы, выполненнв х параболическими.

70б688

Составитель В. Климова

Техред О.Андрейко

КорректорЕ. Лукач

Редактор О. Юркова

Подписное

Филиал ППП "Патент"; r.. Ужгород, ул. Проектная, 4

Заказ 8205/34 . Тираж 845

ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5