RU2425337C2 - Method of recording optical wave front and system to this end - Google Patents

Method of recording optical wave front and system to this end Download PDF

Info

Publication number
RU2425337C2
RU2425337C2 RU2006133872/28A RU2006133872A RU2425337C2 RU 2425337 C2 RU2425337 C2 RU 2425337C2 RU 2006133872/28 A RU2006133872/28 A RU 2006133872/28A RU 2006133872 A RU2006133872 A RU 2006133872A RU 2425337 C2 RU2425337 C2 RU 2425337C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
optical
acousto
amplitude
diffraction
signals
Prior art date
Application number
RU2006133872/28A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2006133872A (en
Inventor
Владимир Иванович Балакший (RU)
Владимир Иванович БАЛАКШИЙ
Виталий Борисович Волошинов (RU)
Виталий Борисович ВОЛОШИНОВ
Александр Юрьевич Чернятин (RU)
Александр Юрьевич ЧЕРНЯТИН
Original Assignee
Самсунг Электроникс Ко., Лтд
Физический факультет Московского государственного университета им. М.В. Ломоносова
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Самсунг Электроникс Ко., Лтд, Физический факультет Московского государственного университета им. М.В. Ломоносова filed Critical Самсунг Электроникс Ко., Лтд
Priority to RU2006133872/28A priority Critical patent/RU2425337C2/en
Publication of RU2006133872A publication Critical patent/RU2006133872A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2425337C2 publication Critical patent/RU2425337C2/en

Links

Images

Landscapes

  • Optical Modulation, Optical Deflection, Nonlinear Optics, Optical Demodulation, Optical Logic Elements (AREA)

Abstract

FIELD: physics.
SUBSTANCE: monochromatic acoustic wave is excited in optical-acoustic cell made from optically anisotropic crystal that allows Bragg's optical-acoustic diffraction with dissipation of light radiation at simultaneous to diffraction peaks of +1-th and -1-th orders. Then, spatially-modulated coherent light wave that carry analysed image is passed through said cell. At the same time light wave is dissipated through two Braggs' peaks of +1-th and -1-th orders. Images formed in said diffraction peaks are separately recorded by means of two matrix photo cells and their output signals are analysed in electronic unit. Two electric signals with separated data on amplitude and phase structure of analysed image are generated to display visible images of amplitude and phase structure on monitor.
EFFECT: simultaneous analysis of amplitude and phase structure of optical field.
10 cl, 5 dwg

Description

Область техникиTechnical field

Изобретение относится к области лазерной физики, адаптивной оптики и голографии, в частности к визуализации волнового фронта.The invention relates to the field of laser physics, adaptive optics and holography, in particular to visualization of the wavefront.

Уровень техникиState of the art

Из уровня техники известно, что световая волна, проходя через объект или отражаясь от него, испытывает в общем случае амплитудную и фазовую пространственную модуляцию. Однако глаз или любой другой фоточувствительный прибор регистрируют только распределение амплитуды (точнее интенсивности света). Таким образом, вся информация об объекте, содержащаяся в фазовой модуляции, полностью теряется, хотя эта информация может быть очень важной, а иногда (в случае так называемых фазовых объектов) и единственной информацией об объекте. К фазовым объектам относятся, в частности, оптические элементы (линзы, призмы, зеркала и др.), газовые, жидкие и кристаллические среды, искажающие оптический волновой фронт вследствие внутренней неоднородности, разнообразные биологические структуры, характеризующиеся очень малым коэффициентом поглощения света (клетки, бактерии) и т.д. Проблема визуализации фазовых объектов или, другими словами, визуализации оптического волнового фронта стала особенно актуальной после появления лазеров и в связи с их широким применением при неразрушающих измерениях не только в физике и технике, но также в химии, биологии, медицине и экологии. В более общей постановке эта проблема, формулируемая как регистрация оптического волнового фронта, является ключевой для систем адаптивной оптики.It is known from the prior art that a light wave, passing through an object or reflected from it, experiences in the general case amplitude and phase spatial modulation. However, the eye or any other photosensitive device records only the amplitude distribution (more precisely, the light intensity). Thus, all information about the object contained in phase modulation is completely lost, although this information can be very important, and sometimes (in the case of the so-called phase objects) the only information about the object. Phase objects include, in particular, optical elements (lenses, prisms, mirrors, etc.), gas, liquid, and crystalline media that distort the optical wavefront due to internal inhomogeneity, and various biological structures characterized by a very low coefficient of light absorption (cells, bacteria) ) etc. The problem of visualizing phase objects or, in other words, visualizing an optical wavefront has become especially urgent after the advent of lasers and in connection with their widespread use in non-destructive measurements, not only in physics and technology, but also in chemistry, biology, medicine and ecology. In a more general setting, this problem, formulated as recording the optical wavefront, is key for adaptive optics systems.

В настоящее время известно несколько способов визуализации фазовых объектов (см., например, M.Born, E.Wolf, Principles of optics, - Pergamon Press, Oxford, 1964). В методе темного поля из пространственного спектра оптического сигнала удаляется центральная компонента. В результате этого фазовая модуляция светового поля

Figure 00000001
преобразуется в модуляцию интенсивности, пропорциональную квадрату фазы:
Figure 00000002
. В методе фазового контраста центральная компонента сдвигается по фазе на
Figure 00000003
, вследствие чего получается линейный закон преобразования фазы в интенсивность:
Figure 00000004
. В интерференционном (голографическом) методе оптический волновой фронт регистрируется в виде интерференционной структуры, возникающей при пространственном совмещении на поверхности фоточувствительного материала сигнальной и опорной световых волн (J. Goodman, Introduction to Fourier optics, - McGraw-Hill Book Comp., N.Y., 1968).Currently, several methods for visualizing phase objects are known (see, for example, M. Born, E. Wolf, Principles of optics, - Pergamon Press, Oxford, 1964). In the dark field method, the central component is removed from the spatial spectrum of the optical signal. As a result of this, phase modulation of the light field
Figure 00000001
converted to intensity modulation proportional to the square of the phase:
Figure 00000002
. In the phase contrast method, the central component is phase shifted by
Figure 00000003
as a result of which the linear law of phase to intensity conversion is obtained:
Figure 00000004
. In the interference (holographic) method, the optical wavefront is recorded as an interference structure arising from the spatial combination of the signal and reference light waves on the surface of the photosensitive material (J. Goodman, Introduction to Fourier optics, - McGraw-Hill Book Comp., NY, 1968) .

Из уровня техники известен также акустооптический способ регистрации фазовой структуры светового поля, основанный на дифракции света на коротком акустическом импульсе, распространяющемся в прозрачной среде - акустооптической ячейке (V.I.Balakshy, Application of acousto-optic interaction for holographic conversion of light fields, Optics & Laser Techn., 1996, v.28, №2, p.109-117). Этот способ может рассматриваться как ближайший аналог предлагаемого изобретения. В данном способе фазовое изображение проецируется в плоскость ячейки. При распространении акустического импульса в ячейке на нем последовательно дифрагируют разные участки изображения. Продифрагировавшее излучение регистрируется фотоприемником. Фактически акустический импульс играет здесь роль движущегося окна, через которое последовательно просматривается фазовая структура светового поля. Выходной сигнал фотоприемника представляет собой сигнал развертки отдельной строки светового поля. Для регистрации двумерных изображений перед ячейкой располагается дефлектор, отклоняющий световой пучок с кадровой частотой в направлении, ортогональном распространению акустического импульса.The acousto-optical method for detecting the phase structure of a light field based on light diffraction by a short acoustic pulse propagating in a transparent medium — an acousto-optic cell (VIBalakshy, Application of acousto-optic interaction for holographic conversion of light fields, Optics & Laser Techn ., 1996, v. 28, No. 2, p. 109-117). This method can be considered as the closest analogue of the invention. In this method, the phase image is projected onto the plane of the cell. When an acoustic pulse propagates in a cell, different portions of the image are successively diffracted on it. Diffracted radiation is detected by a photodetector. In fact, the acoustic impulse plays the role of a moving window through which the phase structure of the light field is sequentially viewed. The output signal of the photodetector is a scan signal of a separate line of the light field. To register two-dimensional images, a deflector is located in front of the cell, deflecting the light beam with a frame frequency in the direction orthogonal to the propagation of the acoustic pulse.

Главная трудность при реализации описанных способов визуализации оптического волнового фронта, известных из уровня техники, возникает вследствие того, что локальное значение фазы светового поля

Figure 00000005
преобразуется по тому или иному закону в интенсивность
Figure 00000006
. Поэтому если исходное световое поле промодулировано не только по фазе, но также и по амплитуде (что имеет место в большинстве случаев), то в выходном сигнале амплитудная информация накладывается на фазовую. Разделение амплитудной и фазовой информации возможно лишь при одновременной регистрации в двух разных установках анализируемого оптического поля: суммарного распределения интенсивности фазочувствительным методом и распределения интенсивности нечувствительным к фазе методом с последующей компьютерной обработкой полученных электрических сигналов. Такой подход приводит к сложной оптической схеме системы регистрации, трудностям ее юстировки, значительным ошибкам и неоднозначной интерпретации получаемых результатов.The main difficulty in implementing the described methods for visualizing the optical wavefront known from the prior art arises from the fact that the local value of the phase of the light field
Figure 00000005
converted according to one law or another into intensity
Figure 00000006
. Therefore, if the initial light field is modulated not only in phase, but also in amplitude (which occurs in most cases), then in the output signal the amplitude information is superimposed on the phase. Separation of amplitude and phase information is possible only if the analyzed optical field is simultaneously recorded in two different settings: the total intensity distribution by the phase-sensitive method and the intensity distribution by the phase-insensitive method, followed by computer processing of the received electrical signals. Such an approach leads to a complex optical design of the registration system, difficulties in its adjustment, significant errors and ambiguous interpretation of the results.

Особое место занимает голографический способ, в котором фазовая информация при записи голограммы преобразуется в амплитудную путем частотной модуляции пространственной несущей, тогда как амплитудная информация оказывается представленной в форме амплитудной модуляции этой несущей. Однако разделение амплитудной и фазовой информации в этом случае, хотя и возможное теоретически, в настоящее время проблематично из-за недостаточного разрешения передающих телевизионных камер.A special place is occupied by the holographic method in which phase information, when recording a hologram, is converted into amplitude information by frequency modulation of the spatial carrier, while the amplitude information is presented in the form of amplitude modulation of this carrier. However, the separation of the amplitude and phase information in this case, although theoretically possible, is currently problematic due to the insufficient resolution of the transmitting television cameras.

Еще одним важным недостатком известных из уровня техники способов является однозначная определенность закона преобразования фазы в интенсивность и невозможность перенастройки системы к другому закону, более оптимальному в конкретной ситуации.Another important drawback of the methods known from the prior art is the unambiguous certainty of the law of phase to intensity conversion and the impossibility of reconfiguring the system to another law that is more optimal in a particular situation.

Главным недостатком акустооптического способа (V.I.Balakshy, Application of acousto-optic interaction for holographic conversion of light fields, Optics & Laser Techn., 1996, v.28, №2, p.109-117), выбранного в качестве ближайшего аналога, является низкая чувствительность фотоприемной системы. В этой системе используется одноэлементный фотоприемник, регистрирующий в каждый момент времени лишь

Figure 00000007
-ю часть светового потока, где N - число элементов разложения изображения. В существующем телевизионном стандарте N=500000. Поэтому известный акустооптический метод пригоден для обработки только световых сигналов большой мощности.The main disadvantage of the acousto-optical method (VIBalakshy, Application of acousto-optic interaction for holographic conversion of light fields, Optics & Laser Techn., 1996, v.28, No. 2, p.109-117), is selected as the closest analogue sensitivity of the photodetector system. This system uses a single-element photodetector that records only
Figure 00000007
-th part of the light flux, where N is the number of elements of image decomposition. In the existing television standard, N = 500000. Therefore, the known acousto-optical method is suitable for processing only high-power light signals.

Заявленный способ регистрации оптического волнового фронта и система его реализации устраняют недостатки известных из уровня техники способов и в отличие от вышеуказанных известных способов позволяют осуществлять одновременный анализ как амплитудной, так и фазовой структуры оптического поля. Система, реализующая этот способ, согласно изобретению, формирует на выходе два электрических сигнала телевизионного типа, которые могут быть использованы как для раздельной визуализации амплитудной и фазовой структуры изображений, так и для измерения локальных значений амплитуды и фазы светового поля. При этом в системе используется небольшой набор оптических элементов; оптическая схема устройства достаточно проста, что обеспечивает стабильную и надежную его работу, высокую точность измерений. Применение в системе матричных фотоприемников обеспечивает работу в режиме "накопления заряда" и повышение на несколько порядков чувствительности (по сравнению с прототипом). Путем электрического изменения параметров управляющего сигнала возможна быстрая (в реальном времени) перестройка системы, обеспечивающая переход от одного закона визуализации фазовой структуры к другому.The claimed method for registering an optical wavefront and its implementation system eliminate the disadvantages of the methods known from the prior art and, unlike the above known methods, allow simultaneous analysis of both the amplitude and phase structure of the optical field. The system that implements this method according to the invention generates two television-type electrical signals at the output, which can be used both for separate visualization of the amplitude and phase structure of images, and for measuring local values of the amplitude and phase of the light field. Moreover, the system uses a small set of optical elements; The optical scheme of the device is quite simple, which ensures stable and reliable operation, high measurement accuracy. The use of matrix photodetectors in the system ensures operation in the “charge accumulation” mode and increases the sensitivity by several orders of magnitude (compared to the prototype). By electrically changing the parameters of the control signal, a quick (in real time) restructuring of the system is possible, providing a transition from one law of visualization of the phase structure to another.

Сущность изобретенияSUMMARY OF THE INVENTION

Согласно первому аспекту изобретения предусмотрен способ регистрации оптического волнового фронта, заключающийся в:According to a first aspect of the invention, there is provided a method for recording an optical wavefront, comprising:

а) возбуждении монохроматической акустической волны в акустооптической ячейке, изготовленной из оптически-анизотропного кристалла специального среза;a) the excitation of a monochromatic acoustic wave in an acousto-optical cell made of a special section optical-anisotropic crystal;

б) пропускании пространственно-модулированной когерентной световой волны, несущей анализируемое изображение, через акустооптическую ячейку;b) transmitting a spatially modulated coherent light wave carrying the analyzed image through an acousto-optical cell;

в) обеспечении одновременного рассеяния световой волны в два брэгговских дифракционных максимума +1-го и -1-го порядков путем соответствующего выбора частоты акустической волны и геометрии акустооптического взаимодействия;c) ensuring simultaneous scattering of the light wave into two Bragg diffraction maxima of the 1st and 1st orders by appropriate selection of the frequency of the acoustic wave and the geometry of the acousto-optical interaction;

г) независимой регистрации изображений, сформированных в этих дифракционных максимумах, с помощью двух матричных фотоприемников, преобразующих оптические изображения в электрические сигналы телевизионного типа;d) independent registration of images formed at these diffraction maxima using two matrix photodetectors that convert optical images into television-type electrical signals;

д) совместной обработке выходных сигналов фотоприемников в электронном блоке, в результате которой формируются два электрических сигнала, несущих раздельную информацию об амплитудной и фазовой структуре анализируемого изображения;d) joint processing of the output signals of the photodetectors in the electronic unit, as a result of which two electrical signals are generated that carry separate information about the amplitude and phase structure of the analyzed image;

е) формировании из этих сигналов видимых изображений амплитудной и фазовой структуры на экране монитора.f) forming from these signals visible images of the amplitude and phase structure on the monitor screen.

Кроме того, в способе согласно первому аспекту изобретения обработка сигналов фотоприемников включает сложение и вычитание этих сигналов, а также деление разностного сигнала на суммарный.In addition, in the method according to the first aspect of the invention, the processing of photodetector signals includes adding and subtracting these signals, as well as dividing the difference signal by the total.

Согласно второму аспекту изобретения предусмотрена система регистрации оптического волнового фронта, включающую в себя:According to a second aspect of the invention, there is provided an optical wavefront registration system, including:

а) акустооптическую ячейку, изготовленную из оптически-анизотропного кристалла специального среза, обеспечивающего брэгговский режим акустооптической дифракции с рассеянием светового излучения одновременно в два дифракционных максимума +1-го и -1-го порядков;a) an acousto-optic cell made of a special-section optical-anisotropic crystal, which provides the Bragg regime of acousto-optical diffraction with scattering of light radiation simultaneously into two diffraction maxima of the 1st and 1st orders;

б) ВЧ электрический генератор, служащий для возбуждения монохроматической акустической волны в акустооптической ячейке и допускающий перестройку амплитуды и частоты акустической волны;b) a high-frequency electric generator that serves to excite a monochromatic acoustic wave in an acousto-optic cell and allows the amplitude and frequency of the acoustic wave to be tuned;

в) источник когерентного оптического излучения для освещения исследуемого объекта;c) a source of coherent optical radiation to illuminate the object under study;

г) объектив, формирующий амплитудно-фазовое изображение в центральной плоскости акустооптической ячейки;d) a lens forming an amplitude-phase image in the central plane of an acousto-optical cell;

д) оптический блок, состоящий из одной или нескольких линз, который переносит два изображения, сформированных в дифракционных максимумах +1-го и -1-го порядков, в плоскость фотодетектирования;e) an optical unit consisting of one or several lenses that transfers two images formed at diffraction maxima of the 1st and 1st orders to the photodetection plane;

е) два матричных фотоприемника, одновременно регистрирующих два изображения в +1-м и -1-м дифракционных порядках и формирующих два электрических сигнала телевизионного типа;f) two matrix photodetectors simultaneously registering two images in the + 1st and -1th diffraction orders and generating two television-type electrical signals;

ж) электронный блок обработки сигналов, обеспечивающий совместную обработку сигналов фотоприемников, в результате которой формируются два электрических сигнала, несущих раздельную информацию об амплитудной и фазовой структуре анализируемого светового поля;g) an electronic signal processing unit, providing joint processing of photodetector signals, as a result of which two electrical signals are generated that carry separate information about the amplitude and phase structure of the analyzed light field;

з) видео-блок, электрически связанный с электронным блоком обработки сигналов, который формирует видимые изображения амплитудной и фазовой структуры исследуемого светового поля.h) a video block electrically connected to the electronic signal processing unit, which forms visible images of the amplitude and phase structure of the studied light field.

Кроме того, в системе регистрации оптического волнового фронта согласно второму аспекту изобретения электронный блок обработки сигналов включает в себя:In addition, in the optical wavefront registration system according to the second aspect of the invention, the electronic signal processing unit includes:

а) сумматор-вычитатель, преобразующий сигналы фотоприемников в разностный и суммарный сигналы;a) the adder-subtractor, which converts the signals of the photodetectors into differential and total signals;

б) делитель, электрически связанный с сумматором-вычитателем, который формирует, путем деления суммарного сигнала на разностный, сигнал, несущий информацию только о фазовой структуре исследуемого светового поля.b) a divider, electrically connected with the adder-subtractor, which generates, by dividing the total signal by a difference signal, a signal that carries information only about the phase structure of the studied light field.

В заявленной системе регистрации оптического волнового фронта, оптически-анизотропный кристалл, используемый для изготовления акустооптической ячейки, является одноосным кристаллом, при этом одноосный кристалл акустооптической ячейки является кристаллом парателлурита (TeO2).In the inventive optical wavefront registration system, the optical anisotropic crystal used to make the acousto-optic cell is a uniaxial crystal, while the uniaxial acousto-optic cell is a paratellurite (TeO 2 ) crystal.

Кроме того, парателлурит вырезан таким образом, что плоскость акустооптического взаимодействия совпадает с кристаллографической плоскостью (

Figure 00000008
).In addition, paratellurite is cut out so that the plane of acousto-optical interaction coincides with the crystallographic plane (
Figure 00000008
)

При этом в заявленной системе регистрации оптического волнового фронта оптический волновой фронт, возбуждаемый в акустооптической ячейке, является медленной сдвиговой акустической модой, поляризованной в направлении [

Figure 00000009
] относительно кристаллографических осей кристалла парателлурита.Moreover, in the claimed registration system of the optical wavefront, the optical wavefront excited in the acousto-optical cell is a slow shear acoustic mode polarized in the direction [
Figure 00000009
] relative to the crystallographic axes of the paratellurite crystal.

Кроме того, в указанной заявленной системе два матричных фотоприемника представляют собой телевизионные камеры или ПЗС-матрицы, а видеоблок включает в себя два монитора или один монитор, на котором независимо формируются два изображения, отражающие пространственное распределение амплитуды и фазы в анализируемом световом поле.In addition, in the indicated claimed system, two matrix photodetectors are television cameras or CCD arrays, and the video unit includes two monitors or one monitor on which two images are independently formed, reflecting the spatial distribution of amplitude and phase in the analyzed light field.

Сущность заявленного способа и функционирование предлагаемой системы регистрации оптического волнового фронта основаны на свойствах дифракции света на фазовой дифракционной решетке и на последующей обработке изображений, получаемых в двух дифрагированных пучках. Эффективная реализация способа оказывается возможной благодаря найденным специфическим свойствам дифракции оптического излучения на объемной фазовой дифракционной решетке, индуцированной в оптически анизотропной среде.The essence of the claimed method and the operation of the proposed optical wavefront registration system are based on the properties of light diffraction by a phase diffraction grating and on the subsequent processing of images obtained in two diffracted beams. An effective implementation of the method is possible due to the found specific properties of the diffraction of optical radiation by a bulk phase diffraction grating induced in an optically anisotropic medium.

В качестве объемной фазовой решетки предлагается использовать акустооптическую решетку, наведенную с помощью акустической волны в двулучепреломляющем кристалле. Акустооптическое взаимодействие в такой акустооптической ячейке реализуется в виде дифракции Брэгга, что обеспечивается достаточно большой шириной акустического пучка и высокой частотой ультразвука. При этом предлагается использовать особую геометрию брэгговского взаимодействия света с ультразвуком в кристалле, позволяющую наблюдать два дифрагированных оптических пучка, несущих информацию об амплитуде и фазе исходного изображения. При последующей совместной обработке продетектированных оптических сигналов можно получить информацию об амплитуде и фазе исходного оптического изображения.It is proposed to use an acousto-optical lattice induced by an acoustic wave in a birefringent crystal as a bulk phase grating. The acousto-optic interaction in such an acousto-optic cell is realized in the form of Bragg diffraction, which is ensured by a sufficiently large width of the acoustic beam and a high frequency of ultrasound. It is proposed to use a special geometry of the Bragg interaction of light with ultrasound in the crystal, which allows one to observe two diffracted optical beams carrying information about the amplitude and phase of the original image. In the subsequent joint processing of the detected optical signals, it is possible to obtain information about the amplitude and phase of the original optical image.

Перечень фигур чертежейList of drawings

Фиг.1 - преобразование фазовой модуляции световой волны в модуляцию интенсивности при брэгговской дифракции света.Figure 1 - the conversion of the phase modulation of the light wave to the modulation of the intensity when Bragg diffraction of light.

(а) - обычная геометрия брэгговского рассеяния света;(a) the usual geometry of Bragg light scattering;

(b) - геометрия брэгговского рассеяния одновременно в два боковых максимума.(b) - Bragg scattering geometry simultaneously at two lateral maxima.

Фиг.2 - векторные диаграммы брэгговского акустооптического взаимодействия.Figure 2 is a vector diagram of the Bragg acousto-optic interaction.

(а) - обычная геометрия брэгговского рассеяния света;(a) the usual geometry of Bragg light scattering;

(b) - геометрия брэгговского рассеяния одновременно в два боковых максимума.(b) - Bragg scattering geometry simultaneously at two lateral maxima.

Фиг.3 - блок-схема системы регистрации оптического волнового фронта.Figure 3 is a block diagram of a registration system for an optical wavefront.

Описание предпочтительных вариантов осуществления изобретенияDescription of preferred embodiments of the invention

Предлагаемый способ регистрации оптического волнового фронта и система для его реализации позволяют одновременно регистрировать амплитудную и фазовую структуру пространственно когерентного оптического поля. Заявленный способ основан на угловой селективности брэгговского акустооптического взаимодействия, т.е. на зависимости эффективности акустооптической дифракции от угла падения светового пучка на ячейку (В.И.Балакший, В.Н.Парыгин, Л.Е.Чирков. "Физические основы акустооптики". М., Радио и связь, 1985).The proposed method for recording an optical wavefront and a system for its implementation allow simultaneously registering the amplitude and phase structure of a spatially coherent optical field. The claimed method is based on the angular selectivity of the Bragg acousto-optic interaction, i.e. on the dependence of acousto-optic diffraction efficiency on the angle of incidence of a light beam on a cell (V.I. Balakshy, V.N. Parygin, L.E. Chirkov. "Physical fundamentals of acousto-optics". M., Radio and communications, 1985).

В фазово-модулированной световой волне, которую можно записать в виде

Figure 00000010
(здесь для упрощения предлагается одномерный фазовый объект), направление волновой нормали меняется от точки к точке вдоль волнового фронта по закону
Figure 00000011
, где
Figure 00000012
- длина волны света,
Figure 00000013
- фазовый градиент. При прохождении такой волны через акустооптическую ячейку разные участки волны, вследствие различия в углах падения
Figure 00000014
, дифрагируют с разной эффективностью. В результате дифрагированная волна оказывается промодулированной по интенсивности пропорционально локальным значениям фазового градиента. Таким образом, можно сказать, что акустооптическая ячейка работает как фазовый дискриминатор, обеспечивающий преобразование фазово-модулированной световой волны в волну, промодулированную по интенсивности.In a phase-modulated light wave, which can be written as
Figure 00000010
(here, for simplicity, a one-dimensional phase object is proposed), the direction of the wave normal changes from point to point along the wave front according to the law
Figure 00000011
where
Figure 00000012
is the wavelength of light,
Figure 00000013
- phase gradient. When such a wave passes through an acousto-optic cell, different sections of the wave, due to differences in the angles of incidence
Figure 00000014
diffract with different efficiencies. As a result, the diffracted wave is modulated in intensity in proportion to the local values of the phase gradient. Thus, we can say that the acousto-optical cell acts as a phase discriminator, which provides the conversion of a phase-modulated light wave into a wave that is modulated in intensity.

Фиг.1а иллюстрирует процесс визуализации оптического волнового фронта. Здесь кривой 1 изображена угловая характеристика брэгговской дифракции - зависимость интенсивности дифрагированного света

Figure 00000015
от угла падения
Figure 00000016
. Эффективность дифракции достигает максимума при падении света под углом Брэгга
Figure 00000017
. Кривой 2 показана форма градиента фазы
Figure 00000018
в падающей волне, а кривой 3 - распределение интенсивности света в дифрагированном пучке. Конкретный закон преобразования фазы в интенсивность зависит от выбора рабочей точки
Figure 00000019
на кривой 1. Из фиг.1а ясно, что максимальная чувствительность системы к фазовому градиенту достигается, когда рабочая точка выбирается на середине склона угловой характеристики. Переход с одного склона на другой приводит к инверсии контраста в визуализированном изображении. Меняя частоту и амплитуду акустической волны, можно оперативно и в широком диапазоне варьировать положение рабочей точки и форму угловой характеристики, обеспечивая тем самым адаптацию системы к конкретной решаемой задаче.Figa illustrates the visualization process of an optical wavefront. Here curve 1 shows the angular characteristic of the Bragg diffraction - the dependence of the intensity of diffracted light
Figure 00000015
from the angle of incidence
Figure 00000016
. Diffraction efficiency reaches its maximum when light is incident at a Bragg angle
Figure 00000017
. Curve 2 shows the shape of the phase gradient
Figure 00000018
in the incident wave, and curve 3 is the distribution of light intensity in the diffracted beam. The specific law of phase to intensity conversion depends on the choice of the operating point
Figure 00000019
on curve 1. From figa it is clear that the maximum sensitivity of the system to the phase gradient is achieved when the operating point is selected in the middle of the slope of the angular characteristic. The transition from one slope to another leads to inversion of contrast in the rendered image. By changing the frequency and amplitude of the acoustic wave, it is possible to quickly and widely vary the position of the operating point and the shape of the angular characteristic, thereby ensuring the adaptation of the system to the specific task being solved.

Однако если в анализируемой световой волне присутствует амплитудная модуляция

Figure 00000020
, то эта модуляция также будет перенесена в дифрагированный пучок. Для разделения амплитудной и фазовой информации предлагается использовать особый вариант брэгговской дифракции, реализуемый только в оптически-анизотропной среде - в двулучепреломляющем кристалле. Соответствующим выбором среза кристалла, а также направления взаимодействующих световых и акустических волн и частоты ультразвука можно обеспечить брэгговский режим дифракции с рассеянием света одновременно в два дифракционных максимума +1-го и -1-го порядков. Диаграмма волновых векторов для такого варианта брэгговского взаимодействия показана на фиг.2b, а на фиг.2а для сравнения показан обычный вариант брэгговского взаимодействия. Здесь
Figure 00000021
и
Figure 00000022
- волновые векторы соответственно падающего и дифрагированного света, K - волновой вектор звука. Диаграмма фиг.2б построена для случая, когда плоскость взаимодействия перпендикулярна оптической оси одноосного кристалла. Свет падает перпендикулярно акустическому пучку и рассеивается в два симметрично расположенных дифракционных максимума +1-го и -1-го порядков. Частота ультразвука при этом определяется выражением
Figure 00000023
, где V - скорость звука,
Figure 00000024
и
Figure 00000025
- показатели преломления для падающего и дифрагированного света. Угловые характеристики обоих дифракционных максимумов
Figure 00000026
и
Figure 00000027
в этом случае совпадают. При увеличении или уменьшении частоты ультразвука характеристики
Figure 00000028
и
Figure 00000029
смещаются друг относительно друга (фиг.1b). Если рабочую точку
Figure 00000030
выбрать так, как показано на фиг., то в обоих максимумах будет происходить визуализация оптического волнового фронта. Однако распределение интенсивности света в них будет иметь инверсный характер. Можно получить, что оптимальные акустические частоты определяются формулой
Figure 00000031
, где l - ширина акустического пучка в плоскости акустооптического взаимодействия. Распределение интенсивности света в дифракционных порядках имеет вид:However, if amplitude modulation is present in the analyzed light wave
Figure 00000020
, then this modulation will also be transferred to the diffracted beam. To separate the amplitude and phase information, it is proposed to use a special version of the Bragg diffraction, realized only in an optically anisotropic medium — in a birefringent crystal. The appropriate choice of the crystal slice, as well as the direction of the interacting light and acoustic waves and the ultrasound frequency, can provide the Bragg diffraction mode with light scattering simultaneously into two diffraction maxima of the 1st and 1st orders of magnitude. A wave vector diagram for such an embodiment of the Bragg interaction is shown in FIG. 2b, and FIG. 2a shows a conventional embodiment of the Bragg interaction for comparison. Here
Figure 00000021
and
Figure 00000022
are the wave vectors of incident and diffracted light, respectively, and K is the wave vector of sound. The diagram of FIG. 2b is constructed for the case when the interaction plane is perpendicular to the optical axis of the uniaxial crystal. Light falls perpendicular to the acoustic beam and is scattered into two symmetrically located diffraction maxima of the 1st and 1st orders. The frequency of ultrasound is determined by the expression
Figure 00000023
where V is the speed of sound,
Figure 00000024
and
Figure 00000025
- refractive indices for incident and diffracted light. Angular characteristics of both diffraction maxima
Figure 00000026
and
Figure 00000027
in this case match. With increasing or decreasing ultrasound frequency characteristics
Figure 00000028
and
Figure 00000029
are displaced relative to each other (fig.1b). If the operating point
Figure 00000030
choose as shown in Fig., then at both maxima the visualization of the optical wavefront will occur. However, the distribution of light intensity in them will have an inverse character. It can be obtained that the optimal acoustic frequencies are determined by the formula
Figure 00000031
where l is the width of the acoustic beam in the plane of the acousto-optic interaction. The distribution of light intensity in diffraction orders has the form:

Figure 00000032
Figure 00000032

где A - параметр Рамана-Ната, который пропорционален амплитуде акустической волны. Как видно из этого соотношения, амплитудная модуляция исходной световой волны u0(x) переносится в оба дифракционных максимума одинаково, тогда как члены, определяемые фазовой модуляцией

Figure 00000033
, имеют разные знаки в этих максимумах. Поэтому суммирование и вычитание сигналов матричных фотоприемников, регистрирующих изображения в +1-м и -1-м дифракционных порядках, позволяют получить два электрических сигнала, один из которых содержит информацию только о распределении амплитуды (
Figure 00000034
), а другой - информацию о распределении амплитуды и фазы в анализируемом световом поле (
Figure 00000035
). Поделив второй сигнал на первый, можно получить фазовую информацию в чистом виде.where A is the Raman-Nath parameter, which is proportional to the amplitude of the acoustic wave. As can be seen from this relation, the amplitude modulation of the initial light wave u 0 (x) is transferred equally to both diffraction maxima, while the terms determined by the phase modulation
Figure 00000033
have different signs at these highs. Therefore, the summation and subtraction of the signals of matrix photodetectors registering images in the + 1st and -1th diffraction orders allow us to obtain two electrical signals, one of which contains information only about the distribution of the amplitude (
Figure 00000034
), and the other, information on the distribution of the amplitude and phase in the analyzed light field (
Figure 00000035
) By dividing the second signal into the first, you can get the phase information in pure form.

Один из возможных вариантов реализации описанного способа регистрации оптического волнового фронта показан на фиг.3, на которой позицией 1 обозначен источник когерентного излучения (лазер); позицией 2 - исследуемый объект; позицией 3 - объектив; позицией 4 - акустооптическая ячейка; позицией 5 - генератор ВЧ гармонических колебаний; позицией 6 - оптический блок (линза или линзы); позицией 7 - плоскость регистрации оптических изображений; позицией 8, 9 - фотоприемные матрицы (ПЗС матрицы); позицией 10 - электронный блок обработки сигналов; позицией 11 - сумматор-вычитатель; позицией 12 - делитель; позицией 13, 14 - мониторы и позицией 15 - видеоблок.One possible implementation of the described method for recording an optical wavefront is shown in FIG. 3, in which 1 denotes a coherent radiation source (laser); position 2 - the investigated object; position 3 - the lens; position 4 — acousto-optic cell; position 5 - the generator of HF harmonic oscillations; position 6 - the optical unit (lens or lenses); position 7 is the plane of registration of optical images; 8, 9 — photodetector arrays (CCD arrays); position 10 - electronic signal processing unit; position 11 - adder-subtractor; position 12 is a divider; at 13, 14 - monitors and at 15 - video block.

Источник когерентного излучения 1 освещает исследуемый объект 2. Оптическое излучение, сформированное исследуемым объектом, т.е. прошедшее сквозь объект или отраженное им, проходит далее через объектив 3, который создает изображение объекта в акустооптической ячейке 4. В ячейке происходит дифракция оптического излучения одновременно в +1-й и -1-й порядки дифракции. Управление ячейкой 4 осуществляется с помощью генератора 5 гармонического электрического сигнала. Изображения, сформированные в +1-м и -1-м порядках, переносятся оптическим блоком 6 в плоскость 7 регистрации оптических изображений. В этой плоскости расположены два матричных фотоприемника 8 и 9, преобразующие оптические изображения, соответствующие +1-му и -1-му порядкам дифракции, в электрические сигналы U1 и U2. В качестве фотоприемников 8 и 9 могут быть использованы телевизионные камеры или ПЗС-матрицы. Электрические сигналы U1 и U2 поступают в электронный блок 10 обработки сигналов, который может представлять собой стандартный компьютер либо специализированное электронное устройство, состоящее из сумматора-вычитателя 11 и делителя 12. Блок 10 обработки сигналов осуществляет суммирование и вычитание электрических сигналов U1 и U2, а также деление разностного сигнала U(-)=U1-U2 на суммарный сигнал U(+)=U1+U2. Суммарный сигнал U(+) поступает на монитор 13 и формирует изображение, соответствующее пространственному распределению амплитуды исследуемого оптического поля. В то же время сигнал U(-)/U(+) поступает на второй монитор 14 и формирует изображение, отвечающее пространственному распределению фазы исследуемого оптического поля. Два изображения, соответствующие распределению амплитудных и фазовых неоднородностей исследуемого объекта, могут также выводиться на одном мониторе.The coherent radiation source 1 illuminates the object under study 2. The optical radiation generated by the object under study, i.e. Passing through the object or reflected by it, then passes through the lens 3, which creates an image of the object in the acousto-optical cell 4. In the cell, optical radiation is diffracted simultaneously in the + 1st and -1st diffraction orders. Cell 4 is controlled by a harmonic electric signal generator 5. Images formed in the + 1st and -1st orders are transferred by the optical unit 6 to the plane 7 for recording optical images. In this plane are two matrix photodetectors 8 and 9, which convert the optical images corresponding to the + 1st and -1th diffraction orders into electrical signals U 1 and U 2 . As photodetectors 8 and 9, television cameras or CCD arrays can be used. The electrical signals U 1 and U 2 are fed to an electronic signal processing unit 10, which can be a standard computer or a specialized electronic device consisting of an adder-subtractor 11 and a divider 12. The signal processing unit 10 sums and subtracts the electric signals U 1 and U 2 , as well as dividing the difference signal U (-) = U 1 -U 2 by the total signal U (+) = U 1 + U 2 . The total signal U (+) enters the monitor 13 and forms an image corresponding to the spatial distribution of the amplitude of the investigated optical field. At the same time, the signal U (-) / U (+) enters the second monitor 14 and forms an image corresponding to the spatial distribution of the phase of the studied optical field. Two images corresponding to the distribution of the amplitude and phase inhomogeneities of the studied object can also be displayed on one monitor.

Следует отметить, что пространственное распределение амплитуды в световой волне может быть легко зарегистрировано и измерено с помощью обычных ТВ-систем. Однако одновременная регистрация амплитудной и фазовой структуры светового поля дает много больше информации об исследуемом объекте.It should be noted that the spatial distribution of the amplitude in the light wave can be easily detected and measured using conventional TV systems. However, the simultaneous registration of the amplitude and phase structure of the light field gives much more information about the object under study.

В качестве источника излучения 1 (фиг.3) предпочтительно использовать лазер. Акустооптическая ячейка 4 должна быть изготовлена на основе двулучепреломляющего кристалла, в котором реализуется так называемая анизотропная дифракция света с поворотом плоскости поляризации. В настоящее время наиболее подходящим для этого материалом в видимом диапазоне света является одноосный монокристалл парателлурита (TeO2), который обеспечивает высокую эффективность акустооптической дифракции при малой мощности ультразвука. Акустооптическую ячейку на кристалле парателлурита следует изготовить таким образом, чтобы волновой вектор ki осевой компоненты оптического излучения, поступающего на вход акустооптической ячейки от исследуемого объекта, и волновой вектор акустической волны K лежали в кристаллографической плоскости парателлурита (

Figure 00000036
). В данной плоскости акустооптического взаимодействия реализуется наибольшая эффективность дифракции при наименьшей мощности ультразвука. При этом в качестве волны ультразвука, индуцирующей в кристалле объемную фазовую решетку, следует использовать медленную сдвиговую акустическую моду. Необходимая геометрия акустооптического взаимодействия, обеспечивающая одновременное существование двух порядков брэгговской дифракции, предусматривает следующие направления для взаимодействующих пучков света и звука. Волновой вектор K акустической волны должен быть направлен под углом 86° к оптической оси кристалла парателлурита, а волновой вектор ki падающей на кристалл световой волны должен быть направлен внутри кристалла под углом 4,55° к оптической оси кристалла (для света с длиной волны
Figure 00000037
мкм). Для возбуждения акустической волны предпочтительно использовать пъезоэлектрический преобразователь на основе пластины, вырезанной из монокристалла ниобата лития (LiNbO3) перпендикулярно его кристаллографической оси X. Данный срез кристалла ниобата лития обеспечивает сдвиговые колебания пъезоэлектрической пластины, в результате чего в акустооптической ячейке возбуждается нужная акустическая мода. Для рассматриваемого варианта частота
Figure 00000038
равна 77,5 МГц, а рабочие частоты f составляют 76,6 МГц и 78,4 МГц при длине акустооптического взаимодействия l=1 см.As the radiation source 1 (figure 3), it is preferable to use a laser. The acousto-optic cell 4 should be made on the basis of a birefringent crystal, in which the so-called anisotropic diffraction of light is realized with rotation of the plane of polarization. Currently, the most suitable material for this in the visible range of light is a uniaxial paratellurite single crystal (TeO 2 ), which provides high acousto-optic diffraction efficiency at low ultrasound power. An acousto-optic cell on a paratellurite crystal should be made in such a way that the wave vector k i of the axial component of the optical radiation entering the acousto-optic cell from the object under study and the wave vector of the acoustic wave K lie in the crystallographic plane of paratellurite (
Figure 00000036
) In this plane of acousto-optic interaction, the highest diffraction efficiency is realized at the lowest ultrasound power. In this case, a slow shear acoustic mode should be used as an ultrasound wave inducing a volume phase grating in the crystal. The necessary geometry of the acousto-optic interaction, which ensures the simultaneous existence of two Bragg diffraction orders, provides the following directions for interacting beams of light and sound. The wave vector K of the acoustic wave should be directed at an angle of 86 ° to the optical axis of the paratellurite crystal, and the wave vector k i of the light wave incident on the crystal should be directed inside the crystal at an angle of 4.55 ° to the optical axis of the crystal (for light with a wavelength
Figure 00000037
μm). To excite an acoustic wave, it is preferable to use a piezoelectric transducer based on a plate cut from a lithium niobate single crystal (LiNbO 3 ) perpendicular to its crystallographic axis X. This section of a lithium niobate crystal provides shear vibrations of the piezoelectric plate, as a result of which the desired acoustic mode is excited in the acousto-optical cell. For the considered option, the frequency
Figure 00000038
equal to 77.5 MHz, and the operating frequencies f are 76.6 MHz and 78.4 MHz with an acousto-optic interaction length l = 1 cm.

Следует подчеркнуть, что описанная система допускает не единственный вариант ее реализации; возможны различные изменения в конструкции, параметрах и деталях, которые не являются отклонением от сущности и объема данного изобретения, как это отражено в приложенной формуле изобретения.It should be emphasized that the described system allows not the only option for its implementation; various changes in design, parameters and details are possible, which are not deviations from the essence and scope of the present invention, as reflected in the attached claims.

Промышленная применимостьIndustrial applicability

Предлагаемые способ и система амплитудной и фазовой структуры оптических изображений могут быть воспроизведены на основе элементов, освоенных и серийно выпускаемых промышленностью. В том числе, в качестве акустооптической ячейки могут быть использованы акустооптические дефлекторы или перестраиваемые акустооптические фильтры на базе парателлурита, освоенные промышленностью и показавшие высокую надежность, хорошие оптические характеристики, а также характеризующиеся малой потребляемой мощностью. В качестве видеоблока 10 (фиг.3) может быть использован стандартный персональный компьютер либо специально разработанное портативное электронное вычислительное устройство.The proposed method and system of the amplitude and phase structure of optical images can be reproduced on the basis of elements mastered and commercially available by industry. In particular, acousto-optical deflectors or tunable paratellurite-based acousto-optical filters that have been developed by industry and have shown high reliability, good optical characteristics, and also characterized by low power consumption can be used as an acousto-optical cell. As the video block 10 (Fig.3) can be used a standard personal computer or a specially designed portable electronic computing device.

Claims (10)

1. Способ регистрации оптического волнового фронта, заключающийся в
а) возбуждении монохроматической акустической волны в акустооптической ячейке, изготовленной из оптически анизотропного кристалла, вырезанного таким образом, чтобы обеспечивался брэгговский режим акустооптической дифракции с рассеянием светового излучения одновременно в два дифракционных максимума +1-го и -1-го порядков;
б) пропускании пространственно-модулированной когерентной световой волны, несущей анализируемое изображение, через акустооптическую ячейку;
в) обеспечении одновременного рассеяния световой волны в два брэгговских дифракционных максимума +1-го и -1-го порядков путем соответствующего выбора частоты акустической волны и геометрии акустооптического взаимодействия;
г) независимой регистрации изображений, сформированных в этих дифракционных максимумах, с помощью двух матричных фотоприемников, преобразующих оптические изображения в электрические сигналы телевизионного типа;
д) совместной обработке выходных сигналов фотоприемников в электронном блоке, в результате которой формируются два электрических сигнала, несущих раздельную информацию об амплитудной и фазовой структуре анализируемого изображения;
е) формировании из этих сигналов видимых изображений амплитудной и фазовой структуры на экране монитора.
1. The method of recording an optical wavefront, which consists in
a) excitation of a monochromatic acoustic wave in an acousto-optic cell made of an optically anisotropic crystal cut out in such a way as to ensure the Bragg regime of acousto-optic diffraction with the scattering of light radiation simultaneously into two diffraction maxima of the 1st and 1st orders of magnitude;
b) transmitting a spatially modulated coherent light wave carrying the analyzed image through an acousto-optical cell;
c) ensuring simultaneous scattering of the light wave into two Bragg diffraction maxima of the 1st and 1st orders by appropriate selection of the frequency of the acoustic wave and the geometry of the acousto-optical interaction;
d) independent registration of images formed at these diffraction maxima using two matrix photodetectors that convert optical images into television-type electrical signals;
d) joint processing of the output signals of the photodetectors in the electronic unit, as a result of which two electrical signals are formed that carry separate information about the amplitude and phase structure of the analyzed image;
f) forming from these signals visible images of the amplitude and phase structure on the monitor screen.
2. Способ регистрации оптического волнового фронта по п.1, в котором обработка сигналов фотоприемников включает сложение и вычитание этих сигналов, а также деление разностного сигнала на суммарный сигнал.2. The method of recording the optical wavefront according to claim 1, in which the processing of the signals of the photodetectors includes the addition and subtraction of these signals, as well as the division of the difference signal by the total signal. 3. Система регистрации оптического волнового фронта, содержащая
а) акустооптическую ячейку, изготовленную из оптически анизотропного кристалла, вырезанного таким образом, чтобы обеспечивался брэгговский режим акустооптической дифракции с рассеянием светового излучения одновременно в два дифракционных максимума +1-го и -1-го порядков;
б) ВЧ электрический генератор, служащий для возбуждения монохроматической акустической волны в акустооптической ячейке и допускающий перестройку амплитуды и частоты акустической волны;
в) источник когерентного оптического излучения для освещения исследуемого объекта;
г) объектив, формирующий амплитудно-фазовое изображение в центральной плоскости акустооптической ячейки;
д) оптический блок, состоящий из одной или нескольких линз, который переносит два изображения, сформированных в дифракционных максимумах +1-го и -1-го порядков, в плоскость фотодетектирования;
е) два матричных фотоприемника, одновременно регистрирующих два изображения в +1-м и -1-м дифракционных порядках и формирующих два электрических сигнала телевизионного типа;
ж) электронный блок обработки сигналов, обеспечивающий совместную обработку сигналов фотоприемников, в результате которой формируются два электрических сигнала, несущих раздельную информацию об амплитудной и фазовой структуре анализируемого светового поля;
з) видеоблок, электрически связанный с электронным блоком обработки сигналов, который формирует видимые изображения амплитудной и фазовой структуры исследуемого светового поля.
3. The registration system of the optical wavefront, containing
a) an acousto-optic cell made of an optically anisotropic crystal cut out in such a way as to ensure the Bragg regime of acousto-optic diffraction with scattering of light radiation simultaneously into two diffraction maxima of the 1st and 1st orders;
b) a high-frequency electric generator that serves to excite a monochromatic acoustic wave in an acousto-optic cell and allows the amplitude and frequency of the acoustic wave to be tuned;
c) a source of coherent optical radiation to illuminate the object under study;
d) a lens forming an amplitude-phase image in the central plane of an acousto-optical cell;
e) an optical unit consisting of one or several lenses that transfers two images formed at diffraction maxima of the 1st and 1st orders to the photodetection plane;
f) two matrix photodetectors simultaneously registering two images in the + 1st and -1th diffraction orders and generating two television-type electrical signals;
g) an electronic signal processing unit, providing joint processing of photodetector signals, as a result of which two electrical signals are generated that carry separate information about the amplitude and phase structure of the analyzed light field;
h) a video block electrically connected to the electronic signal processing unit, which forms visible images of the amplitude and phase structure of the studied light field.
4. Система регистрации оптического волнового фронта по п.3, в которой электронный блок обработки сигналов включает в себя
а) сумматор-вычитатель, преобразующий сигналы фотоприемников в разностный и суммарный сигналы;
б) делитель, электрически связанный с сумматором-вычитателем, который формирует, путем деления суммарного сигнала на разностный, сигнал, несущий информацию только о фазовой структуре исследуемого светового поля.
4. The registration system of the optical wavefront according to claim 3, in which the electronic signal processing unit includes
a) the adder-subtractor, which converts the signals of the photodetectors into differential and total signals;
b) a divider electrically connected to the adder-subtractor, which generates, by dividing the total signal by a difference signal, a signal that carries information only about the phase structure of the studied light field.
5. Система регистрации оптического волнового фронта по п.3, в которой оптически анизотропный кристалл, используемый для изготовления акустооптической ячейки, является одноосным кристаллом.5. The registration system of the optical wavefront according to claim 3, in which the optically anisotropic crystal used to fabricate an acousto-optic cell is a uniaxial crystal. 6. Система регистрации оптического волнового фронта по п.5, в которой одноосный кристалл акустооптической ячейки является кристаллом парателлурита (ТеО2).6. The registration system of the optical wavefront according to claim 5, in which the uniaxial crystal of the acousto-optic cell is a paratellurite crystal (TeO 2 ). 7. Система регистрации оптического волнового фронта по п.6, в которой кристалл парателлурита вырезан таким образом, что плоскость акустооптического взаимодействия совпадает с кристаллографической плоскостью (
Figure 00000008
).
7. The registration system of the optical wavefront according to claim 6, in which the paratellurite crystal is cut so that the plane of acousto-optical interaction coincides with the crystallographic plane (
Figure 00000008
)
8. Система регистрации оптического волнового фронта по п.7, в которой акустическая волна, возбуждаемая в акустооптической ячейке, представляет собой сдвиговую медленную акустическую моду, поляризованную в направлении [
Figure 00000008
] относительно кристаллографических осей кристалла парателлурита.
8. The registration system of the optical wave front according to claim 7, in which the acoustic wave excited in the acousto-optical cell is a shear slow acoustic mode polarized in the direction [
Figure 00000008
] relative to the crystallographic axes of the paratellurite crystal.
9. Система регистрации оптического волнового фронта по п.3, в которой два матричных фотоприемника представляют собой телевизионные камеры или ПЗС-матрицы.9. The registration system of the optical wavefront according to claim 3, in which two matrix photodetectors are television cameras or CCD arrays. 10. Система регистрации оптического волнового фронта по п.3, в которой видеоблок включает в себя два монитора или один монитор, на котором независимо формируются два изображения, отражающих пространственное распределение амплитуды и фазы в анализируемом световом поле. 10. The registration system of the optical wavefront according to claim 3, in which the video unit includes two monitors or one monitor on which two images are independently formed, reflecting the spatial distribution of the amplitude and phase in the analyzed light field.
RU2006133872/28A 2006-09-22 2006-09-22 Method of recording optical wave front and system to this end RU2425337C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2006133872/28A RU2425337C2 (en) 2006-09-22 2006-09-22 Method of recording optical wave front and system to this end

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2006133872/28A RU2425337C2 (en) 2006-09-22 2006-09-22 Method of recording optical wave front and system to this end

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2006133872A RU2006133872A (en) 2008-03-27
RU2425337C2 true RU2425337C2 (en) 2011-07-27

Family

ID=44753734

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2006133872/28A RU2425337C2 (en) 2006-09-22 2006-09-22 Method of recording optical wave front and system to this end

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2425337C2 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU183778U1 (en) * 2017-07-17 2018-10-02 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Уфимский государственный авиационный технический университет" ACOUSTOPTIC INFORMATION-MEASURING DEVICE FOR FLAME CONTROL
RU184830U1 (en) * 2018-07-31 2018-11-12 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Московский государственный технический университет имени Н.Э. Баумана (национальный исследовательский университет)" (МГТУ им. Н.Э. Баумана) OPTICAL DIAGRAM OF A PHASE DISTORTION METER OF OPTICAL WAVE FIELDS BASED ON A F light guide PLATFORM AND A SPATIAL LIGHT MODULATOR

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
V.I.Balakshy, Application of acousto-optic interaction for holographic conversion of light fields, Optics & Laser Techn., 1996, v.28, №2, p.109-117. *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU183778U1 (en) * 2017-07-17 2018-10-02 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Уфимский государственный авиационный технический университет" ACOUSTOPTIC INFORMATION-MEASURING DEVICE FOR FLAME CONTROL
RU184830U1 (en) * 2018-07-31 2018-11-12 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Московский государственный технический университет имени Н.Э. Баумана (национальный исследовательский университет)" (МГТУ им. Н.Э. Баумана) OPTICAL DIAGRAM OF A PHASE DISTORTION METER OF OPTICAL WAVE FIELDS BASED ON A F light guide PLATFORM AND A SPATIAL LIGHT MODULATOR

Also Published As

Publication number Publication date
RU2006133872A (en) 2008-03-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US9164479B2 (en) Systems and methods of dual-plane digital holographic microscopy
US8675201B2 (en) Coherent anti-Stokes Raman holography
US8184279B2 (en) Fourier domain sensing
JPH07122595B2 (en) Acoustic / optical dispersion filter and method for separating two or more wavelengths
US6849844B2 (en) 2-D microscopic tomographic systems utilizing 2-D deflection sensors
WO2017169800A1 (en) Pulsed light waveform measurement method and waveform measurement device
US8179535B2 (en) Remote sensing of underwater acoustic fields
US7050174B2 (en) Ultra high frequency imaging acoustic microscope
RU2425337C2 (en) Method of recording optical wave front and system to this end
US7023546B1 (en) Real-time imaging spectropolarimeter based on an optical modulator
Voloshinov et al. Two-dimensional selection of optical spatial frequencies by acousto-optic methods
Johnson Design of Acousto-Optic Modulators
Śliwiński Acousto-optics and its perspectives in research and applications
US6836336B2 (en) Inspection system calibration methods
US3706965A (en) Real-time acoustic imaging system
Metherell et al. Temporal reference acoustical holography
RU2276355C1 (en) Device for recognizing internal inhomogeneities of object
Nagai Acoustic power measurement using an optical heterodyne method
Metherell et al. Temporal reference acoustical holography
Kim Acousto-optic devices for optical signal processing and quantum computing
KR102374163B1 (en) Schlieren-style imaging system for acoustic field amplitude analysis and method of analyzing the same
Yukhnevich et al. Photoelastic and acousto-optic properties of the KDP crystal with application to wide-angle acousto-optic tunable filters
RU1831710C (en) Method for measuring statistic characteristics of density fluctuation field and device for its realization
Gupta et al. Acousto-optic sensing and imaging for biomedical applications
Balakshy et al. Application of Bragg acousto-optic interaction for optical wavefront visualization

Legal Events

Date Code Title Description
PC43 Official registration of the transfer of the exclusive right without contract for inventions

Effective date: 20131017

TK4A Correction to the publication in the bulletin (patent)

Free format text: AMENDMENT TO CHAPTER -PC4A- IN JOURNAL: 5-2014