SU1182255A1

SU1182255A1 - Method of interference measurements

Info

Publication number: SU1182255A1
Application number: SU843730243A
Authority: SU
Inventors: Николай Георгиевич Власов; Рафаэль Борисович Мацонашвили
Original assignee: Предприятие П/Я В-8584
Priority date: 1984-04-27
Filing date: 1984-04-27
Publication date: 1985-09-30

Abstract

СПОСОБ ИНТЕРФЕРЕНЦИОННЫХ ИЗМЕРЕНИЙ, заклкгчающийс в том, что освещают исследуемьй объект лазерным излучением в различные фиксированные моменты времени Т и Т. и регистрируют интерференционную картину рассе нных объектом полей, по которой суд т об изменении объекта, отличающийс тем, что, с целью расширени временного диапазона интерференционных измерений в пикосекундную область, дл освещени объекта используют один световой импульс с временной задержкой, регистрируют интерференционную картину, полученную при совмещений во времени волновых полей путем задержки первого из них на величину , и одновременно i оптически выравнивают кривизну и масштаб волнового фронта интерфериру (П ницих волновых полей.A METHOD FOR INTERFERENTIAL MEASUREMENTS, which consists in illuminating an object under investigation with laser radiation at different fixed times T and T. and recording the interference pattern of the fields scattered by the object, according to which the object changes, in order to extend the time range interference measurements in the picosecond region, a single light pulse with a time delay is used to illuminate the object, the interference pattern obtained by combining in the waves of the wave fields by delaying the first one by an amount, and at the same time i optically align the curvature and scale of the wave front of the interferir (P nich wave fields.

Description

Изобретение относитс к интерференционным измерени м и предназначено дл исследовани быстропротекающих процессов.The invention relates to interference measurements and is intended to investigate fast processes.

Целью изобретени вл етс расширение временного диапазона интерференционных измерений исследуемого объекта в пикосекундную областьThe aim of the invention is to expand the time range of the interference measurements of the object under study in the picosecond region

На чертеже показана принципиальна оптическа схема получени интер- 0 Дл ферограммы прот женного объекта согласно предложенному способу. Оптическа схема содержит лазер и расположенные последовательно по ходу его излучени коллиматор 2, линию задержки, состо щую из полупрозрачных зеркал 3 и 4, зеркал 5 и 6, линз 7, 8 и тонкой полуволново пластинки 9 о Затем располагают иссл дуемьш объект 10. В схеме имеетс также приемна часть, состо ща из анализатора 11, объектива 12 и свет чувствительной среды 13, Способ осуществл ют следующим образом. Исследуемый объект 10 освещают через коллиматор 2 одиночным лзанейн пол ризованным импульсом от лазера Операцию освещени исследуемого объ екта импульсным лазерным излучением в фиксированные моменты времени Т и Tj осуществл ют с помощью оптичес кой линии задержки, образованн(зй полупрозрачными зеркалами 3, 4 и зе калами 5 и 6. Перед регистрацией интерференционной картины ПРОИЗВОДЯТ совмещение во времени волновых полей путем задержки первого из них на величину ,определ емую разностью фиксирсванньпс моментов време ни, дл чего использзтот ту же самую оптическую линию задержки, которую отраженное от исследуемого объекта излучение проходит в обратном напра лении. Повторное использование одной 45 и той же линии задержки позвол ет автоматически выровн ть оптические пути интерферирующих : , волновых полей . Дл того, чтобы интерференционна картина несла только полезнзпо информацию об изменении исследуемого объекта, одновременно с совмещением во времени волновых полей выравнивают их масштаб и кривизну, дл : чего примен ют линзы 7 и 8, оптически сов мещающие входную и выходную плоскости линии задержки. Объективом 12 фокусируют изображение исследуемогоThe drawing shows a principal optical scheme for obtaining an interfacial ferrogram of an object according to the proposed method. The optical circuit contains a laser and a collimator 2 arranged successively along its radiation, a delay line consisting of translucent mirrors 3 and 4, mirrors 5 and 6, lenses 7, 8, and a thin half-wave plate 9 o. Then position the studied object 10. In the diagram there is also a receiving part consisting of the analyzer 11, the lens 12 and the light of the sensitive medium 13. The method is carried out as follows. The object under study 10 is illuminated through the collimator 2 with a single lzanean polarized pulse from a laser. The operation of the object under study by pulsed laser radiation at fixed times T and Tj is performed using an optical delay line formed by 3 translucent mirrors 3, 4 and 5 by fragments and 6. Before recording the interference pattern, the wave fields are combined in time by delaying the first of them by an amount determined by the difference of the fixed time moments, for which the the same optical delay line that the radiation reflected from the object under study passes in the opposite direction. Repeating one 45 same delay line allows the optical paths of the interfering: wave fields to be automatically aligned. In order for the interference pattern to carry only useful information about the change of the object under study, simultaneously with the combination of the wave fields in time, equalizes their scale and curvature, for which they use lenses 7 and 8, which optically mix the input and output loskosti delay line. Lens 12 focus the image of the investigated

объекта на светочувствительную среду 13 , предназначенную дл регистрации интерференционной картины. Кроме волновых полей, оптические пути которых выровнены, на регистрирующую среду попадают также еще два волновых пол , одно из которых ни разу не прошло оптическую линию задержки , а другое прошпо ее дважды. повьшёни контраста интерференционной картины двум последним волновым пол м необходимо прекратить доступ к светочувствительной среде, что можно осуществить, примен , {например, разв зку по пол ризации. Дл этого в оптическую лирию задержки ввод т тонкую полуволновую пластинку 9, измен юп1ую пол ризацию . прошедшегочерез нее излучени на ортогональную. Анализатор 11, расположенный перед объективом 12, настроен таким образом, что пропускает только те волновые пол , которые один раз прошли оптическую линию задержки, а остальные отсекает. Сравним возможности способа-прототипа и предложенного способа в исследовании процессов пикосекундной Длительности. Длина когерентности излут1ени пикосекундного лазера составл ет около 30 мкм и, таким образом, теоретически максимально возможна глубина исследуемой сцены составл ет около 15 мкм, при условии идеальной параллельности объекта и светочувствительной среды, при исследовании сверхбыстропротекающих процессов така юстировка взаимного положени объекта и сбеточувствительной среды, на которую регистрируетс голограмма, практически невозможна, т.е. становит с невозможным получение голограммы и, следовательно, применение методов голографической интерферометрии. Дл предложенного способа глубина сцены или прот женность объекта, интерфе- рограмму которых.требуетс получить, определ етс глубиной резкости объ- ектива и частотой интерференционных полос, фотографируемых в реальном времени. Из голографической интерферометрии обычные объективы позвол ют фотографировать йнтерферограммы на восстановленных изображени х объектов , прот женность которых по глубине достигает дес тков сантиметров. Таким образом, станов тс возможнымиobject on the photosensitive medium 13, designed to register the interference pattern. In addition to wave fields whose optical paths are aligned, two more wave fields also fall on the recording medium, one of which has never passed an optical delay line and the other has passed it twice. To increase the contrast of the interference pattern with the last two wave fields, it is necessary to stop access to the photosensitive medium, which can be done by applying, for example, polarization separation. To do this, a thin half-wave plate 9 is inserted into the optical delay lithium, changing its polarization. passed through it to the orthogonal radiation. The analyzer 11, located in front of the lens 12, is configured in such a way that it passes only those wave fields that once passed the optical delay line and cuts off the rest. Compare the capabilities of the prototype method and the proposed method in the study of picosecond duration processes. The coherence length of a picosecond laser pulse is about 30 microns and, thus, theoretically, the maximum possible depth of the scene under study is about 15 microns, provided that the object and the photosensitive medium are perfectly parallel, while studying ultrafast processes of the object and the source-sensitive medium, which a hologram is recorded is almost impossible, i.e. it becomes impossible to obtain a hologram and, therefore, the use of holographic interferometry methods. For the proposed method, the depth of the scene or the length of the object, the interferogram of which is required to be obtained, is determined by the depth of field of the lens and the frequency of the interference fringes photographed in real time. From holographic interferometry, conventional lenses allow photographing interferograms on reconstructed images of objects, the depth of which reaches tens of centimeters. Thus, it becomes possible

интерференционные измерени изменений исследуемого объекта в пикосекундном временном диапазоне.interference measurements of changes in the object under study in the picosecond time range.

Экспериментальна проверка предлагаемого способа производилась на основе аналогии между излучением пикосекунднрго импульсного лазера и обычного теплового источника, работающего в непрерьшном режиме, длины когерентности которых совпадают. Experimental verification of the proposed method was performed on the basis of the analogy between the radiation of a picosecond pulsed laser and a conventional heat source operating in a continuous mode, the coherence lengths of which coincide.

В качестве источника была выбрана ртутна лампа ДРШ-250, длина когерентности излучени которой после прохождени через зеленый светофильтр составл ет несколько дес тков мкм. Деформаци объекта иммитировалась незначительной разъюстировкой оптической схемы, достигаемой смещением линзы 7 или 8, что приводило к наложению на выходе схемы двух изображений A DRSh-250 mercury lamp was chosen as the source, the coherence length of the radiation of which after passing through the green filter is several tens of microns. The deformation of the object was imitated by a slight misalignment of the optical scheme, achieved by a shift of lens 7 or 8, which led to the imposition of two images

с несколько отличающимис масштабами и соответственно к образова|гаю интерференционной картины.with slightly different scales and, accordingly, to the formation of the interference pattern.

Предложенный способ позвол ет получать и киноинтерферограмму исследуемого процесса. Дл этого в качестве освещакнцего источника следует примен ть лазер, последовательно излучающий серию импульсов, а дл регистрации интерферограммы - восползоватьс скоростным фоторегистрато- ромо Способ работоспособен также при исследовании лазерных импульсов с длительностью пор дка долей пикосекунды , а дл более коротких импульсов его работоспособность может быть определена в результате дальнейших исследований таутохронных свойств оптических элементов устройств, реализзпощих данный способ,The proposed method makes it possible to obtain an interferogram of the process under study. For this purpose, a laser should be used as a light source, sequentially emitting a series of pulses, and for recording an interferogram - use a high-speed photo recorder. The method is also functional in the study of laser pulses with a length of about picosecond, and for shorter pulses as a result of further research on the tautochronous properties of the optical elements of devices that implement this method,

Claims

METHOD OF INTERFERENCE MEASUREMENTS, which consists in illuminating the object under study with laser radiation at various fixed times and T _? and register the interference pattern of the fields scattered by the object, according to which the change in the object is judged, characterized in that, in order to expand the time range of interference measurements in the picosecond region, one light pulse with a time delay is used to illuminate the object, the interference pattern obtained by combining in time of the wave fields by delaying the first of them by the value T ^ tT. ,, and simultaneously. optically equalize the curvature and § the wavefront scale of the interfering wave fields.

3322811 ™ OS