SU1330603A1

SU1330603A1 - Device for processing phase object holograms

Info

Publication number: SU1330603A1
Application number: SU833678165A
Authority: SU
Inventors: Иосиф Семенович Зейликович; Николай Васильевич Карнаухов; Валентин Васильевич Сигов; Николай Максимович Спорник
Original assignee: Гродненский Государственный Университет
Priority date: 1983-12-23
Filing date: 1983-12-23
Publication date: 1987-08-15

Description

Изобретение относитс к оптическому приборостроению и может быть использовано в экспериментальной газо- и гидродинамике, теплофизике, теплотехнике , акустике, интерференционной спектроскопии и в других област х науки и техники, св занных с изучением фазовых объектов, характеризующихс низкими плотност ми, при контроле ка чества точных оптических элементов.The invention relates to optical instrumentation and can be used in experimental gas and hydrodynamics, thermal physics, heat engineering, acoustics, interference spectroscopy and in other areas of science and technology associated with the study of phase objects characterized by low densities, while monitoring the quality of accurate optical elements.

Известно устройство обработки голограмм фазовых объектов, содержащее источник когерентного света, телескопическую систему, объектную голограмму и приемную часть, включающую два объектива, диафрагму с двум отверсти ми, причем объектна голограмма расположена в передней фокальной плоскости первого объектива, а диафрагма - в совмещенной задней фокальной плоскости второго объектива , и регистрирующую-.систему, расположенную в задней фокальной плоскости второго объектива. Это устройство обеспечивает получение больших значений коэффициента увеличени чувствительности измерений в соответствии с р дом чисел 2 , где п 1,2,3 - число циклов перезаписи голограммы Л .A device for processing holograms of phase objects is known, which contains a source of coherent light, a telescopic system, an object hologram and a receiving part comprising two lenses, a diaphragm with two holes, the object hologram located in the front focal plane of the first lens, and the aperture in the combined rear focal plane the second lens, and the registering system located in the rear focal plane of the second lens. This device provides obtaining large values of the coefficient of increase in the sensitivity of measurements in accordance with a number of numbers 2, where n 1,2,3 is the number of hologram rewriting cycles L.

Недостатком этого устройства вл етс ограничение возможности увеличени чувствительности измерений из- за резкого возрастани несущей пространственной частоты голограммы в процессе ее перезаписи.A disadvantage of this device is the limitation of the possibility of increasing the sensitivity of measurements due to a sharp increase in the carrier frequency frequency of the hologram during its rewriting.

Наиболее близким к предложенному устройству вл етс устройство обработки голограмм фазовых объектов, содержащее осветительную систему, включающую оптически св занные лазер линзовый телескоп, систему разделени первым светоделителем и сведени вторым светоделителем световых пучков в плоскости объектной голограммы и приемную систему, содержащую два объектива, между которыми установлена диафрагма с двум отверсти ми , и регистратор, при этом объектна голограмма располагаетс в передней фокальной плоскости первого объектива , а диафрагма - в задней фокальной плоскости того же объектива и передней фокальной плоскости второго объектива, фоторегистратор, расположенный в задней фокальной плоскости второго объектива, и вторую оптическую систему разделени и сведени The closest to the proposed device is a device for processing holograms of phase objects containing an illumination system including an optically coupled laser lens telescope, a separation system by the first beam splitter and the second beam splitter combining light beams in the plane hologram plane and a receiving system containing two lenses between which a diaphragm with two holes, and a recorder, while the object hologram is located in the front focal plane of the first lens, and iaphragm — in the back focal plane of the same lens and the front focal plane of the second lens, a photographic recorder located in the back focal plane of the second lens, and a second optical separation and mixing system

ю Yu

световых пучков, вторую линзовую телескопическую систему и второй лазер, расположенные последовательно за фоторегистратором симметрично относительно плоскости расположени диафрагмы к первому лазеру, первой телескопической системе и первой оптической системе разделени и сведени световых пучков 2 .light beams, a second telescopic lens system and a second laser arranged successively behind the photo recorder symmetrically with respect to the plane of the diaphragm to the first laser, the first telescopic system and the first optical system for separating and converging light beams 2.

Недостатком указанного устройства вл етс ограниченна функциональна возможность его регулировки,а именно коэффициента чувствительности из- 15 мерений.The disadvantage of this device is the limited functionality of its adjustment, namely, the sensitivity coefficient of measurements.

Как следует из описани принципа действи устройства, коэффициент увеличени чувствительности измен етс As follows from the description of the principle of the device, the sensitivity increase factor varies

в соответствии с р дом чисел i , где п 1,2,3 - число циклов в перезаписи голограмм. Интервал между соседними значени ми коэффициента увеличени чувствительности измерений резко возрастает, особенно при больших их значени х. Это ограни4и- вает возможности применени этого устройства в р де практически важных случаев, когда объект характеризуетс плавным изменением пол плотности в широком диапазоне.in accordance with a series of numbers i, where n 1,2,3 is the number of cycles in the rewriting of holograms. The interval between adjacent values of the coefficient of increase in the sensitivity of measurements increases sharply, especially at their large values. This limits the possibilities of using this device in a number of practically important cases when the object is characterized by a smooth variation of the density field in a wide range.

Кроме того, известное устройство характеризуетс сложностью, обусловленной наличием второго лазера, второй телескопической системы, второй оптической системы разделени и сведени световых пучков, что увеличивает его габариты и аберрации.In addition, the known device is characterized by the complexity due to the presence of a second laser, a second telescopic system, a second optical system for separating and converging light beams, which increases its dimensions and aberrations.

Цель устройства - увеличение диапазона регулировки чувствительности устройства и его упрощени за счет исключени второго лазера и соответствующих ему систем формировани , сведени и разведени пучков.The purpose of the device is to increase the range of adjustment of the sensitivity of the device and simplify it by eliminating the second laser and its corresponding systems of forming, mixing and spreading the beams.

Цель достигаетс тем, что в уст- ройстве обработки голограмм фазовых объектов, содержащем осветительную систему, включающую оптически св занные лазер, линзовый телескоп и систему разделени первым светоделителем и сведени вторым светоделителем световых пучков в плоскости объектной голограммы, приемную систему, содержащую два объектива, между которыми установлена диафрагма с двум от- версти ми, и регистратор, регистратор установлен симметрично объектной голограмме относительно второго светоделител , введены дополнительно оптически св зывающие голограмму черезThe goal is achieved by the fact that in a device for processing holograms of phase objects containing an illumination system including an optically coupled laser, a lens telescope and a separation system by the first beam splitter and the second beam splitter reducing light beams in the plane hologram plane, a receiving system containing two lenses between the diaphragm with two holes is installed, and the recorder, the recorder is installed symmetrically with the object hologram relative to the second beamsplitter, additional optical signals are introduced Ski binding hologram through

диафрагму с регистратором поворотные зеркала и фотозатворы, один из которых установлен между вторым светоделителем и объектной голограммой, а другой - между этим светоделителем и регистратором.a diaphragm with a recorder; rotary mirrors and photo shutters, one of which is installed between the second beam splitter and the object hologram, and the other between this beam splitter and the recorder.

Кроме того, в устройство введена система сравнени , изображений, содержаща последовательно установленные линзу, диафрагму, вторую линзу и дополнительный регистратор, расположенна симметрично линзовому телескопу относительно первого светоделител .In addition, a comparison system is introduced into the device, the images containing a successively mounted lens, aperture, a second lens, and an additional recorder, located symmetrically with the lens telescope relative to the first beam splitter.

На чертеже представлена схема предлагаемого устройства.The drawing shows a diagram of the proposed device.

Устройство содержит лазер 1, телескопическую систему, состо щую из двух линз 2 и 3; зеркальную систему 4-7 разделени и сведени световых пучков; фотозатвор-диафрагму 8; объектную голограмму 9; два зеркальных объектива 10 и 11, в данном случае одновременно выполн ющих роль поворотных зеркал и объективов, диафрагму 12 с двум отверсти ми, регистратор 13, фотозатвор-диафрагму 14, оптическую систему пространственного разделени пучков, составленную линзами 15 и 16 с размещенной внутри диафрагмой 17, и второй регистратор 18.The device comprises a laser 1, a telescopic system consisting of two lenses 2 and 3; mirror system 4-7 for separating and converging light beams; photo shutter-aperture 8; object hologram 9; two mirror lenses 10 and 11, in this case simultaneously playing the role of rotating mirrors and lenses, aperture 12 with two openings, a recorder 13, a photogate-aperture 14, an optical system for spatially separating beams arranged with aperture 17 and the second registrar 18.

Устройство работает следующим образом .The device works as follows.

Излучение лазера 1, расшир етс телескопической системой, составленной линзами 2 и 3, и направл етс в оптическую систему разделени и сведени световых пучков 4-7. Два световых пучка направл ютс через фотозатвор-диафрагму 8 на голограмму 9. Угол мезкду пучками задают таким образом , чтобы плюс первый пор док дифракции освещающего голограмму 9 светового пучка, сфокусированного объективом 10, проходил через одно отверстие диафрагмы 12, а минус первый пор док дифракции другого пучка , освещающего голограмму 9, проходил через другое отверстие диафрагмы 12. Эти световые пучки соедин ютс в плоскости фоторегистратора 13 и взаимодействуют между собой с образованием голографической картины. Интерферируют пучки с фазами +йц и -лц.The laser radiation 1, is expanded by a telescopic system composed of lenses 2 and 3, and is directed to an optical system for separating and converging light beams 4-7. Two light beams are directed through the photo-shutter-diaphragm 8 onto the hologram 9. The beam angle is set so that plus the first diffraction order of the light beam illuminating the hologram 9, focused by the objective 10, passes through one aperture of the diaphragm 12, and the minus first diffraction portion the other beam illuminating the hologram 9 passed through the other opening of the diaphragm 12. These light beams are connected in the plane of the photographic recorder 13 and interact with each other to form a holographic picture. They interfere with the beams with the phases + jc and -lz.

На фоторегистраторе 13 производитс запись вторичной голограммы, но уже с удвоенной фазой последующегоThe photographic recorder 13 records the secondary hologram, but with a doubled phase of the subsequent

объекта 2 лц. В качестве фоторегистратора целесообразно использовать термопластик , в этом случае не требуетс фотохимическа обработка. После получени вторичной голограммы 13 фотозатвор-диафрагма 8 закрываетс , производитс перемотка ленты регистратора 9, после чего открываетс фотозатвор-диафрагма 14. В результатеobject 2 lz. It is advisable to use a thermoplastic as a photo recorder, in which case photochemical treatment is not required. After receiving the secondary hologram 13, the photo-shutter-diaphragm 8 is closed, the tape of the recorder 9 is rewound, after which the photo-shutter-diaphragm 14 is opened. As a result

полученна вторична голограмма 13 с удвоенной фазой 2uif просвечиваетс двум пучками когерентного света, сформированного теми же элементами 1-7. Дифрагированные в плюс и минус первом пор дках дифракции комплексно -сопр женные волны проход т через те же отверсти в диафрагме 12 и свод тс на фоторегистраторе 9, где они взаимодействуют с образованиемThe resulting secondary hologram 13 with a 2uif double phase is illuminated by two beams of coherent light formed by the same elements 1-7. The complex-conjugate waves diffracted in plus and minus first-order diffraction pass through the same apertures in the diaphragm 12 and are reduced on the photographic recorder 9, where they interact to form

голографической картины. После экспонировани получают голограмму с накопленной фазой 4дср. Затем указанный выше цикл перезаписи повтор ют п-раз до получени требуемой степени накоплени фазы, определ емой как 2 utf , где п 1,2,3 - число циклов перезаписи .holographic picture. After exposure, a hologram is obtained with an accumulated 4 dsr phase. Then, the above rewriting cycle is repeated n-times until the desired degree of phase accumulation, defined as 2 utf, is obtained, where n 1,2,3 is the number of rewriting cycles.

Таким образом,на ленте 9 и 13 регистратора получают последовательность голограмм с накопленной фазой, определ емой значением р да чисел 2, где п 1,2,3..., причем на ленте 9 регистратора эти значени определ ютс четными значени ми, а на лентеThus, on the tape 9 and 13 of the recorder, a sequence of holograms with an accumulated phase determined by the value of the row of the numbers 2, where n 1,2,3 ..., and on the tape 9 of the recorder, these values are determined by the even values, and on tape

13 регистратора - нечетными значени ми натурального р да чисел.The 13 registrars are odd numbers of natural numbers.

Дл обеспечени регулировки коэффициента увеличени чувствительности производ т перемотку последовательности голограмм на лентах 9 и 1.3 регистратора и выбирают требуемую пару голограмм. Например, дл получени интерференционной картины с увеличением чувствительности соответствующего середине между значени ми коэффициента чувствительности равного 2 и 2 раз, из последовательности голограмм ленты 9 выбирают голоОTo ensure adjustment of the sensitivity increase factor, the sequence of holograms on the tapes 9 and 1.3 of the recorder is rewound and the required pair of holograms is selected. For example, to obtain an interference pattern with an increase in the sensitivity of the corresponding midpoint between the values of the sensitivity coefficient equal to 2 and 2 times, from the sequence of holograms of the tape 9, select the bare

грамму с накопленной фазой в 2 дц, а из последовательности голограмм ленты 13 - голограмму с наклонной фазой в 2 &tf . Затем открывают фотозатворы-диафрагмы 8 и 14, закрывают одно из отверстий диафрагмы 12, нап- ример нижнее.From a sequence of holograms of tape 13, a hologram with an inclined phase of 2 & tf. Then open the photo shutters-diaphragms 8 and 14, close one of the holes of the diaphragm 12, for example the bottom.

Восстановленна с указанной голограммы ленты 9 волна с накопленной фазой формируетс объективом 10,The wave with the accumulated phase restored from the indicated hologram of the tape 9 is formed by the lens 10,

5151

проходит через верхнее отверстие диафрагмы 12, формируетс объективом 11, проходит четырехпластинчатую систему зеркал и светоделителей б -А,выдел етс оптической системой пространственного разделени пучков 15-17 и падает на второй ;регистратор 18. Одновременно с указанной голограммы ленты 13 .восстанавливаетс волна с наклонной фазой в 2 противоположного знака. Эта волна формируетс объективом и проходит через верхнее отверстие диафрагмы 12, формируетс объективом 10, проходит через систему зеркал и светоделителей 6-4, опти ческую систему пространственного раз делени пучков 15-17 и также падает на фоторегистратор 18. Указанные вол ны взаимодействуют с образованием интерференционной картины, коэффициент увеличени чувствительности кото рой равен середине между значени ми коэффициента чувствительности равного 2 и 2 раз. Подобным образом можно получать и другие значени коэффициента увеличени чувствительное ти голографической интерферометрии,passes through the upper opening of the diaphragm 12, is formed by the lens 11, passes the four-plate system of mirrors and beam splitters b-A, is separated by the optical system of the spatial separation of the beams 15-17 and falls on the second; recorder 18. At the same time, the inclined wave is recovered from the indicated hologram of the tape 13. phase in 2 opposite signs. This wave is formed by the lens and passes through the upper aperture of the diaphragm 12, is formed by the lens 10, passes through a system of mirrors and beam splitters 6-4, the optical system of spatial separation of the beams 15-17 and also falls on the photorecorder 18. These waves interact with the formation of an interference the picture, the sensitivity increase factor of which is equal to the middle between the values of the sensitivity factor of 2 and 2 times. Similarly, it is possible to obtain other values for the increase in the sensitivity and type of holographic interferometry,

33060363306036

которые наход тс в интервалах между значени ми коэффициента чувствительности ,определ емого р дом чисел 2, где п 1,2,3...which are in the intervals between the values of the sensitivity coefficient determined by a series of numbers 2, where n 1,2,3 ...

Предложенна схема устройства обработки голограммы обеспечивает максимальное использование оптических элементов и лазера за счет указанного расположени э-тих элементов и их взаимодействи в процессе работы устройства.The proposed scheme of the hologram processing device ensures the maximum use of optical elements and a laser due to the specified arrangement of e-quiet elements and their interaction during operation of the device.

15 Таким образом, изобретение позвол ет расширить функциональные возможности устройства путем обеспечени более плавной регулировки коэффициента увеличени чувствительности изме20 рений, что расшир ет область применени этого устройства. Упрощаетс конструкци , уменьшаютс габариты устройства, улучшаютс ее аберрационные характеристики и создаетс пр 25 мой экономический эффект за счет15 Thus, the invention makes it possible to expand the functionality of the device by providing smoother adjustment of the sensitivity increase factor of measurements, which expands the field of application of this device. The design is simplified, the size of the device is reduced, its aberration characteristics are improved, and the economic effect is created due to

уменьшени оптических элементов и использовани одного лазера.reduction of optical elements and the use of a single laser.

ПP

Редактор М.ДыпьмEditor M.Dipm

Составитель В. АджаловCompiled by V. Ajalov

Техред М.Ходанич Корректор А. Т скоTehred M. Khodanich Proofreader A. Tsko

Заказ 3581/49Тираж 420ПодписноеOrder 3581/49 Circulation 420 Subscription

ВНИИПИ Государственного комитета СССРVNIIPI USSR State Committee

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушска наб., д. 4/5for inventions and discoveries 113035, Moscow, Zh-35, Raushsk nab., 4/5

Производственно-полиграфическое предпри тие, г. Ужгород, ул. Проектна , 4Production and printing company, Uzhgorod, st. Project, 4

Claims

1. DEVICE FOR PROCESSING HOLOGRAMS OF PHASE OBJECTS, comprising a lighting system including an optically coupled laser, a lens telescope and a system for separating the first beam splitter and forcing the second beam splitter to light beams in the plane of the object hologram. , and a registrar, characterized in that, in order to increase the range of sensitivity adjustment of the device and its simplification by eliminating the second laser and, accordingly, of the systems of beam formation, mixing and dilution of beams created for it, the registrar is installed symmetrically to the object hologram relative to the second beam splitter, rotary mirrors are added that optically connect the hologram through the diaphragm to the registrar, and photo shutters, one of which is installed between the second beam splitter and the object hologram, and the other —Between this beam splitter and the registrar.

2. The device according to p. 1, characterized in that it introduced an image comparison system containing sequentially mounted lenses, an aperture, a second lens and an additional recorder and located symmetrically to the lens telescope relative to the first beam splitter.

1330603 A1