SU1406453A1 - Method and apparatus for determining the passing of coherent radiation by optical media - Google Patents

Method and apparatus for determining the passing of coherent radiation by optical media Download PDF

Info

Publication number
SU1406453A1
SU1406453A1 SU864067009A SU4067009A SU1406453A1 SU 1406453 A1 SU1406453 A1 SU 1406453A1 SU 864067009 A SU864067009 A SU 864067009A SU 4067009 A SU4067009 A SU 4067009A SU 1406453 A1 SU1406453 A1 SU 1406453A1
Authority
SU
USSR - Soviet Union
Prior art keywords
sample
transmission
optical
determining
radiation
Prior art date
Application number
SU864067009A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Марина Ивановна Михальчик
Юрий Петрович Николаев
Сергей Андреевич Чунин
Original Assignee
Предприятие П/Я Р-6681
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 Предприятие П/Я Р-6681 filed Critical Предприятие П/Я Р-6681
Priority to SU864067009A priority Critical patent/SU1406453A1/en
Application granted granted Critical
Publication of SU1406453A1 publication Critical patent/SU1406453A1/en

Links

Landscapes

  • Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)

Abstract

Изобретение относитс  к области фотометрии и может быть использовано в оптическом приборостроении при контроле качества оптического стекла. Цель изобретени  - повышение точности определени  пропускани  образцов в когерентном излучении и расширение возможностей способа за счет определени  наличи  в образце неод- нородностей, а также контроль всего объема образца. При формировании плоского когерентного пучка, измерении его энергии и определении пропускани  оптической среды (как отношени  энергии пучка, прошедшего через среду к первоначальной) форми- мируют пространственно-частотный спектр излучени , прошедшего через образец оптической среды, и выдел ют частоты, соответствующие пропусканию образца данных геометрических размеров. Размеры Фурьеспектра и его масштаб св заны с параметрами образца определенными соотноп ени - ми. После последовательно расположенных источников когерентного излучени , коллиматора , формирующего плоский когерентный пучок, устройства креплени  образца оптической среды и Фурье-преобразующей линзы в фокальной плоскости линзы дополнительно установлена диафрагма, осуществл юща  пространственную фильтрацию сигналов в плоскости Фурье-преобразовани , которой  вл етс  фокальна  плоскость линзы. Отверсти  в диафрагме-фильтре на определенной пространственной частоте выдел ют требуемую область пространственно-частотного спектра, соответствующую либо пропусканию образца данных геометрических размеров (т.е. низкочастотную составл ющую ), либо наличию фазовых неод- нородностей в образце (т.е. высокочастотные составл ющие). Дл  определени  пропускани  оптических сред в когерентном излучении примен етс  монохроматическое когерентное излучение, соответствующее рабочей длине волны, что позвол ет использовать методы пространственной фильтрации и Фурье-спектрометрии при обработке, а это повышает точность определени  пропускани  образцов оптических сред и позвол ет контролировать наличие фазовых неодно- родностей в них. Кроме того, использование монохроматического источника при измерении оптических параметров среды исключает ошибки измерени , св занные с взаимодействием среды и излучений на нерабочих длинах волн, обусловленные тем, что примен емые фильтры имеют конечный спектральный диапазон пропускани . 2 с. и 2 з.п. ф-лы, 4 ил. S (Л 05 4 01 00The invention relates to the field of photometry and can be used in optical instrumentation for monitoring the quality of optical glass. The purpose of the invention is to improve the accuracy of determining the transmission of samples in coherent radiation and to expand the capabilities of the method by determining the presence of inhomogeneities in the sample, as well as monitoring the entire volume of the sample. When forming a flat coherent beam, measuring its energy and determining the transmission of the optical medium (as the ratio of the energy of the beam transmitted through the medium to the initial one), the spatial frequency spectrum of the radiation transmitted through the optical medium sample is formed and the frequencies corresponding to the transmission of the sample geometric dimensions. The dimensions of the Fourier spectrum and its scale are related to the parameters of the sample by certain ratios. After successive sources of coherent radiation, a collimator forming a flat coherent beam, devices for fastening a sample of an optical medium and a Fourier transform lens in the focal plane of the lens, an additional diaphragm is installed, which performs spatial filtering in the Fourier transform plane, which is the focal plane of the lens. The holes in the filter diaphragm at a certain spatial frequency allocate the required region of the spatial frequency spectrum, corresponding either to the transmission of a sample of geometrical data (i.e., a low-frequency component) or to the presence of phase inhomogeneities in the sample (i.e., high-frequency components). ). To determine the transmission of optical media in coherent radiation, monochromatic coherent radiation is used, corresponding to the operating wavelength, which allows the use of spatial filtering and Fourier spectrometry in processing, which improves the accuracy of determining the transmission of optical media samples and relatives in them. In addition, the use of a monochromatic source in measuring the optical parameters of the medium eliminates measurement errors associated with the interaction of the medium and radiation at non-operating wavelengths, due to the fact that the filters used have a finite spectral transmission band. 2 sec. and 2 z. p. f-ly, 4 ill. S (L 05 4 01 00

Description

Изобретение относитс  к области фотометрических измерений, а именно к способам определени  пропускани  оптических сред, и может быть использовано в приборостроении .The invention relates to the field of photometric measurements, namely to methods for determining the transmission of optical media, and can be used in instrument making.

Цель изобретени  - повышение точности определени  пропускани  образцов оптических сред в когерентном излучении, расширение возможностей способа путем определени  наличи  в образце неоднороднос- тей, контроль всего объема образца.The purpose of the invention is to improve the accuracy of determining the transmission of samples of optical media in coherent radiation, expanding the capabilities of the method by determining the presence of heterogeneity in the sample, controlling the entire volume of the sample.

На фиг. 1 представлена схема устройства, реализующего способ; на фиг. 2 - пространственно-частотный спектр, сн тый по предлагаемому способу, при измерении пропускани  образца без неоднородностей; на фиг. 3 - то же, дл  образца, содержащего локальные неоднородности 1-3 мм; на фиг. 4 - то же, дл  образца, содержащего неоднородности по ГОСТу.FIG. 1 shows a diagram of the device that implements the method; in fig. 2 - spatial-frequency spectrum, removed by the proposed method, when measuring the sample transmission without inhomogeneities; in fig. 3 - the same for a sample containing local inhomogeneities of 1-3 mm; in fig. 4 - the same for a sample containing inhomogeneities according to GOST.

Устройство содержит источник 1 когерентного излучени , коллиматор 2, формирующий плоский фронт когерентного излучени , устройство 3 креплени  образца оптической среды, образец оптической среды 4, Фурье-преобразующую линзу 5, диафрагму-фильтр 6 пространственных частот, датчик 7 фотометра. Способ осуществл ют с применением устройства следующим образом. Коллиматор 2 формирует плоский фронтThe device contains a coherent radiation source 1, a collimator 2 forming a flat coherent radiation front, a sample sample mounting device 3 for an optical medium, a sample of optical medium 4, a Fourier transform lens 5, a spatial frequency filter 6, a photometer sensor 7. The method is carried out using the device as follows. Collimator 2 forms a flat front

когерентного излучени  источника 1. Об- разец 4 оптической среды фиксируетс  с помощью устройства 3 креплени  образца оптической среды, в котором предусмотрена возможность вращени  образца вокруг оси, проход щей через центр сечени  когерент- ного пучка и  вл ющейс  оптической осью всего устройства в целом. Фурье-преобразующа  линза 5 формирует пространственно-частотный спектр излу- чени , прощедщего через образец оптичес- кой среды 4. В фокальной плоскости Фурье- линзы 5 располагаетс  диафрагма-фильтр 6 пространственных частот, в которой выпол- нены отверсти  дл  выделени  требуемых областей пространственно-частотного спектра излучени , прошедшего через образец оптической среды 4.coherent radiation of the source 1. The sample 4 of the optical medium is fixed by means of the device 3 for fastening the sample of the optical medium, in which the sample can be rotated around the axis passing through the center of the coherent beam section and which is the optical axis of the entire device. The Fourier transform lens 5 forms the spatial-frequency spectrum of the radiation that passes through the sample of the optical medium 4. In the focal plane of the Fourier lens 5 there is an aperture filter 6 of spatial frequencies in which holes are made to highlight the required areas of the spatial frequency spectrum of radiation transmitted through the sample of the optical medium 4.

Датчик 7 фотометра осуществл ет измерение энергии, выделенной диафрагмой- фильтром 6, областей пространственно-частотного спектра излучени , прошедшего через образец оптической среды 4 и исходной энергии плоского когерентного пучка без образца. Размеры Фурье-спектра и его масштаб св заны с параметрами образца соотношени миThe sensor 7 of the photometer measures the energy allocated by the filter aperture 6, the regions of the spatial-frequency spectrum of the radiation transmitted through the sample of the optical medium 4 and the initial energy of the flat coherent beam without the sample. The dimensions of the Fourier spectrum and its scale are related to the parameters of the sample by the relations

ZjTx ГZjTx G

1Л -- w - 1L - w -

где х,у - координаты пространственно-частотного спектра;where x, y - the coordinates of the spatial-frequency spectrum;

А- длина волны когерентного излучени ;A is the coherent radiation wavelength;

14064531406453

f - фокус Фурье-преобразующей линзы;f is the focus of the Fourier transform lens;

5five

5five

00

- пространственные частоты излучени , прошедшего через образец оптической среды.  - spatial frequencies of radiation transmitted through the sample of the optical medium.

Наличие пространственных неоднородностей в образце 4 определ етс  по энергии выделенной диафрагмой б части высокочастотных составл ющих пространственно-частотного спектра излучени , прошедшего черезThe presence of spatial inhomogeneities in sample 4 is determined by the energy of the selected diaphragm b of the high-frequency components of the spatial-frequency spectrum of the radiation transmitted through

0 образец оптической среды 4. Отсутствие энергии в данной области спектра указывает на отсутствие фазовых неоднородностей в образце оптической среды 4. Контроль всего объема образца осуществл етс  путем его вращени  вокруг оптической оси устройства. Принципиальным отличием способа  вл етс  формирование пространственно- частотного спектра излучени , прощедшего через образец оптической среды, что позвол ет не только измер ть энергию прошедше0 го через образец излучени , но и контролировать наличие в нем фазовых неоднородностей , которые увеличивают размеры спектра пространственных частот и привод т к по влению более высокочастотных составл ющих в нем. При выделении части пространственно-частотного спектра, содержащей высокочастотные составл ющие, соответствующие наличию фазовых неоднородностей в образце оптической среды, определ ют наличие неоднородностей.0 sample of the optical medium 4. The absence of energy in this region of the spectrum indicates the absence of phase inhomogeneities in the sample of the optical medium 4. The control of the entire sample volume is carried out by rotating it around the optical axis of the device. The principal difference of the method is the formation of a spatial-frequency radiation spectrum that has passed through the optical medium sample, which allows not only measuring the energy of the radiation transmitted through the sample, but also controlling the presence of phase inhomogeneities in it, which increase the size of the spatial frequency spectrum and lead to to the appearance of higher frequency components in it. When selecting a part of the spatial-frequency spectrum containing high-frequency components corresponding to the presence of phase inhomogeneities in the sample of the optical medium, the presence of inhomogeneities is determined.

Q Кроме того, способ позвол ет измер ть пропускание образцов оптических сред различных геометрических размеров. При этом размеры образца определ ютс  возможностью формировани  параллельного пучка когерентного излучени  с сечением, требу5 емым дл  освеп ени  всего образца, и размерами Фурье-преобразующей линзы.Q In addition, the method allows measurement of the transmittance of optical samples of various geometrical dimensions. In this case, the sample sizes are determined by the possibility of forming a parallel beam of coherent radiation with the cross section required to brighten the entire sample, and the dimensions of the Fourier transform lens.

Поскольку Фурье-спектр обладает центральной симметрией и образующие его компоненты соответствуют фазовым набегам излучени  в контролируемой среде (причем знак набега фазы не определен), то при фиксированном положении образца датчик контролирует набег фазы в определенном сечении последнего. Следовательно, дл  контрол  всего объема образца по всем его се5 чени м необходимы центрально-симметричный датчик (кольцо) или вращение образца в плоскости, параллельной плоскости формировани  спектра, вокруг оси, перпендикул рной плоскости спектра и проход щей через его центр симметрии.Since the Fourier spectrum has a central symmetry and the components forming it correspond to the phase incursions of radiation in a controlled medium (the sign of the phase incursion is not determined), the sensor controls the phase incursion at a certain section of the sample at a fixed sample position. Consequently, to control the entire volume of the sample over all its sections, a centrally symmetric sensor (ring) or sample rotation in a plane parallel to the spectrum formation plane is required around an axis perpendicular to the spectrum plane and the symmetry passing through its center.

00

Пример. Провод тс  измерени  пропускани  образцов оптических сред с диаметром до 120 мм (пластины ПИ--120) на базе оборудовани  оптической скамьи ОСК-2. Измер етс  пропускание пластины ПИ-120Example. Measurements of the transmission of samples of optical media with a diameter of up to 120 mm (PI-120 plates) are carried out on the basis of the OSK-2 optical bench equipment. The transmittance of the PI-120 plate is measured.

5 по известной методике. Далее измер ютс  пропускание этой же пластины на спектрофотометре СФ-18, а затем - по предлагаемому способу. Далее на пластину (1/165 by the known method. Next, the transmission of the same plate is measured on an SF-18 spectrophotometer, and then by the proposed method. Next to the plate (1/16

площади поверхности) наноситс  мелкодисперсное локальное покрытие с коэффициентом пропускани , близким к единице, и коэффициентом преломлени , близким к коэффициенту преломлени  исходного материала , соответствующее требовани м ОСТ3.4924-81 п.2. Вновь провод тс  измерени  пропускани  по трем предыдущим методикам . Результаты измерений отражены в таблице.surface area) a fine local coating is applied with a transmittance close to unity and a refractive index close to the refractive index of the source material, which meets the requirements of OST3.4924-81 p.2. The transmittance measurements are again made using the three previous techniques. The measurement results are shown in the table.

Пространственно-частотные спектры сн тые по предлагаемому способу используютс  дл  измерени  пропускани  образца без неоднородностей (фиг.2); образца, содержащего локальные неоднородности 1-3 мм (фиг. 3); образца, содержащего неоднородности , соответствующие п. 2 ОСТ 3.4924-81. На указанных графиках Е - напр жение на, датчике фотометра с рабочим диаметром 10 мкм; 2.- отклонение положени  датчика фотометра от оптической оси устройства . Пунктирной линией обозначены пространственно-частотные спектры излучени , прощедшего через устройство без образца оптической среды.The spatial-frequency spectra taken using the proposed method are used to measure the sample transmission without inhomogeneities (Fig. 2); a sample containing local inhomogeneities of 1-3 mm (Fig. 3); sample containing inhomogeneities corresponding to p. 2 OST 3.4924-81. In these graphs, Е is the voltage on the photometer sensor with a working diameter of 10 µm; 2.- deviation of the position of the photometer sensor from the optical axis of the device. The dotted line denotes the spatial-frequency spectra of the radiation that has passed through the device without a sample of the optical medium.

Предлагаемый способ и устройство дл  его реализации позвол ют автоматизировать процесс отбора образцов дл  измерени  пропускани  оптических сред, измер ть параметры образцов различных геометрических размеров, повысить точность и надежность измерений в когерентном излучении. Устройство, реализующее предлагаемый способ, позвол ет уменьшить врем  подготовки образцов оптической среды к измерени м в 3 раза; точность измерений повыща- етс  на пор док (до 0,005%). При этом обеспечиваетс  повыщение производительности труда при измерении пропускани  оптических сред в когерентном излучении в 2-3 раза , осуществл етс  надежный контроль оптической однородности среды.The proposed method and device for its implementation allows to automate the sampling process for measuring the transmission of optical media, measure the parameters of samples of various geometrical dimensions, and improve the accuracy and reliability of measurements in coherent radiation. A device that implements the proposed method reduces the time required to prepare samples of the optical medium for measurement by 3 times; the measurement accuracy increases by an order of magnitude (to 0.005%). At the same time, labor productivity is increased by measuring the transmission of optical media in coherent radiation by a factor of 2-3, and reliable monitoring of the optical homogeneity of the medium is carried out.

Claims (4)

Формула изобретени Invention Formula . Способ определени  пропускани  когерентного излучени  оптическими средами, заключающийс  в том, что формируют плоский когерентный монохроматический пучок электромагнитного излучени , измер ют энергию этого пучка, направл ют пучок излучени  на образец и вычисл ют величину пропускани  образца оптической среды, отличающийс  тем, что, с целью повыщени . A method for determining the transmission of coherent radiation by optical media, which consists in forming a flat coherent monochromatic electromagnetic radiation beam, measures the energy of this beam, directs the radiation beam to the sample, and calculates the transmittance value of the optical medium, characterized in that 00 точности определени  пропускани  крупногабаритных образцов, провод т Фурье-преобразование излучени , прошедшего через образец, выдел ют из полученного Фурье- спектра пространственные частоты, соответствующие геометрическим размерам части образца, через которую проходит пучок излучени , и измер ют энергию выделенной области спектра, а пропускание вычисл ют как отнощение энергии выделенной области спектра к исходной энергии.The accuracy of determining the transmission of large-sized samples is carried out by Fourier transform of the radiation transmitted through the sample, the spatial frequencies corresponding to the geometric dimensions of the part of the sample through which the radiation beam passes are obtained from the obtained Fourier spectrum, and the transmission are as the ratio of the energy of the selected region of the spectrum to the initial energy. 2.Способ по п. 1, отличающийс  тем, что, с целью расщирени  возможностей способа путем определени  наличи  в образце неоднородностей , после Фурье-преобразовани 2. The method according to claim 1, characterized in that, in order to expand the capabilities of the method by determining the presence of inhomogeneities in the sample, after the Fourier transform 5 излучени , прошедшего через образец, дополнительно выдел ют часть Фурье-спектра , не содержащую спектральных состав.т ю- щих, соответствующих пропусканию части образца, через которую проходит пучок излучени , и суд т о наличии неоднороднос0 тей по положительной величине энергии, соответствующей дополнительно выделеииой части Фурье спектра.5 radiation transmitted through the sample, additionally allocate a portion of the Fourier spectrum that does not contain spectral compositions of the factors corresponding to the transmission of the part of the sample through which the radiation beam passes, and it is judged that there are inhomogeneities by a positive energy value corresponding additionally part of the Fourier spectrum. 3.Способ по ЦП. 1 и 2, отличающийс  тем, что, с целью обеспечени  контрол  все5 го объема образца оптической среды, его вращают вокруг оси, проход щей через центр сечени  когерентного пучка.3. Method of CPU. 1 and 2, characterized in that, in order to control the entire sample volume of the optical medium, it is rotated around an axis passing through the center of the cross section of the coherent beam. 4.Устройство дл  определени  пропускани  когерентного излучени  оптическими4. A device for determining optical coherent radiation transmission. ,. средами, содержащее последовательно расположенные и оптически св занные между собой источник когерентного излучени , коллиматор , формирующий плоский когерентный пучок электромагнитного излучени , устройство креплени  образца оптической, media containing sequentially located and optically interconnected source of coherent radiation, a collimator forming a flat coherent beam of electromagnetic radiation, a device for fastening an optical sample с среды, Фурье-преобразующую линзу, датчик фотометра, расположенный в фокальной плоскости линзы, отличающеес  тем, что, с целью повышени  точности определени  пропускани  крупногабаритных образцов, расширени  возможностей путем определе0 ни  в образце неоднородностей и обеспечени  контрол  всего образца, оно дополнительно снабжено диафрагмами-фильтрами пространственных частот, пропускающей и теневой, расположенными в фокальной плосс кости Фурье-линзы перед датчиком и снабженными механизмом их попеременного ввода на оптическую ось, оптическа  ось коллиматора , вершина Фурье-линзы, ее фокус и центр датчика фотометра лежат на одной пр мой, причем устройство креплени  об0 разца выполнено с возможностью вращени  его вокруг данной пр мой.from the environment, a Fourier transforming lens, a photometer sensor located in the focal plane of the lens, characterized in that, in order to improve the accuracy of determining the transmission of large-sized samples, to expand the possibilities by determining the sample inhomogeneities and to control the entire sample, it is additionally equipped with diaphragms- filters of spatial frequencies, transmissive and shadow, located in the focal plane of the Fourier lens in front of the sensor and equipped with a mechanism of their alternate input to the optical b, the optical axis of the collimator, the top-Fourier lens, its focal point and the center of the photometer detector lie on the same straight, with fastening device samples were ob0 arranged rotatably around its given straight. По ОСТ 3,4924-81 на базе ОСК-2According to OST 3.4924-81 based on OSK-2 По ОСТ 3.4924-81 на спектрофотометре СФ-18According to OST 3.4924-81 on the spectrophotometer SF-18 По предлагаемому способу на базе ОСК-2According to the proposed method based on OSK-2 0,930,930,930,930,930,930,930,93 0,927-0,9240,9270.927-0.9240.927 0,9264 0,9262 0,9262 0,83460.9264 0.9262 0.9262 0.8346 та that 10 -го -го -10 о 1Q 20   чо ft,.10th -10 th of 1Q 20 cho ft ,. «/г -W -20 -10 о 10 го JO «г ffHxfl"/ G -W -20 -10 o 10 th JO" g ffHxfl р« f(Р«. J p "f (P". J Фиг.11
SU864067009A 1986-02-10 1986-02-10 Method and apparatus for determining the passing of coherent radiation by optical media SU1406453A1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU864067009A SU1406453A1 (en) 1986-02-10 1986-02-10 Method and apparatus for determining the passing of coherent radiation by optical media

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU864067009A SU1406453A1 (en) 1986-02-10 1986-02-10 Method and apparatus for determining the passing of coherent radiation by optical media

Publications (1)

Publication Number Publication Date
SU1406453A1 true SU1406453A1 (en) 1988-06-30

Family

ID=21237527

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SU864067009A SU1406453A1 (en) 1986-02-10 1986-02-10 Method and apparatus for determining the passing of coherent radiation by optical media

Country Status (1)

Country Link
SU (1) SU1406453A1 (en)

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Гуревич М. М. Фотометри . Теори , методы и приборы. Л.: Энергоатомиздат, 1983, с. 49-58, 193-212. Ост 3.4924-81 Методы измерени коэффициентов пропускани и показателей ослаблени , п. 2.11. Сороко Л. М. Основы голографии и когерентной оптики, М.: Наука, 1971, с. 621 - 529. *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN107290056B (en) Raman spectrum test macro
KR101761251B1 (en) Spectroscopic ellipsometer
LaPlant et al. Design and construction of a microscope‐based Raman system
CN207007336U (en) Raman spectrum test system
Brodersen et al. A Raman instrument for rotation‐vibrational spectra using laser excitation
RU2135983C1 (en) Process measuring transmission, circular dichroism and optical rotation of optically active substances and dichrograph for its realization
US2729143A (en) Infrared optical system
SU1406453A1 (en) Method and apparatus for determining the passing of coherent radiation by optical media
CN107462525A (en) A kind of spectral signature parameter method of testing of linear variable filter
US3622243A (en) Light scattering spectrophotometer with vibrating exit slip
EP0144115A2 (en) An ellipsometer
Veillon et al. High resolution atomic absorption spectrometry with a scanning Fabry-Perot interferometer
Hallikainen et al. Acousto‐optic color spectrometer
Cross et al. Quantitative analysis
US4239390A (en) Method of obtaining high resolution light scattering spectra
JPS5910484B2 (en) spectrometer
WO1996000887A1 (en) An improved optical sensor and method
Prince Absorption spectrophotometry
SU1087844A1 (en) Liquid crystal refraction index determination method
SU1246705A1 (en) Double-beam vacuum spectrophotometer
JPH01320409A (en) Film thickness measuring method
JPH02500541A (en) Method for measuring the concentration of a gas in a gas mixture and apparatus for carrying out this method
WO2022102685A1 (en) Spectroscopic analysis system, calculating device, and calculating program
SU549686A1 (en) Method for determining wavelength of light filter
JP2001041713A (en) Minute region measuring device