SU1485190A1 - Shadow apparatus - Google Patents

Shadow apparatus Download PDF

Info

Publication number
SU1485190A1
SU1485190A1 SU874351470A SU4351470A SU1485190A1 SU 1485190 A1 SU1485190 A1 SU 1485190A1 SU 874351470 A SU874351470 A SU 874351470A SU 4351470 A SU4351470 A SU 4351470A SU 1485190 A1 SU1485190 A1 SU 1485190A1
Authority
SU
USSR - Soviet Union
Prior art keywords
hologram
holograms
lens
lenses
diffraction
Prior art date
Application number
SU874351470A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Evgenij M Platonov
Sergej A Radevich
Original Assignee
Univ Grodnensky
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 Univ Grodnensky filed Critical Univ Grodnensky
Priority to SU874351470A priority Critical patent/SU1485190A1/en
Application granted granted Critical
Publication of SU1485190A1 publication Critical patent/SU1485190A1/en

Links

Landscapes

  • Holo Graphy (AREA)

Description

Изобретение относится к области оптического приборостроения и может использоваться в различных областях экспериментальной физики при изучении прозрачных неоднородностей. Теневой прибор содержит установленные последовательно лазер 1, коллиматор, включающий, например, расширительную линзу 2, поворотное зеркало 3, сферическое зеркало 4 и мениск 5, приемную оптическую систему, состоящую из фокусирующего объектива, включающего, например, мениск 6, сферическое зеркало 7 и поворотное зеркало 8, а также из коллимирующего объектива 9, визуализирующий фильтр выполненный в виде двух пропускающих объемных голограмм 10, 11 и системы линз 12, 13, а также фоторегистратор 14. Голограммы 10, 11 зарегистрированы в коллими-The invention relates to the field of optical instrumentation and can be used in various fields of experimental physics in the study of transparent inhomogeneities. The shadow device contains a laser 1 installed in series, a collimator including, for example, an expansion lens 2, a swiveling mirror 3, a spherical mirror 4 and a meniscus 5, a receiving optical system consisting of a focusing lens including a meniscus 6, a spherical mirror 7 and a swiveling mirror 8, as well as from a collimating lens 9, a visualizing filter made in the form of two transmitting volume holograms 10, 11 and a lens system 12, 13, as well as a photographic recorder 14. Holograms 10, 11 are registered in collimated

σ—о кσ — o to

<o

4*four*

ООOO

спcn

соwith

14851901485190

рованных пучках и оптически сопряжены между собой системой линз 12, 13. Голограмма 10 оптически сопряжена фокусирующим и коллимирующим объективами с исследуемым объектом 15 и установлена под углом 5 Брэгга к оптической оси коллимирующего объектива 9. Система линз 12, 13 и голограмма 11 установлены в первом порядке дифракции голограммы 10. Голограмма 11 установлена с возможностью поворота в плос- ιθ кости наклона голограммы 10, а фоторегистратор распложен в первом поряди дифракции голограммы II и оптически сопряженThe hologram 10 is optically conjugated with the focusing and collimating lenses with the object under study 15 and set at an angle of 5 Bragg to the optical axis of the collimating lens 9. The lens system 12, 13 and the hologram 11 are installed in the first order diffraction of the hologram 10. The hologram 11 is installed with the possibility of rotation in the plane ιθ of the bone inclination of the hologram 10, and the photo recorder is located in the first order of the diffraction of the hologram II and is optically conjugated

с исследуемым объектом 15. Излучение дифрагирует на этом объекте под различными углами, а дифракционная эффективность голограмм 10, 11 и, следовательно, их пропускание зависят от величины этих углов, что и обеспечивает визуализацию фазовых неоднородностей. Благодаря работе голограмм 10, 11 в широких параллельных пучках повышается качество теневых картин, а благодаря тому, что поперечные колебания голограмм не изменяют интенсивности в восстановленном пучке, снижается восприимчивость к вибрациям. 1 ил.with the object under study 15. The radiation diffracts at this object at different angles, and the diffraction efficiency of holograms 10, 11 and, consequently, their transmission depends on the magnitude of these angles, which ensures the visualization of phase inhomogeneities. Due to the work of holograms 10, 11 in wide parallel beams, the quality of shadow patterns increases, and due to the fact that the transverse oscillations of the holograms do not change the intensity in the reconstructed beam, the susceptibility to vibrations is reduced. 1 il.

Изобретение относится к оптическому приборостроению и может использоваться в различных областях экспериментальной физики при изучении прозрачных неоднородностей. 5The invention relates to optical instrumentation and can be used in various fields of experimental physics in the study of transparent inhomogeneities. five

Цель изобретения — повышение качества теневых картин при снижении восприимчивости к вибрациям.The purpose of the invention is to improve the quality of shadow paintings while reducing susceptibility to vibrations.

На чертеже представлена оптическая схема прибора.The drawing shows the optical scheme of the device.

Теневой прибор содержит установленные последовательно лазер 1, коллиматор, включающий, например, расширительную линзу 2, поворотное зеркало 3, сферическое зеркало 4 и мениск 5, приемную оптическую систему, состоящую из фокусирующего объ- 15 ектива, включающего, например, мениск 6, сферическое зеркало 7 и поворотное зеркало 8, а также из коллимирующего объектива 9, визуализирующий фильтр, выполненный в виде двух пропускающих объемных п голограмм 10 и 11 и системы линз 12 и 13, а также фоторегистратор 14. Голограммы 10 и 11 зарегистрированы в коллимированных пучках и оптически сопряжены между собой системой линз 12 и 13. Голограмма 10 оптически сопряжена фокусирующим и колли- 25 мирующим объективами с исследуемым объектом 15 и установлена под углом Брэгга к оптической оси коллимирующего объектива 9. Система линз 12 и 13 и голограмма 11 установлены в первом порядке дифракции голограммы 10. Голограмма 11 установлена 30 с возможностью поворота в плоскости наклона голограммы 10, а фоторегистратор расположен в первом порядке дифракции голограммы 11 и оптически сопряжен с исследуемым объектом 15.The shadow device contains a laser 1 installed in series, a collimator including, for example, an expansion lens 2, a turning mirror 3, a spherical mirror 4 and a meniscus 5, a receiving optical system consisting of a focusing lens, including a meniscus 6, a spherical mirror 7 and a swivel mirror 8, as well as from a collimating lens 9, an imaging filter made in the form of two transmissive volume n holograms 10 and 11 and a lens system 12 and 13, as well as a photographic recorder 14. The holograms 10 and 11 are recorded in collimated The hologram 10 is optically conjugated with focusing and colliding lenses with the object under study 15 and mounted at a Bragg angle to the optical axis of the collimating lens 9. The lens system 12 and 13 and the hologram 11 are set to the first diffraction order of the hologram 10. The hologram 11 is installed 30 rotatably in the plane of inclination of the hologram 10, and the photo recorder is located in the first diffraction order of the hologram 11 and is optically conjugated with the object under study 15.

Теневой прибор работает следующим об- 35 разом.The shadow device works as follows.

Пучок света от лазера 1 расширяется в коллиматоре и просвечивает исследуемый объект 15, который помещается обычно между коллиматором и приемной частью. В при- дд емной части осуществляется фокусировкаThe beam of light from laser 1 expands in the collimator and shines through the object under study 15, which is usually placed between the collimator and the receiving part. In the near part, focusing is performed.

широкого коллимированного пучка, и объектив 9 строит изображение исследуемой неоднородности. Коллимированный объективом 9 пучок дифрагирует на голограмме 10 и, пройдя систему линз 12 и 13, повторно дифрагирует на голограмме 11. Фоторегистратор 14 выделяет дифрагированную волну первого порядка дифракции и осуществляет запись теневой картины исследуемого объекта. Для визуализации неоднородностей используется система из двух голограмм 10 и 11. Каждая из голограмм записывается при интерференции двух коллимированных пучков при достаточно большом угле между пучками и обладает определенной селективностью к направлению распространения восстанавливающего пучка. Для такой голограммы значение δο, характеризующее угловое отклонение восстанавливающего пучка от угла Θο Брэгга, при котором дифракционная эффективность'голограммы становится равной нулю, определяется выражениемwide collimated beam, and lens 9 builds the image of the investigated heterogeneity. The beam collimated by lens 9 diffracts on the hologram 10 and, having passed the lens system 12 and 13, again diffracts on the hologram 11. The photographic recorder 14 selects the diffracted first-order diffraction wave and records the shadow pattern of the object under study. For the visualization of inhomogeneities, a system of two holograms 10 and 11 is used. Each hologram is recorded when two collimated beams interfere with a sufficiently large angle between the beams and has a certain selectivity to the direction of propagation of the restoring beam. For such a hologram, the value δο characterizing the angular deviation of the reducing beam from the Bragg angle Θο, at which the diffraction efficiency of the hologram becomes zero, is determined by the expression

х _ 3λ 0 ^ππΓδϊηΘο’x _ 3λ 0 ^ ππΓδηΘο '

где λ — длина волны излучения, используемого при записи голограммы;where λ is the wavelength of the radiation used to record the hologram;

п — среднее значение показателя пре' ломления фотоэмульсии;n is the average value of the index of breakdown of the photoemulsion;

Т — толщина фотоэмульсии.T is the emulsion thickness.

Кривая дифракционной эффективностиDiffraction efficiency curve

голограммы плавно изменяется от максимума при падении пучка на голограмму под углом Брэгга ©о до нуля, если угол падения восстанавливающего пучка отличается от угла Брэгга на величину бо. Поскольку в пучке, падающем на голограмму 10, присутствуют лучи, отклоненные исследуемым объектом 15 и, следовательно, углы падения которых отличаются от угла Брэгга, то дифракционная эффективность голограммы 10 для этих лучей, отличается от максимальной тем значительней, чем больше углы отклонения лучей объектом. Таким образом, объемная голограмма, установленная в плоскости изоб5The holograms smoothly change from the maximum when the beam is incident on the hologram at the Bragg angle о o to zero, if the angle of incidence of the restoring beam differs from the Bragg angle by the amount bo. Since the beam incident on the hologram 10 contains rays deflected by the object under study 15 and, therefore, the incidence angles of which differ from the Bragg angle, the diffraction efficiency of the hologram 10 for these rays differs from the maximum one more significant the greater the angle of deflection of the rays by the object. Thus, the volume hologram installed in the image plane

14851901485190

66

ражения, позволяет осуществлять визуализацию исследуемой неоднородности и является фильтром пространственных частот. При этом фильтрация осуществляется в плоскости изображения в широком пучке, что позволяет исключить когерентный дифракционный шум.impressions allows visualization of the investigated heterogeneity and is a filter of spatial frequencies. In this case, filtering is carried out in the image plane in a wide beam, which makes it possible to exclude coherent diffraction noise.

Проведем вычисления необходимого значения Т при диаметрах рабочего поля ~20О мм и поля регистрации 20 мм. В практических исследованиях углы отклонения световых лучей объектами составляют обычно εο—10- — ю-5 рад. В области визуализирующей голограммы (области регистрации) осуществляется сжатие пучка, и, следовательно, углы отклонения возрастают и достигают значений ε>. =10-2^10-4 рад. Из приведенного соотношения для бб при λ=0 6328 мкм, п=1,52 (желатин), Θο=3Ο° и бо==1О-2 следует, что Г«40 мкм. Такая толщина фотоэмульсии обеспечивается, например, в двух совмещенных фотопластинках типа ЛОИ-2 или ПЭ-2. Уменьшение значения б0 достигается специальным поливом бихромированного желатина до толщины Т~500 мкм, применением фоточувствительных материалов «Реоксан» и т. д. В данном примере дифракционная эффективность голограммы 10 для лучей, отклонение которых от угла Брэгга находится в пределах εΓ = =0-10-2 рад, изменяется от максимальной до нуля, а для лучей, угловые отклонения которых превышают εΓ = 10-2 рад, равна нулю.We will calculate the required value of T when the working field diameters are ~ 20 mm and the registration field is 20 mm. In practical studies, the angles of deflection of light rays by objects are usually εο — 10 - - 10-5 rad. In the field of the visualizing hologram (the registration area), the beam is compressed, and, therefore, the deflection angles increase and reach values of ε>. = 10 -2 ^ 10 -4 happy. From the above relation for bb at λ = 0 6328 μm, n = 1.52 (gelatin), Θο = 3Ο ° and bo == 1О -2, it follows that G ≈ 40 μm. Such a thickness of the emulsion is provided, for example, in two combined photographic plates of the LOI-2 or PE-2 type. The value of b 0 is reduced by special irrigation of bichromated gelatin to a thickness of T ~ 500 μm, using Reoxane photosensitive materials, etc. In this example, the diffraction efficiency of the hologram 10 for rays whose deviation from the Bragg angle is within ε Γ = = 0 -10 -2 glad, changes from maximum to zero, and for rays, the angular deviations of which exceed ε Γ = 10 -2 rad, is equal to zero.

Приведенные рассуждения справедливы и для голограммы 11. Голограммы 10 и 11 могут быть зарегистрированы и обработаны в одинаковых условиях. При установке голограммы 11 под углом Брэгга к пучку, восстановленному с голограммы 10, кривые дифракционных эффективностей двух голограмм совпадают и угловая селективность системы из двух голограмм соответствует параметру бо для одной голограммы. Поворот голограммы 11 на некоторый угол приводит к смещению кривой дифракционной эффективности этой голограммы относительно кривой дифракционной эффективности голограммы 10, т. е. к образованию зоны перекрытия двух кривых. Интервал углов, соответствующий образованной зоне перекрытия, может быть значительно меньше бо. Таким образом, интервал визуализации углов отклонения· лучей в неоднородности, который обеспечивается фильтром, состоящим из двух голограмм 10 и 11, может быть сделан сколь угодно малым, а чувствительность прибора — достаточно высокой. Сле' дует отметить, что значительное перекрытие профилей дифракционных эффективностей голограмм уменьшает диапазон измерений. Величина интервала визуализируемых угловThe above reasoning is also valid for a hologram 11. Holograms 10 and 11 can be registered and processed under the same conditions. When installing the hologram 11 at the Bragg angle to the beam reconstructed from hologram 10, the diffraction efficiency curves of the two holograms coincide and the angular selectivity of the system of two holograms corresponds to the parameter for one hologram. Rotation of the hologram 11 at a certain angle leads to a shift of the diffraction efficiency curve of this hologram relative to the diffraction efficiency curve of the hologram 10, i.e., to the formation of the overlap zone of the two curves. The interval of angles corresponding to the formed overlap zone can be much smaller than bo. Thus, the interval of visualization of the angles of deflection of the rays in the inhomogeneity, which is provided by the filter consisting of two holograms 10 and 11, can be made arbitrarily small, and the sensitivity of the device is quite high. It should be noted that a significant overlap of the diffraction efficiency profiles of holograms reduces the measurement range. Interval of visualized angles

5 (градиентов показателя преломления) зависит от угла поворота держателя голограммы 11. Таким образом, можно визуализировать различные зоны объекта и управлять чувствительностью измерений, а проведение5 (refractive index gradients) depends on the angle of rotation of the hologram holder 11. Thus, it is possible to visualize different areas of the object and control the sensitivity of measurements, and

Ιθ количественных измерений связано с получением калибровочной зависимости .интенсивности излучения в фоторегистраторе от угла поворота голограммы 11. Применение голограмм в качестве визуализирующих фильтров не ограничивает форму источникаΙθ of quantitative measurements is associated with obtaining a calibration dependence of the radiation intensity in the photographic recorder on the angle of rotation of the hologram 11. The use of holograms as imaging filters does not limit the shape of the source

15 света и исключает дифракционный шум при использовании когерентного излучения. Кроме того, в предлагаемом приборе устраняется влияние вибраций, так как поперечные колебания голограмм не изменяют интенсив„ ности в восстановленном пучке, для чего диаметр голограммы достаточно выбрать больше, чем диаметр пучка. Использование голограмм для визуализации неоднородностей в теневом приборе дает одновременно дополнительное преимущество, заключаю25 щееся в возможности коррекции аберраций оптической системы теневого прибора.15 light and eliminates diffraction noise when using coherent radiation. In addition, the proposed device eliminates the influence of vibrations, since the transverse oscillations of the holograms do not change the intensity in the reconstructed beam, for which the diameter of the hologram is sufficient to choose larger than the diameter of the beam. The use of holograms to visualize inhomogeneities in a shadow instrument at the same time provides an additional advantage, which consists in the possibility of correcting the aberrations of the optical system of a shadow instrument.

Claims (1)

Формула изобретенияClaim Теневой прибор, содержащий установив ленные последовательно лазер, коллиматор и приемную оптическую систему, включающую фокусирующий объектив, визуализирующий фильтр и фоторегистратор, оптически сопряженный с исследуемым объектом, отличающийся тем, что, с целью повышенияA shadow device containing a laser, a collimator and a receiving optical system installed in series, including a focusing lens, an imaging filter and a photographic recorder optically coupled to the object under investigation, characterized in that 35 качества теневых картин при снижении восприимчивости к вибрациям, в него введен коллимирующий объектив, установленный за фокусирующим объективом, а визуализирующий фильтр выполнен в виде двух35 of the quality of shadow patterns while reducing the susceptibility to vibrations, a collimating lens is inserted into it, installed behind the focusing lens, and the imaging filter is made in the form of two 4θ пропускающих объемных голограмм, зарегистрированных в коллимированных пучках, и системы линз, оптически сопрягающих голограммы между собой, причем первая голограмма оптически сопряжена фокусирующим и коллимирующим объективами с ис<5 следуемым объектом и установлена под углом Брэгга к оптической оси коллимирующего объектива, система сопрягающих линз и вторая голограмма установлены в первом порядке дифракции первой голограммы, вторая голограмма установлена с возмож50 ностью поворота в плоскости наклона первой голограммы, а фоторегистратор расположен в первом порядке дифракции второй голограммы.4θ transmissive volume holograms recorded in collimated beams and a system of lenses that optically match the holograms with each other, the first hologram being optically coupled with a focusing and collimating lenses with <5 the object being tracked and set at the Bragg angle to the optical axis of the collimating objective, the system of conjugating lenses and the second hologram is set in the first diffraction order of the first hologram, the second hologram is installed with the possibility of rotation in the plane of inclination of the first hologram, and the photoregulation trattoria located in the first order of diffraction of the second hologram.
SU874351470A 1987-11-30 1987-11-30 Shadow apparatus SU1485190A1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU874351470A SU1485190A1 (en) 1987-11-30 1987-11-30 Shadow apparatus

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU874351470A SU1485190A1 (en) 1987-11-30 1987-11-30 Shadow apparatus

Publications (1)

Publication Number Publication Date
SU1485190A1 true SU1485190A1 (en) 1989-06-07

Family

ID=21345467

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SU874351470A SU1485190A1 (en) 1987-11-30 1987-11-30 Shadow apparatus

Country Status (1)

Country Link
SU (1) SU1485190A1 (en)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US3829219A (en) Shearing interferometer
US4413909A (en) Wavefront tilt measuring apparatus
CA1121625A (en) Optical scanner using plane linear diffraction gratings on a rotating spinner
Ludman et al. Very thick holographic nonspatial filtering of laser beams
JPH10503279A (en) Optical measuring method and device
US6172760B1 (en) Apparatus for measuring characteristics of a reflection-type holographic optical element
US5054913A (en) Method and apparatus for measuring the velocity of a fluid using analysis of young&#39;s fringes in speckle photography
US4474466A (en) Measurement of deformation
KR890003295B1 (en) Method for constructing and reconstructing hologram
US4113388A (en) Optical apparatus for determining relative positioning of two members
Sirohi A Course of Experiments with He-Ne Lasers
SU1485190A1 (en) Shadow apparatus
US3970358A (en) Coherent, quasi-monochromatic light source
US3432239A (en) Optical instruments of the interference type
Ludman et al. Holographic nonspatial filter
EP1644699B1 (en) Methods and apparatus for reducing error in interferometric imaging measurements
US4466693A (en) Holographic straightness meter
JPH0575246B2 (en)
JPS60253945A (en) Shape measuring instrument
JP3164127B2 (en) Hologram interferometer
US6532074B1 (en) Free-space diffraction measurement of a phase mask for fabrication of a waveguide Bragg grating
SU1755240A1 (en) Method for adjusting device for recording holographic diffraction gratings on concave substrates
Biedermann et al. A universal instrument for the evaluation of the MTE and other recording parameters of photographic materials
JP2621792B2 (en) Method and apparatus for measuring spatial coherence
RU1772617C (en) Holographic interferometers for checking the shape of hole inner surface