SU1487641A1 - Способ определени размеров оптических неоднородностей твердотельных сред - Google Patents

Abstract

Изобретение отнбситс  к лазерной технике и может быть использовано в оптической промыишенности при изготовлении и выбраковке активных элементов твердотельных лазеров. Цель изобретени  - повышение чувствительности определени  размеров оптических неоднородностей исследуемых активных элементов. Исследуемый активный элемент облучают коллимированным .лазерным излучением, регистрируют картину итстерференции коллимирован- ного излучени , прошедшего через ис- следуемьй активный элемент, и излучени , рассе нного на оптических неоднородност х в этом элементе, определ ют зависимость контраста интерференционной картины от рассто ни  между иccлeдye rым активным элементом и регистратором интерференцнон ной картины, определ ют рассто ни  1. между исследуемым активным элементом и регистратором интерференционной картины, соответствующие максимальным значени м контраста, а размеры оптических неоднгфодностей в; определ ют нз соотношени  а j - .,/(1,25 f) , где А - длина волны излучени , 1 ил. liii 00 Ч 0) 4

Description

Изобретение относитс  к.лазерной технике и может, быть использовано в оптической промышленности при изготовлении и выбраковке активных элементов твердотельных лазеров.

Цель изобретени  - повышение чув- .ствительности способа,

На чертеже приведена оптическа  схема устройства, реализующего предлагаемый способ.

Устройство содержит лазер 1, на- пример типа ЛГ-79, и установленные

последовательно по ходу излучени  лазера коллиматор 2, за которым располагают исследуемый активный элемент 3, положительную линзу 4, установленную с возможностью перемещени  вдоль оптической оси при помощи привода 3, например в виде черв чной пары, сопр женной с шаговым двигателем ШДР-711, и регистратор 6 пространственного положени  лазврно го излучени , например телекамеру.

V

Способ осуществл ют следующим образом .

Лазерное излучение пропускают через коллиматор 2 и направл ют на ис- , следуемый активный элемент 3. Рассе нна  на содержащихс  в активном элементе оптических неоднородност х светова  волна интерферирует с невозмущенной коллимированной составл ю- JQ щей светового потока в пространст- &e за активным элементом. С помощью регистратора 6 исследуют контраст интерференционной картины. Использу  привод 5, перемепщют положительную 15 линзу Л вдоль оптической оси. Измен   рассто ние 1 активным элемен- . том и регистратором (здесь рассто ние 1 понимаетс  в дифракционном, а

не

+

1

1о +

геометрическом смысле

sf , где 1о рассто ние от активf ного элемента до линзы; s - рассто ние между линзой и регистратором} f- - фокусное рассто ние линзы), рпреде л ют рассто ние 1, при котором контраст регистрируемой интерференционной картины максш ален. Размер оптических неоднородностей & в исследуемом активном элементе рассчитывают по формуле .

.Р1г:

. 1,

(1)

где - длина волны излучени ,,

При прохождении через исследуемьй активный элемент с оптическими неод- нородност ми KonjniMHpOBaHHoro лазерного излучени  формируетс  картина интерференции неврзмущениой коллими™ рованной составл ющей светового потока и волны, рассе нной на оптических неоднородност х,

В оптическо11 среде им еетс  оди- ночна  фазова  неоднородность шарооб разной формы с радиусом а. Направим ось Z в сторону распространени  коллимированного пучка лазерного излучени  с волновым вектором К, Дл  достаточно большой (по сравнению с длиной волны света Д ) фазовой неоднородности пучок приобретает на ней дополнительный фазовый набег if(r) (г - поперечна  к оси Z радиальна  координата), который сохран етс  приближенно на всей длине образца. Тогда распределение Е(г) напр женности электричоского вектора световой волны в выходной плоскости исследуемого образца на освещаемой апертуре может быть аппроксими ровано выражением

E(r)E.l

йЕоСН ), (2)

где tf(r) Ч к

4-Г «

Здесь Eg - амплитуда электрического вектора коллимированного пучка, набег на оси неоднородности ( |i/j|«i) Подставл   вьфажение (2) в уравнение параболического приближени 

2ik-|| .,jE. (3) :

где d, - поперечный Лапласиан; К

2 

S -.- - волновое число, получим урав- Л

нение дл  If()

-2k/r - i,

решение которого дл  начального услови  (3) имеет видJ ) l(r,Z) -lf|-e (4) ,

Распределение интенсивности (r,Z), соответствующее (2) и (4) с I описываетс  выражением

I(r,Z) |E,E( Eo Ui if-lf JHEoP I 1 +

Л)1

.„л .,4l;) f.|1 C- ) л о

V cos()с в

(5)

где означает комплексное сопр жеf gZ

ние и Z g -Г.В плоскости данного

Z отсюда имеем максимум интенсивности

2. (Z)|EJ Н ---|л. ««КС L ,(Z, -1 .

в

при г О . .

и минимум интенсивности

)|Ео1

12 (/„ехр(- 11)

TTuyzTF при г

Контраст интерференционной картины как функци  рассто ни  от исследуемого образца Z, так1О4 образом, ра- ю вен

/ Z/ ( Z в ч

i;(---+«xp(-

I7/-7 l - Mi о ij. it, . .

..--. .5;

/ц ке (:„р15

Zrt

Дифференциру  это выражение по параметру с/ -П-, получим трансцендент в / 1 ное уравнение дл  °

тором достигаетс  максимум контраста

, j;

1 jt . , Ln гт

-« «акс- -2 максИ.О

Численное решение (7) дает значение о макс 1,25, Име  максимум, выражение (6) устанавливает св зь между размером оптической неоднородности а и- рассто нием 1, на котором вызванные ею возмущени  тестирующего излучени  наблюдаютс  наилучшим образом. В том случае,, если исследуемый активный элемент содержит оптические . неоднородности различных размеров а. функци  контраста K(Z) будет иметь Несколько максимумов при соответствующих значени х Z l.

Использование операции исследова- ни  контраста интерфере.нционНой картины на различных дистанци х от активного элемента дает возможность

5

0

5

0

5

выравн ть характеристику чувствительности способа по неоднородност м любого размера.

Преимущество способа по сравнению с известными состоит в том, что дополнительна  информаци  о размерах содержащихс  в активных элементах оптических неоднородностей дает возможность корректировать технологию их изготовлени - Способ обеспечивает одинаковую чувствительность обнаружени  оптических дефектов в диапазоне размеров от апертуры исследуемого ак- тивТюго элемента до Длины волны тестирующего излучени .

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   Способ определени  размеров Оптических неоднородностей твердотельных сред, включающий облучение исследуё мбго образца, отличающийс  тем, что, с целью повьшени  чувствительности способа, облучение образца производ т коллимированным лазерным излучением, рассе нное на оптических неодноррдност х исследуемого образца излучение совмещают с исходным лазерным пучком и регистрируют контраст полученной при этом интерференционной картины, измен ют рассто ние между, исследуемым образцом и регистраторам до величины 1, соответствующей максимальному значе- нию контраста, и определ ют размер а оптической неоднородности из соотношени ;

   40

   Гл 1

   U725F

   где А - длина волны излучени .

   r

   1