SU789679A1 - Устройство дл измерени пространственного распределени оптических неоднородностей объекта - Google Patents

Description

37 линзу и фотодетектор. Дл  восстановлени  объемного показател  преломлени  фазовьгх нестационарных объектов используетс  преобразование Ра,цона. Врем  измерени  определ етс  систе мой обработки в ЭВМ f2, Недостатком известного устройства  вл етс  использование сложной многоракурсной схемы просвечивани . Цель изобретени  - упрощение устройства и обеспечение измерений в реальном масштабе времени за счет опт ческой обработки световых сигналов. Поставленна  цель достигаетс  тем, что в предлагаемом устройстве дл  измерени  пространственного распределени  оптических неоднородностей объекта , содержащем источник когерентного излучени , предметный канал, включающий блок многоракурсного освещени  объекта, опорный канал, регистратор голограммы, причем оптические оси предметного и опорного каналов пересекаютс  в плоскости регистратора голограммы, блок восстановлени  изображени , содержащем последовательно расположенные Фурье-преобразующую линзу и фотодетектор, блок многоракурсного освещени  объекта выполнен в виде элемента одномерного преобразовани  и блока поворота излучени , расположенных последовательно, а регистратор голограммы выполнен оперативньм . На чертеже изображена схема предлагаемого устройства. Устройство содержит источник 1 когерентного излучени , системы формирова1га  опорного 2 и предметного 3 пучков. В предметном канале по код излучени  расположены исследуемый объект 4, оптический элемент 5 одномерного преобразовани  Фурье, выполненный в виде цилиндрической линзы, блок 6 поворота излучени , в качестве которого может быть использована например, призма Дове, регистратор 7 голограммы (например ПМС), блок вос ставновлени  голограммы, содержащий оптический элемент 8 двумерного преобразовани  Фурье,представл ющий собой сферическую линзу и регистратор вьтолненный, например, в виде набора фотодетекторов. Эти элементы располо жены таким образом, что рассто ни  от цилиндрической линзы 5 до объекта 4 р ПМС 7 равны фокусному рассто нию 9 f, этой линзы, а рассто ни  от сферической линзы 8 до ПМС 7 и регистратора 9 равны фокусному рассто нию frj линзы 8. Устройство содержит блок 10 поворота исследуемого объекта 4, механически св занного с поворотной призмой Дове 6. Устройство работает следующим образом . Световое излучение от лазера 1, попав на светоделительную пластину, раздел етс  на две части, одна дз которых проходит систему формирова- . ни  опорного пучка 2 и попадает на регистратор 7, друга  часть проходит систему формировани  предметного пучка 3 и падает на исследуемый объект 4, который описываетс  пространственным распределением коэффициента поглощени  света (X.ViZ) или показател  преломлени  И(Х,Д) Декартова ма координат св занна  с исследуемым объектом 4, ориентирована таким образом, что осв 2 перпендикул р-; на, а ось X составл ет угол j3 с направлением просвечивани ,т.е.с оптической осью предметного пучка.После прохождени  амплитудного объекта изменение амплитуды плоского предметндго пучка в направлении оси р,образующей угол 4 + it/2 с осью X и лежащей в сечении в линейном приближе- : НИИ пропорционально функции (p,v)fJ|-(x,V,2:,|)d(.cos P-v|&in4) где f(,i/,Z.j)Ao06(X,V,Zj); Ар- начальна  амплитуда плоского предметного пучка; С(р-Х..&(ПЧ)-сСг функци . Если исследуемьй объект 4  вл етс  фазовым, то плоский предметный пучок, пройд  черезнего, имеет фадовый множитель .j(p,4)J. Функци  P.j(p,V) определена так же, как в выражении(l), где f(X,iJ,Z)-||-n(x,V,Zj)) д, - длина волны используемого излучени . При малых фазовых изменени х ,j(p,V).Pj(p,M;). Цилиндрическа  линза 5, образующие которой параллельны оси 2 , выполн ет над падающим на нее излучением одномерное преобразование Фурь по координате р, которое св зано двумерным преобразованием Фурье иск мой функции (У 1,1:} следующим образом К)ТфА(Р,н) f/ff()j,Nj,i-)e cr(pX.)dxdvjdp Мен   пор док интегрировани  и использу  известное свойство (л функции из (2) получаем : 5a(u,W7f(x,i,,zj) Fj- (ЫСОбЧ, tOSinvp)

где fjH,Wsi)-jTf(,V,

-o U)x UJC064; oJvj aJ&inHJ; т.е. (W.4)::F.(uJ,,LJ), - () где. ujy -tgvt;.cUy Таким образом, из (3) и (4) следует , одномерное преобразование Фурье (W,V) при фиксированном угле V - двумерное преобразование Фурье искомой функции f () вз тое на пр мой . Пройд  призму Дове 6, падающее на нее излучение поворачиваетс  вокруг оптической оси предметного пучка на угол Ч , Таким образом, на фототермопластике 7, расположенном , в задней фокальной плоскости (Ы )bJv( цилиндрической линзы 5, где ось U) параллельна оси Z , голографически записывают расположенный под углом Ф к осииОу одномерный Фурье-спектр ф (и),чр) ли cf(uJ)f-1 $.; (U),MJ) при исследовании, соответсвенно, амплитудного или фазового объекта. При дальнейшем синхронном поворот с помощью блока 10 исследуемого объе та 4 воркуг оси Z и поворотной., призмы 6 вокруг оптической оси предметного пучка на 180 на ПМС 7 сргла но (3)и( 4) произойдет заполнение всей частотной плоскости (Ы U)u) значени ми Фурье-спектра FJ (.tOy ПМС, в качестве которого может быть

f(M.X;)1/f,K,u,,,

-j J Й

Claims (1)

1. -co использован фототермопластик, должен иметь узкую частотную передаточную характеристику, расположенную в высо кочастотной области, дл  обеспечени  возможности записи одномерного Фурьеспектра с широким опорным пучком,При исследовании фазовых объектов можно использовать в частотной плоскости (и))режекторный фильтр дл  устранени  нулевой частотной составл ющей сЯ(и)). Осветив полученный двумертай Фурье-спектр опорным пучком сформи- рованным блоком 2, в направлении оптической оси предметного пучка восстанавливают световое поле, пропорциональное в плоскости (() функции Р(,Ц)),Сферическа  линза 8 вьшолн ет обратное преобразование Фурье |И создает в плоскости регистратора 9 световую картину, амплитудное распределение которой пропорционально значени м искомой функции (Х|М,1;)в сечении odbgKTa Z-Z J . Таким образом, предлагаемое /с ройство обеспечивает возможность измерени  пространственного распределени  оптических неоднородностей объектов в реаль.ном времени при упрощении его. Врем  измерени  в основном определ етс  временем поворота исследуемого объекта и призмы Дове, при котором происходит запись двумерного спектра F: (Ых,СОу|) на ПМС. Формула изобретени  Устройство дл  измерени  пространственного распределени  оптических неоднородностей объектов, содержащее источник когерентного излучени , предметный канал, включающий блок многоракурсного освещени  объекта, опорный канал, регистратор голограммы, причем оптические оси предметного и опорного каналов пересекаютс  в плоскости регистратора голограммы, блок восстановлени  голограммы, содержащий последовательно расположенные Фурье-преобразующую линзу и фотоетектор , отличающеес.  тем, 4TOj с целью упрощени  устройства и измерений в реальном,масштабе времени, блок многоракурсного освеще ни  объекта выполнен в виде элемента одномерного преобразовани  Фурье, блока поворота излучени ,расположенных последовательно, а регистратор голограммы выполнен оперативным Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе 1. Голографи . Методы и аппаратура . Под ред. В. М. Гинзбург и Б.М. 7 98 Степанова. М., Советское радисГ, 1974, с. 212. 2, Кузнецова Е. А. Голографические методы исследовани  системы с широким полем зрени  дл  изучени  параметров нестационарных физических процессов. Дис. на соиск. учен, степени канд. физ.-мат. наук, М., ВНИИОФИ, гл. 2 и 3 (прототип).