close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

Патент BY8568

код для вставкиСкачать
ОПИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К ПАТЕНТУ
РЕСПУБЛИКА БЕЛАРУСЬ
BY (11) 8568
(13) C1
(19)
(46) 2006.10.30
(12)
7
(51) G 03H 1/18, 1/04
НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР
ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ
СОБСТВЕННОСТИ
(54)
УСТРОЙСТВО ДЛЯ ГОЛОГРАФИЧЕСКОЙ ЗАПИСИ
ОПТИЧЕСКОЙ ИНФОРМАЦИИ
НА ФОТОТЕРМОПЛАСТИЧЕСКИЙ НОСИТЕЛЬ
(21) Номер заявки: a 20030508
(22) 2003.06.10
(43) 2004.12.30
(71) Заявитель: Государственное научное учреждение "Институт электроники Национальной академии
наук Беларуси" (BY)
(72) Авторы: Ковалев Анатолий Анатольевич; Жданович Сергей Николаевич; Ярмолицкий Вячеслав Феликсович (BY)
(73) Патентообладатель: Государственное
научное учреждение "Институт электроники Национальной академии наук
Беларуси" (BY)
(56) SU 1354981 A1, 1995.
BY 4217 C1, 2001.
BY 3981 C1, 2001.
SU 1513413 A2, 1989.
CH 655189 A5, 1986.
BY 8568 C1 2006.10.30
(57)
Устройство для голографической записи оптической информации на фототермопластический носитель, содержащее импульсный твердотельный лазер инфракрасного диапазона, включающий оптически связанные резонаторы для р- и s-компонент инфракрасного
излучения, связанные, соответственно, посредством канала экспонирования, содержащего
голографическую систему проецирования, и теплоизлучающего канала с держателем фототермопластического носителя, связанного со средством электризации его поверхности,
Фиг. 1
BY 8568 C1 2006.10.30
а также средство регистрации теплового излучения, оптически связанное через поворотное зеркало с теплоизлучающим каналом и электрически - с линией задержки, причем резонатор для s-компоненты излучения содержит двухчастотный и диэлектрический
поляризаторы с установленным между ними активным элементом лазера, резонатор для ркомпоненты - электрооптический модулятор, указанные диэлектрический и двухчастотный поляризаторы, диафрагму и удвоитель частоты излучения, а линия задержки электрически связана с блоком управления электрооптическим модулятором, отличающееся тем,
что резонатор лазера для p-компоненты излучения содержит установленный между электрооптическим модулятором и диэлектрическим поляризатором эталон Фабри-Перо, резонатор для s-компоненты излучения, выполненный полуконфокальным, содержит
последовательно установленные за диэлектрическим поляризатором полуволновую пластинку и светоделительное зеркало, повернутое на угол 45° относительно оси резонатора
для s-компоненты излучения, а также установленные на оптической оси, перпендикулярной указанной оси, по обе стороны указанного зеркала и на равных расстояниях от него
два зеркала с коэффициентами отражения r ~ 0,99 на длине волны инфракрасного излучения, образующие пассивный резонатор, меньший по длине, нежели резонатор для sкомпоненты излучения, и несогласованный с ним по генерируемым модам, а теплоизлучающий канал содержит телескоп для освещения фототермопластического носителя, установленный за поворотным зеркалом.
Изобретение относится к оптическому приборостроению, в частности к системам записи и обработки информации, и может быть использовано в технологии изделий оптической и электронной техники, где широко востребованы новые методы оперативного,
неразрушающего контроля и диагностики на основе достижений оптической голографии и
голографической интерферометрии.
Известно устройство для голографической записи оптической информации на фототермопластический (ФТП) носитель [1], содержащее держатель ФТП носителя, средство
электризации его поверхности, лазер для экспонирования, голографическую систему проецирования, лазер инфракрасного диапазона для теплового проявления записи. Регистрация осуществляется с помощью излучения различных длин волн двух независимых
лазеров.
Данное устройство имеет сложную структуру, не обеспечена регистрация голограмм
Френеля, использование лазеров непрерывного действия обуславливает большую (> 100 мс)
длительность процесса регистрации.
Наиболее близким по технической сущности является устройство для голографической записи оптической информации на ФТП носитель [2], содержащее импульсный твердотельный лазер инфракрасного диапазона, включающий оптически связанные
резонаторы для p- и s-компонент инфракрасного излучения, связанные, соответственно,
посредством канала экспонирования, содержащего голографическую систему проецирования, и теплоизлучающего канала с держателем фототермопластического носителя, связанного со средством электризации его поверхности, а также средство регистрации
теплового излучения, оптически связанное через поворотное зеркало с теплоизлучающим
каналом и электрически - с линией задержки, причем резонатор для s-компоненты излучения содержит двухчастотный и диэлектрический поляризаторы с установленным между
ними активным элементом лазера, резонатор для p-компоненты - электрооптический модулятор, указанные диэлектрический и двухчастотный поляризаторы, диафрагму и удвоитель частоты излучения, а линия задержки электрически связана с блоком управления
электрооптическим модулятором. С помощью одного твердотельного лазера инфракрасного диапазона обеспечена регистрация оптических голограмм Фурье на ФТП носитель.
2
BY 8568 C1 2006.10.30
В данном устройстве не решена задача однородности регистрации оптических голограмм широкого класса, в поперечной пространственной структуре ИК излучения твердотельного лазера имеются "горячие" точки.
Технической задачей является увеличение однородности регистрируемой оптической
голограммы путем создания однородной пространственно-временной структуры ИК излучения за счет смешения и фильтрации пространственных мод в пассивном резонаторе и
сужения спектра излучения для экспонирования.
Поставленная техническая задача решается тем, что в устройстве для голографической
записи оптической информации на ФТП носитель, содержащем импульсный твердотельный лазер инфракрасного диапазона, включающий оптически связанные резонаторы для
p- и s- компонент инфракрасного излучения, связанные, соответственно, посредством канала экспонирования, содержащего голографическую систему проецирования, и теплоизлучающего канала с держателем фототермопластического носителя, связанного со
средством электризации его поверхности, а также средство регистрации теплового излучения, оптически связанное через поворотное зеркало с теплоизлучающим каналом и
электрически - с линией задержки, причем резонатор для s-компоненты излучения содержит двухчастотный и диэлектрический поляризаторы с установленным между ними активным элементом лазера, резонатор для p-компоненты - электрооптический модулятор,
указанные диэлектрический и двухчастотный поляризаторы, диафрагму и удвоитель частоты излучения, а линия задержки электрически связана с блоком управления электрооптическим модулятором, резонатор для p-компоненты излучения содержит установленный
между электрооптическим модулятором и диэлектрическим поляризатором эталон ФабриПеро, резонатор для s-компоненты излучения, выполненный полуконфокальным, содержит последовательно установленные за диэлектрическим поляризатором полуволновую
пластинку и светоделительное зеркало, повернутое на угол 45° относительно оси резонатора для s-компоненты излучения, а также установленные на оптической оси, перпендикулярной указанной оси, по обе стороны указанного зеркала и на равных расстояниях от
него два зеркала с коэффициентами отражения r ~ 0,99 на длине волны инфракрасного излучения, образующие пассивный резонатор, меньший по длине, нежели резонатор для sкомпоненты излучения, и несогласованный с ним по генерируемым модам, а теплоизлучающий канал содержит телескоп для освещения фототермопластического носителя, установленный за поворотным зеркалом.
Импульсный твердотельный лазер ИК диапазона является одновременно источником
излучения в видимой области спектра (λ2экс. = 0,532 мкм) и источником излучения в ИК
области спектра (λ1пр. = 1,064 мкм). При этом для однородного экспонирования широкого
класса объектов важны когерентные свойства излучения с λ2, а для однородной тепловой
обработки - пространственная однородность поля ИК излучения с λ1.
Совокупность указанных признаков обеспечивает трансформацию пространственных
мод ИК излучения в резонаторе для s-компоненты излучения при переходе в пассивный
резонатор и обратно. При этом за счет смешения и фильтрации пространственных мод повышается однородность ИК излучения в зоне регистрации оптических голограмм. В резонаторе для p-компоненты излучения достигается сужение спектра генерации. Это
обеспечивает повышение когерентных свойств излучения для экспонирования и запись
широкого класса голографируемых объектов.
Резонатор для s-компоненты излучения выбран полуконфокальной конфигурации.
Спектр такого резонатора характеризуется существенным вырождением продольных и
поперечных мод. В резонаторе для s-компоненты излучения обеспечен режим квазистационарной генерации с характерной для процесса проявления голограмм на ФТП носителях длительностью (τимп = 4 мс).
Оптическая ось пассивного резонатора ортогональна оптической оси резонатора для sкомпоненты излучения. При этом длина пассивного резонатора меньше, чем активного.
3
BY 8568 C1 2006.10.30
Элементом связи между резонаторами является светоделительное зеркало, установленное
под углом 45° к оптической оси резонатора для s-компоненты излучения. Пассивный резонатор имеет отличную от резонатора для s-компоненты излучения геометрию и каустику. Для мод, дающих вклад в "горячие" точки, добротность в пассивном резонаторе
меньше. Это приводит к уменьшению энергии в "горячих" точках и перераспределению
энергии. В результате повышается однородность распределения интенсивности по лазерному пятну и улучшается пространственно-временная структура поля ИК излучения.
Оптическая схема устройства представлена на рис. 1. Устройство содержит:
1 - импульсный твердотельный лазер инфракрасного диапазона;
2 - активный элемент;
3 - электрооптический модулятор;
4 - эталон Фабри-Перо;
5 - диэлектрический поляризатор;
6 - двухчастотный поляризатор;
7 - диафрагму;
8 - удвоитель частоты лазерного излучения;
9 - резонатор для p-компоненты излучения;
10 - глухое зеркало;
11 - селективное зеркало;
12 - канал экспонирования;
13 - предметный канал голографической системы проецирования;
14 - опорный канал голографической системы проецирования;
15 - телескоп;
16 - телескоп;
17 - поворотные зеркала;
18 - резонатор для s-компоненты излучения;
19 - "глухое" зеркало;
20 - выходное зеркало;
21 - полуволновая λ/2 пластинка;
22 - светоделительное зеркало;
23 - "глухое" зеркало;
24 - "глухое" зеркало;
25 - пассивный резонатор;
26 - теплоизлучающий канал;
27 - поворотное зеркало;
28 - объект;
29 - держатель ФТП носителя;
30 - ФТП носитель;
31 - средство электризации поверхности ФТП носителя;
32 - средство регистрации теплового излучения;
33 - линия задержки;
34 - блок управления.
На фиг. 2 представлена оптическая схема резонатора 18 для s-компоненты излучения с
пассивным резонатором 25.
Устройство содержит импульсный твердотельный лазер ИК диапазона 1, включающий
активный элемент 2, электрооптический модулятор 3, эталон Фабри-Перо 4, диэлектрический поляризатор 5, двухчастотный поляризатор 6, диафрагму 7, удвоитель частоты лазерного излучения 8, размещенные в резонаторе 9 для p-компоненты излучения,
образованном зеркалами 10, 11, а также оптически связанный с резонатором 9 канал экспонирования 12 и голографическую систему проецирования с предметным 13 и опорным
14 лучами, телескопами 15, 16, поворотными зеркалами 17.
4
BY 8568 C1 2006.10.30
Резонатор 18 для s-компоненты излучения образован зеркалами 19, 20. В нем между
диэлектрическим поляризатором 5 и выходным зеркалом 20 размещены полуволновая λ/2
пластинка 21 и полупрозрачное зеркало 22, ориентированное под углом 45° к оптической
оси резонатора 18. Устройство содержит также пассивный резонатор 25, образованный
"глухими" зеркалами 23 и 24, размещенными на равных расстояниях от полупрозрачного
зеркала 22 на оптической оси, ортогональной оси резонатора 18.
В теплоизлучающем канале 26 последовательно размещены поворотное зеркало 27,
телескоп 15, держатель 29 ФТП носителя, ФТП носитель 30 и средство электризации поверхности ФТП носителя 31. Средство регистрации теплового излучения 32 оптически
связано через поворотное зеркало 27 с теплоизлучающим каналом 26 и электрически связано через линию задержки 33 с блоком управления 34. Выход блока управления 34 электрически связан с электрооптическим модулятором 3.
Активным элементом 2 служит кристалл иттрий-алюминиевого граната с неодимом
(ИАГ:Nd) размерами 5 × 65 мм. Электрооптический модулятор 3 типа ЛЭЗ-1 выполнен из
одноосного анизотропного кристалла ДКДП. Блоком управления 34 служит стандартный
блок МГИН-5. Удвоителем частоты лазерного излучения 8 является элемент 7Ф4-03 из
кристалла LiJO3. Зеркала 10, 19, 23, 24 имеют коэффициент отражения на длине волны
1,064 мкм, равный ~ 0,99. Селективное зеркало 11 имеет коэффициент отражения на основной длине волны 1,064 мкм ~ 0,99 и на длине волны второй гармоники 0,532 мкм
~ 0,005. Это обеспечивает эффективный вывод излучения из канала экспонирования 12 в
предметный 13 и опорный 14 каналы голографической системы проецирования. Поворотные зеркала 17 имеют коэффициенты отражения на длине волны 0,532 мкм второй гармоники равные ~ 0,99.
Резонаторы 18 и 25 являются несогласованными. В связанных, несогласованных резонаторах происходит пространственное рассогласование мод. В пассивном резонаторе 25
излучение меняет свою пространственную структуру. Далее происходит инжектирование
излучения из пассивного резонатора 25 в резонатор для s-компоненты излучения 18 и активную среду лазера. В этом процессе пространственные моды фильтруются и смешиваются с пространственными модами, дающими вклад в пространственные и временные
неоднородности лазерного пучка. Энергия из "горячих" точек перераспределяется в другие пространственные моды. За счет нестыковки между резонаторами "горячие" точки
убираются. Поперечная структура пучка становится однородной.
Элементом связи резонаторов 18 и 25 (фиг. 2) является полупрозрачное светоделительное зеркало 22, установленное под углом 45° к оси полуконфокального резонатора 18
для s-компоненты излучения. Коэффициент отражения зеркала может выбираться в широком диапазоне 0,1 < kотр < 0,9. Ориентация светоделительного зеркала 22 соответствует
положению, при котором плоскость поляризации лазерного излучения лежит в плоскости
падения. Длина пассивного резонатора 23-24 выбирается равной 5-6 см, а резонатора 18 исходя из соблюдения условия полуконфокальности (т.е. зависит от радиуса кривизны
"глухого" зеркала 19). На выходе резонатора 18 функционирует оптическая система, образованная светоделительным зеркалом 22 и тремя зеркалами 20, 23, 24. В процессе перехода излучения из резонатора для s-компоненты излучения в пассивный резонатор и обратно
происходит смешение и фильтрация пространственных мод.
Устройство работает следующим образом. В начальный момент времени to включается
оптическая накачка активного элемента 2. В исходном состоянии на электрооптический
модулятор 3 от блока управления 34 подано постоянное напряжение смещения, равное
четвертьволновому (Uλ/4 = 4 кВ). Это делает невозможным на данном этапе развитие генерации в резонаторе 9 для p-компоненты излучения. При наличии четвертьволнового напряжения смещения на модуляторе 3 излучение в канале экспонирования 12 отсутствует.
В то же время в резонаторе 18 (зеркала 19 и 20), при достижении коэффициентом усиления kус активной среды порога генерации, развивается генерация на s-компоненте излу5
BY 8568 C1 2006.10.30
чения. На этом этапе включается теплоизлучающий канал 26. ИК излучение основной
длины волны λ1 через полуволновую λ/2 пластинку 21 и полупрозрачное светоделительное зеркало 22 попадает в пассивный резонатор 25 с зеркалами 23-24. Излучение из пассивного резонатора частично возвращается в резонатор для s-компоненты излучения и
затем обратно. Принципиально важно, что резонатор для s-компоненты излучения и пассивный резонатор являются несогласованными. Происходит смешение и фильтрация пространственных мод, обеспечивающая создание однородной пространственно-временной
структуры поля ИК излучения. Излучение с улучшенной структурой проходит телескоп
15, достигает ФТП носителя 29 и начинает его предэкспозиционный нагрев.
Спустя время ∆tлз, задаваемое линией задержки 33, в момент времени t2 > t1, происходит сброс напряжения с модулятора 3. Тем самым генерация переключается в высокодобротный резонатор 9 для p-компоненты излучения. В результате кратковременного
(десятки наносекунд) включения высокодобротного резонатора 9 высвечивается моноимпульс излучения высокой пиковой мощности. Его энергия зависит от разности потерь в
резонаторах для p- и s-компонент излучения. Моноимпульс излучения с длиной волны λ1
и поляризацией, соответствующей p-компоненте излучения, проходит двухчастотный поляризатор 6 и удвоитель частоты лазерного излучения 8.
На этом этапе включается канал экспонирования. Излучение с частотой второй гармоники (λ2экс) выходит в опорный 14 и предметный 13 каналы голографической системы
проецирования. Предметный луч расширяется телескопом 16 и освещает исследуемый
объект 28. В зоне записи на ФТП носителе 30 он интерферирует с опорным лучом. В результате образуется голограмма Френеля объекта 28.
Введение в резонатор 9 эталона Фабри-Перо 4 сужает спектр генерации моноимпульса
для канала экспонирования и повышает когерентные свойства излучения. Это обеспечивает однородное экспонирование широкого класса объектов (например, изделий электронной техники, деталей машин и механизмов), для которых глубина голографируемой сцены
различна.
После момента времени t2 = tэкс на модуляторе 3 вновь восстанавливается исходное
постоянное напряжение смещения Uλ/4. При продолжающейся накачке в момент времени
t3 > t2 в резонаторе 18 для s-компоненты излучения вновь возникает излучение свободной
квазистационарной генерации.
На этом этапе включается теплоизлучающий канал 26. ИК излучение основной длины
волны с λ1 вновь попадает в пассивный резонатор 25. Процесс создания однородной пространственно-временной структуры поля ИК излучения повторяется на этапе окончательного проявления записи после экспонирования. Это ИК излучение используется для
проявления скрытого электростатического изображения, которое сформировалось в
структуре ФТП носителя 30 в результате экспонирования заряженной с помощью средства 31 поверхности. На данном этапе происходит преобразование скрытого электростатического изображения в регулярный микрорельеф поверхности. В результате на ФТП
носителе формируется рельефно-фазовая голограмма.
Источники информации:
1. Акаев А.А., Жумалиев К.M., Кутанов А. Запись микроголограмм на фототермопластические носители при проявлении излучением СО2-лазера // Квантовая электроника. 1983. - Т. 10. - № 7. - С. 1455-1458.
2. А.с. СССР 1354981, МПК 5 G 03H 1/18, 1995.
6
BY 8568 C1 2006.10.30
Фиг. 2
Национальный центр интеллектуальной собственности.
220034, г. Минск, ул. Козлова, 20.
7
Документ
Категория
Без категории
Просмотров
0
Размер файла
184 Кб
Теги
патент, by8568
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа