close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

Патент BY 09915

код для вставкиСкачать
ОПИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К ПАТЕНТУ
РЕСПУБЛИКА БЕЛАРУСЬ
(46) 2007.10.30
(12)
(51) МПК (2006)
НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР
ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ
СОБСТВЕННОСТИ
(54)
G 01J 9/00
G 01B 9/021
СПОСОБ СРАВНИТЕЛЬНОГО АНАЛИЗА ФОРМЫ ВОЛНОВЫХ
ФРОНТОВ НЕКОГЕРЕНТНЫХ СВЕТОВЫХ ПУЧКОВ РАЗНОЙ
ДЛИНЫ ВОЛНЫ
(21) Номер заявки: a 20041242
(22) 2004.12.27
(43) 2006.06.30
(71) Заявитель: Учреждение образования
"Гродненский государственный университет имени Янки Купалы" (BY)
(72) Авторы: Ануфрик Славамир Степанович; Лявшук Ирина Александровна;
Ляликов Александр Михайлович (BY)
(73) Патентообладатель: Учреждение образования "Гродненский государственный университет имени Янки Купалы" (BY)
BY 9915 C1 2007.10.30
BY (11) 9915
(13) C1
(19)
(56) Игнатов А.Б. Двухдлинноволновая одно-экспозиционная голографическая
интерферометрия плазмы // ЖТФ. 1971. - Т. XLI. - Вып. 2. - С. 417-423.
SU 1670378 A1, 1991.
JP 484703 A, 1992.
Буть А.И. Настройка на муаровые полосы конечной ширины при оптической
обработке изображений амплитудной
периодической решетки, искаженных
восстановленным волновым фронтом //
ЖТФ. - 1999. - Т. 69. - Вып. 2. - С. 130132.
(57)
Способ сравнительного анализа формы волновых фронтов некогерентных световых
пучков разной длины волны, включающий получение интерферограмм бокового сдвига
для первого и второго световых пучков с длинами волн λ1 и λ2 соответственно, их совмещение в плоскости регистрации и определение искомой разницы волновых фронтов по
зарегистрированной картине, отличающийся тем, что интерферограммы для указанных
световых пучков получают с настройкой на полосы конечной ширины с одинаковыми
периодами расположения, величины боковых сдвигов ∆S1 и ∆S2, соответствующих
интерферограммам для первого и второго пучков и задаваемых в одном направлении x,
определяют из соотношения:
BY 9915 C1 2007.10.30
∆S1 λ1
=
,
∆S2 λ 2
а указанную разницу формы волновых фронтов определяют путем вычисления характеризующей ее функции ∆Z(x, y) посредством описывающего зарегистрированную муаровую
картину выражения
∂ [∆Z( x, y)]
1
= l( N + ) ,
2
∂ x
где l = λ1/∆S1 = λ2/∆S2;
N > 0, N - целое число.
Изобретение относится к области оптической диагностики параметров световой волны, т.е. к измерительной технике.
Широко известны способы определения формы волновых фронтов, заключающиеся в
получении интерферограмм, в частности бокового сдвига, для первого и второго световых
пучков, совмещении интерферограмм, в частности при регистрации их на одной общей
фотопластине и определении искомой разницы волновых фронтов первого и второго пучков по муаровой или интерференционной картине [1, 2]. Однако известные способы не
позволяют проводить сравнительный анализ волновых фронтов световых пучков разной
длины волны.
В качестве прототипа выбран интерференционный способ сравнительного анализа
формы волновых фронтов некогерентных световых пучков разной длины волны [3]. Сущность известного способа заключается в получении интерферограмм бокового сдвига для
первого и второго световых пучков с длинами волн λ1 и λ2 соответственно, их совмещении в плоскости регистрации и определении искомой разницы волновых фронтов по зарегистрированной картине. Недостатком данного способа является его работоспособность
только для длин волн, отношение которых кратно целому числу. В противном случае требуется знание формы волнового фронта одного из световых пучков.
Сущность изобретения заключается в том, что в интерференционном способе сравнительного анализа волновых фронтов некогерентных световых пучков разной длины волны, включающем получение интерферограмм малого бокового сдвига для первого и второго световых пучков с длинами волн λ1 и λ2 соответственно, их совмещение в плоскости
регистрации и определение искомой разницы волновых фронтов по зарегистрированной
картине, вводят новые признаки: интерферограммы для указанных световых пучков получают с настройкой на полосы конечной ширины с одинаковыми периодами расположения,
величины боковых сдвигов ∆S1 и ∆S2, соответствующих интерферограммам для первого и
второго световых пучков и задаваемых в одном направлении x, определяют из соотношения:
∆S1 λ1
=
,
∆S2 λ 2
(1)
а указанную разницу формы волновых фронтов определяют путем вычисления характеризующей ее функции ∆Z(x, у) посредством описывающего зарегистрированную муаровую
картину выражения
∂[∆Z( x , y )] 
1
= l N + ,
∂x
2

где l = ∆λ1/∆S1 = λ2/∆S2, N > 0, N - целое число.
2
BY 9915 C1 2007.10.30
Совокупность существенных признаков позволяет достичь технического результата:
повысить достоверность измерений за счет уменьшения исходных данных об исследуемых световых пучках при определении разности формы волновых фронтов. В заявляемом
способе, в отличие от прототипа, для решения данной задачи не требуется знание формы
волнового фронта одного из пучков.
Условие обеспечения изобретательского уровня в заявляемом способе достигается
тем, что совокупность признаков, отличающих заявляемый способ от прототипа, не обнаружена и не вытекает из уровня техники явным образом.
На чертеже приведена принципиальная оптическая схема устройства, обеспечивающего реализацию заявляемого способа.
Устройство, обеспечивающее осуществление заявляемого способа, содержит первый 1
и второй 2 интерферометры переменного бокового сдвига с возможностью регулировки
величин боковых сдвигов ∆S1 и ∆S2 интерферирующих пучков, светоделитель 3, плоскость 4 для наблюдения или регистрации муаровой картины.
Интерферометр бокового сдвига 1 или 2 может быть выполнен на базе голографической системы с двумя дифракционными решетками [4].
Интерференционный способ сравнительного анализа формы волновых фронтов некогерентных световых пучков разной длины волны осуществляется следующим образом.
Направляют исследуемые первый и второй световые пучки с длинами волн λ1 и λ2 в интерферометры бокового сдвига 1 и 2 соответственно. Задают в интерферометрах 1 и 2 различающиеся величины боковых сдвигов ∆S1 и ∆S2 для первого и второго световых пучков
вдоль одного направления, что обеспечивает изменение чувствительности измерений,
причем величины боковых сдвигов определяют из соотношения
∆S1 λ1
=
.
∆S 2 λ 2
Настройку полос сдвиговых интерферограмм осуществляют на полосы конечной ширины. Светоделителем 3 совмещают в плоскости 4 интерферограммы бокового сдвига,
полученные от первого (в интерферометре 1) и второго (в интерферометре 2) световых
пучков. При совмещении интерферограмм бокового сдвига с настройкой на полосы конечной ширины образуется муаровая картина, по которой определяют разницу формы
волновых фронтов первого и второго световых пучков.
Докажем возможность исключения функции, описывающей форму волнового фронта
светового пучка, при сравнительном анализе формы волновых фронтов световых пучков с
произвольным отношением длин волн λ1 и λ2.
Фазы исследуемых волн имеют вид:
φ1 ( x , y ) =
2π
Z1 ( x , y ),
λ1
(2)
φ2 ( x , y ) =
2π
Z2 ( x , y ),
λ2
(3)
где функции Z1(x,y) и Z2(x,y) описывают поверхность волновых фронтов. Причем, например, вторую функцию можно представить:
Z2(x,y) = Z1(x,y) + ∆Z(x,y),
(4)
где ∆Z(x,y) описывает искомую разницу формы волновых фронтов первого и второго пучков. Предположим, что сдвиги ∆S1 и ∆S2 малы и задаются параллельно и вдоль оси x, а
полосы настройки интерферограмм бокового сдвига ориентированы параллельно оси у,
3
BY 9915 C1 2007.10.30
причем величины периодов полос настройки для интерферограмм равны Т. В этом случае
распределение интенсивностей в интерферограммах бокового сдвига для каждого из исследуемых пучков в плоскости 4 будет иметь вид:
∂φ ( x , y ) 
2π
I1 ( x , y ) ~ 1 + cos  x + ∆S1 1
,
∂x 
T
(5)
2π
∂φ ( x , y ) 
I 2 ( x , y ) ~ 1 + cos  x + ∆S2 2
,
∂x 
T
(6)
Очевидно, что величины сдвигов ∆S1 и ∆S2 определяют чувствительность измерений
производных фазы в (5) и (6). Интерферограммы (5) и (6) в плоскости 4 накладываются
друг на друга. Результирующее распределение интенсивности в плоскости 4 определится
суммированием (5) и (6) вследствие некогерентности первого и второго пучков:
2π
  ∆S ∂Z 2 ( x, y ) ∆S1 ∂Z1 ( x, y )  
−
I1 ( x, y ) + I 2 ( x, y ) ~ 2 + 2 cos  x + φ( x, y ) cos π  2
,
∂x
λ1
∂x  
   λ2
T
(7)
 1 ∂Z1 ( x, y ) 1 ∂Z 2 ( x, y ) 
где φ( x, y ) = π 
+
.
∂x
λ2
∂x
 λ1

Картина муаровых полос характеризует низкочастотную модуляцию структуры опорных полос периода Т. Середины муаровых полос будут определяться из условия обращения в нуль последнего косинусоидального члена в (7). При выполнении соотношения (1) с
учетом (4) получим уравнение муаровых полос, наблюдаемых в плоскости 4:
1
∂[∆Z( x , y )] 
= l N + ,
∂x
2

(8)
где l = λ1/∆S1 = λ2/∆S2, N > 0, N- целое число.
Таким образом, по муаровой картине, описываемой выражением (8), определим первую производную ∂[∆Z(x , y )] / ∂x от разности формы волновых фронтов исследуемых
пучков разной длины волны, исключив при этом функцию Z1(x, у) или Z2(x, у).
Источники информации:
1. Вест И. Голографическая интерферометрия. - М.: Мир, 1982. - С. 371-372.
2. Буть А.И. и др. Настройка на муаровые полосы конечной ширины при оптической
обработке изображений амплитудной периодической решетки, искаженных восстановленным волновым фронтом // ЖТФ. - 1999. - Т. 69, № 2. - С. 130-132.
3. Игнатов А.Б. и др. Двухдлинноволновая одно-экспозиционная голографическая интерферометрия плазмы // ЖТФ. - 1971. - Т.XLI. - Вып. 2. - С. 417-423.
4. Бекетова А.К. и др. Голографическая интерферометрия фазовых объектов. - Л.: Наука, 1979. - С. 122.
Национальный центр интеллектуальной собственности.
220034, г. Минск, ул. Козлова, 20.
4
Документ
Категория
Без категории
Просмотров
1
Размер файла
94 Кб
Теги
09915, патент
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа