close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

Патент BY 09172

код для вставкиСкачать
ОПИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К ПАТЕНТУ
РЕСПУБЛИКА БЕЛАРУСЬ
BY (11) 9172
(13) C1
(19)
(46) 2007.04.30
(12)
7
(51) G 03H 1/04, 1/18,
НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР
ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ
СОБСТВЕННОСТИ
(54)
G 01B 9/021
УСТРОЙСТВО ДЛЯ ГОЛОГРАФИЧЕСКОЙ ЗАПИСИ
ОПТИЧЕСКОЙ ИНФОРМАЦИИ
НА ФОТОТЕРМОПЛАСТИЧЕСКИЙ НОСИТЕЛЬ
(21) Номер заявки: a 20041039
(22) 2004.11.15
(43) 2006.06.30
(71) Заявитель: Государственное научное
учреждение "Институт электроники
Национальной академии наук Беларуси" (BY)
(72) Авторы: Жданович Сергей Николаевич; Ковалев Анатолий Анатольевич
(BY)
(73) Патентообладатель: Государственное
научное учреждение "Институт электроники Национальной академии наук
Беларуси" (BY)
(56) BY 4217 C1, 2001.
BY 3981 C1, 2001.
RU 2024821 C1, 1994.
CH 655189 A5, 1986.
BY 9172 C1 2007.04.30
(57)
Устройство для голографической записи оптической информации на фототермопластический носитель, содержащее фототермопластический носитель со средством электризации его поверхности, поляризатор, диафрагму и импульсный твердотельный лазер
инфракрасного диапазона с оптически связанными дополнительным резонатором, содержащим электрооптический модулятор, блок управления которого связан через линию задержки с фотоэлектрической цепью включения, а также удвоитель частоты, и основным
резонатором, связанными, соответственно, с голографической системой проецирования и
теплоизлучающим каналом, содержащим последовательно установленные согласующий
BY 9172 C1 2007.04.30
телескоп, усилитель и первое поворотное зеркало, связанное со входом фотоэлектрической цепи включения, отличающееся тем, что теплоизлучающий канал содержит последовательно установленные за первым поворотным зеркалом второе поворотное зеркало,
светоделительное зеркало, электрооптический элемент с блоком питания, электрически
связанным с фотоэлектрической цепью включения, и указанный поляризатор, связанный
посредством третьего поворотного зеркала с фототермопластическим материалом, светоделительное зеркало связано с каналом облучения исследуемого объекта, содержащим телескоп с переменной фокусировкой, дополнительный резонатор выполнен с более
высокой добротностью, нежели основной, и содержит указанную диафрагму, эталон Фабри-Перо и первое селективное зеркало, установленное под углом 45° к оси своего резонатора, установленные последовательно перед электрооптическим модулятором, и второе
селективное зеркало, установленное за удвоителем частоты, при этом дополнительный
резонатор связан с голографической системой проецирования посредством указанных селективных зеркал, первое из которых выполнено с минимальным и максимальным коэффициентами отражения волн исходной и удвоенной частот генерации основного
резонатора, соответственно, а второе - с максимальным и минимальным коэффициентами
отражения волн указанных частот.
Изобретение относится к оптическому приборостроению, в частности к оптическим
системам неразрушающего контроля, и может быть использовано в технологии изделий
оптической и электронной техники.
Известно устройство для голографической записи оптической информации для контроля процесса воздействия лазерного излучения на материалы [1], содержащее лазер для
облучения исследуемого материала, лазер для экспонирования голограмм, голографическую систему проецирования, регистрирующую среду для записи голограмм. Облучение
материала и запись голограмм осуществляются с помощью двух независимых лазеров. В
качестве регистрирующей среды используются галогенидосеребряные фотоматериалы,
требующие, как известно, химического процесса обработки.
Наиболее близким по технической сущности является устройство для голографической записи оптической информации на фототермопластический (ФТП) носитель [2], содержащее ФТП носитель со средством электризации его поверхности, поляризатор,
диафрагму и импульсный твердотельный лазер инфракрасного диапазона с оптически связанными дополнительным резонатором, содержащим электрооптический модулятор, блок
управления которого связан через линию задержки с фотоэлектрической цепью включения, а также удвоитель частоты, и основным резонатором, связанными, соответственно, с
голографической системой проецирования и теплоизлучающим каналом, содержащим последовательно установленные согласующий телескоп, усилитель и первое поворотное
зеркало, связанное со входом фотоэлектрической цепи включения.
Данное устройство не решает задачу оперативности контроля над процессом воздействия лазерного излучения на материал. При этом инфракрасное излучение лазера основной частоты используется только для разогрева ФТП носителя во время проявления
голограмм.
Технической задачей изобретения является расширение функциональных возможностей за счет оперативного голографического контроля над процессом воздействия лазерного излучения на исследуемый материал.
Поставленная техническая задача решается тем, что в устройстве для голографической
записи оптической информации на ФТП носитель, содержащем ФТП носитель со средством электризации его поверхности, поляризатор, диафрагму и импульсный твердотельный
лазер инфракрасного диапазона с оптически связанными дополнительным резонатором,
содержащим электрооптический модулятор, блок управления которого связан через ли2
BY 9172 C1 2007.04.30
нию задержки с фотоэлектрической цепью включения, а также удвоитель частоты, и основным резонатором, связанными, соответственно, с голографической системой проецирования и теплоизлучающим каналом, содержащим последовательно установленные
согласующий телескоп, усилитель и первое поворотное зеркало, связанное со входом
фотоэлектрической цепи включения, теплоизлучающий канал содержит последовательно установленные за первым поворотным зеркалом второе поворотное зеркало, светоделительное зеркало, электрооптический элемент с блоком питания, электрически
связанным с фотоэлектрической цепью включения, и указанный поляризатор, связанный
посредством третьего поворотного зеркала с фототермопластическим материалом, светоделительное зеркало связано с каналом облучения исследуемого объекта, содержащим телескоп с переменной фокусировкой, дополнительный резонатор выполнен с более
высокой добротностью, нежели основной, и содержит указанную диафрагму, эталон Фабри-Перо и первое селективное зеркало, установленное под углом 45° к оси своего резонатора, установленные последовательно перед электрооптическим модулятором, и второе
селективное зеркало, установленное за удвоителем частоты, при этом дополнительный
резонатор связан с голографической системой проецирования посредством указанных селективных зеркал, первое из которых выполнено с минимальным и максимальным коэффициентами отражения волн исходной и удвоенной частот генерации основного
резонатора, соответственно, а второе - с максимальным и минимальным коэффициентами
отражения волн указанных частот.
Совокупность указанных признаков обеспечивает расширение функциональных возможностей за счет оперативного контроля над процессом воздействия лазерного излучения на материал с помощью записи голограмм в заданные моменты времени. Оптическая
схема устройства представлена на фигуре. Устройство содержит:
1 - импульсный твердотельный лазер инфракрасного диапазона;
2 - основной резонатор;
3 - дополнительный резонатор;
4 - элемент связи;
5 - диафрагма;
6 - эталон Фабри-Перо;
7 - наклонное селективное зеркало;
8 - электрооптический модулятор;
9 - блок управления электрооптического модулятора;
10 - удвоитель частоты лазерного излучения;
11 - выходное селективное зеркало;
12 - голографическая система проецирования;
13, 14, 15, 16 - первое, второе, третье, четвертое поворотные зеркала голографической
системы проецирования;
17 - исследуемый материал;
18 - фототермопластический носитель;
19 - средство электризации поверхности;
20 - канал облучения;
21 - согласующий телескоп;
22 - усилитель;
23, 24 - первое, второе поворотные зеркала канала облучения;
25 - поворотное зеркало теплоизлучающего канала;
26 - светоделительное зеркало;
27 - телескоп с переменной фокусировкой;
28 - теплоизлучающий канал;
29 - электрооптический элемент;
30 - блок питания электрооптического элемента;
3
BY 9172 C1 2007.04.30
31 - поляризатор;
32 - фотоэлектрическая цепь включения электрооптического модулятора;
33 - линия задержки.
Устройство содержит импульсный твердотельный лазер ИК диапазона 1, включающий основной 2 и дополнительный 3 резонаторы, элемент связи основного и дополнительного резонаторов 4, диафрагму 5, эталон Фабри-Перо 6, селективное зеркало 7,
электрооптический модулятор 8 с блоком управления 9, удвоитель частоты лазерного
излучения 10, селективное зеркало 11, расположенные в дополнительном резонаторе 3, а
также голографическую систему проецирования 12, оптически связанную с дополнительным резонатором 3 и содержащую первое 13, второе 14, третье 15, четвертое 16 поворотные зеркала, исследуемый материал 17, фототермопластический носитель 18,
средство электризации его поверхности 19.
В канале 20 облучения исследуемого материала, оптически связанном с основным резонатором 2, последовательно размещены согласующий телескоп 21, усилитель 22, первое
23 и второе 24 поворотные зеркала, светоделительное зеркало 26, телескоп с переменной
фокусировкой 27.
В теплоизлучающем канале 28 для разогрева ФТП носителя, оптически связанном с
помощью светоделительного зеркала 26 с каналом облучения 20, расположены электрооптический элемент 29, электрически связанный с блоком питания 30, и поляризатор 31. Фотоэлектрическая цепь 32 включения электрооптического модулятора 8 оптически связана
через зеркало 23 с каналом облучения 20 и электрически связана с линией задержки 33 и
блоком управления 9 модулятора 8.
Элементом связи 4 основного 2 и дополнительного 3 резонаторов является диэлектрический поляризатор. Активным элементом усилителя 22 служит кристалл иттрийалюминиевого граната с неодимом (ИАГ:Nd) размерами 6,5 × 80 мм. Электрооптический
модулятор 8 типа МЗ-204 выполнен из одноосного анизотропного кристалла ДКДП. Блоком управления 9 служит стандартный блок МГИН-5. Удвоителем частоты лазерного излучения 10 является элемент 7Ф4-03 из кристалла LiJO3. Зеркала 23, 24, 25 имеют
коэффициент отражения на длине волны 1,064 мкм, равный ~0,99. Селективное зеркало 11
имеет на длине волны 1,064 мкм коэффициент отражения ~0,99 и на длине волны второй
гармоники 0,532 мкм ~0,005, а селективное зеркало 7 - на длине волны 1,064 мкм коэффициент отражения ~0,005 и на длине волны второй гармоники 0,532 мкм ~0,97. Селективное зеркало 7 расположено под углом 45° к оптической оси дополнительного резонатора
3. Это обеспечивает эффективный вывод излучения из дополнительного резонатора 3 в
голографическую систему проецирования 12. Поворотные зеркала 13, 14, 15, 16 имеют
на длине волны второй гармоники 0,532 мкм коэффициенты отражения, равные ~0,98.
В дополнительный резонатор 3 введен эталон Фабри-Перо 6 для сужения спектра генерации моноимпульса второй гармоники для голографической системы проецирования
12. Это повышает когерентные свойства излучения для записи голограмм. Электрооптический элемент 29 выполнен из одноосного анизотропного кристалла ДКДП размером
8 × 8 × 20 мм.
В данном устройстве один импульсный твердотельный лазер инфракрасного диапазона функционально заменяет собой систему из трех источников излучения - для воздействия на исследуемый материал, для разогрева ФТП носителя перед записью голограмм и
для экспонирования при записи голограмм исследуемого материала. Канал облучения 20
оптически связан с основным резонатором 2 лазера, в котором обеспечена квазистационарная генерация излучения на длине волны 1,064 мкм. Теплоизлучающий канал 28 для
разогрева ФТП носителя оптически связан с каналом облучения 20 исследуемого материала с помощью светоделительного зеркала 26 и включается спустя время ∆t1 (задается
фотоэлектрической цепью 32) после появления излучения в канале облучения 20. Экспонирование области материала, подвергшейся воздействию излучения лазера, осуществля4
BY 9172 C1 2007.04.30
ется в различные моменты времени t1 и t2, при этом t1 = ∆t1 + ∆t2лз33, a t2 = ∆t2 + ∆t3лз33
(∆t2 > ∆t1, t2 > t1). В эти моменты времени происходит открытие дополнительного резонатора 3 лазера и генерация в нем моноимпульса излучения удвоенной частоты для записи
голограмм. В предлагаемом устройстве голографическая система проецирования 12 связана с дополнительным резонатором 3 лазера, в котором расположен удвоитель частоты
излучения, а теплоизлучающий канал 28 для разогрева ФТП носителя - с каналом облучения 20 и основным резонатором 2 лазера.
Устройство работает следующим образом. После включения системы накачки в основном резонаторе 2 лазера возникает излучение свободной генерации. Элементом связи 4
основного и дополнительного резонаторов выделяются р- и s-компоненты излучения,
которые распространяются соответственно в направлениях 20 канала облучения и дополнительного резонатора 3. В исходном состоянии на электроды электрооптического
модулятора 8 от блока управления 9 подано четвертьволновое напряжение смещения. В
результате двойного прохода s-компоненты излучения через электрооптический модулятор 8 ориентация вектора поляризации изменяется на 90°. Поэтому излучение, падающее
на элемент связи 4 основного и дополнительного резонаторов со стороны дополнительного резонатора 3, проходит через него и не попадает в основной резонатор 2. Генерация в
дополнительном резонаторе 3 отсутствует. Здесь следует помнить о параметрах селективных зеркал 7 и 11. Зеркало 11 отражает излучение длины волны 1,064 мкм и пропускает
излучение второй гармоники 0,532 мкм, а зеркало 7 - наоборот. На этом этапе генерация
развивается в основном резонаторе 2 лазера. Излучение поступает в канал 20 облучения
материала, через согласующий телескоп 21 попадает в усилитель 22, далее первым 23 и
вторым 24 поворотными зеркалами направляется через светоделительное зеркало 26 к телескопу с переменной фокусировкой 27 и оказывается на исследуемом материале 17.
Часть излучения из канала облучения светоделительным зеркалом 26 отражается в теплоизлучающий канал 28 для разогрева ФТП носителя 18. Фотоэлектрическая цепь 32 включения электрооптического модулятора 8 контролирует излучение в канале облучения 20.
Сигнал с нее поступает на вход блока питания 30 электрооптического элемента 29. На
электрооптический элемент 29 подается полуволновое напряжение. В результате изменения ориентации вектора поляризации на 90° излучение проходит через поляризатор 31 и
поворотным зеркалом 25 направляется на ФТП носитель 18. Начинается разогрев ФТП
носителя перед записью голограммы. Спустя время ∆t2, задаваемое линией задержки 33,
сигнал с фотоэлектрической цепи 32 достигает блока управления 9 электрооптического
модулятора 8. Происходит сброс напряжения с электродов электрооптического модулятора 8. В результате открывается дополнительный резонатор 3. Его добротность исходно
задается выше, чем у основного резонатора. Это обеспечивается выбором параметров зеркала 11. Генерация переключается в дополнительный резонатор 3. В результате высвечивается моноимпульс излучения, который после удвоения частоты в кристалле 10
направляется в голографическую систему проецирования 12. В заданный момент времени
происходит запись голограммы. Фотоэлектрическая цепь 32 оптически связана с помощью зеркала 23 с каналом облучения. Она контролирует излучение в канале облучения 20.
Задаваемое ею время ∆t1 определяет время контроля, т.е. время, прошедшее с начала облучения материала. После этого происходит запись голограммы. С помощью введенного
электрооптического элемента 29 с блоком питания 30 открывается теплоизлучающий канал 28 для разогрева фототермопластического носителя 18 и осуществляется тепловая
подготовка ФТП носителя к записи голограммы. Ее длительность ∆t2лз33 задается введенной линией задержки и определяется типом применяемого ФТП носителя (∆t2лз33 < ∆t1).
Включение электрооптического модулятора 8 происходит, когда ФТП носитель готов к
записи голограммы. После включения электрооптического модулятора 8 открывается дополнительный резонатор 3 лазера с удвоителем частоты излучения 10. Голографическая
система проецирования 12 получает импульсы излучения удвоенной частоты для записи
5
BY 9172 C1 2007.04.30
голограммы. На голограмме записывается информация, отражающая состояние материала
после его облучения в течение заданного отрезка времени. Изменить момент времени записи голограммы относительно начала облучения исследуемого материала можно путем
установления времени включения электрооптического модулятора с помощью фотоэлектрической цепи 32 и линии задержки 33.
Таким образом в данном устройстве за счет записи голограмм в заданный момент времени осуществляется оперативный контроль за процессом воздействия лазерного излучения на исследуемый материал. При этом длительность импульсов экспонирования ФТП
носителя излучением второй гармоники составляет ~30 нс. Длительность процесса облучения материала задается длительностью импульса свободной генерации и может составлять от сотен микросекунд до единиц миллисекунд. В данном устройстве режимы
облучения исследуемого материала могут быть разными за счет применения телескопа с
переменной фокусировкой и управления временем и формой импульса излучения, генерируемого в основном резонаторе лазера.
Источники информации:
1. Бахарев М.С. и др. Исследование динамики деформирования поверхности кремния
при лазерном облучении методом импульсной голографической интерферометрии // Физика и химия обработки материалов. - 1987. - № 6. - С. 41-44.
2. Патент BY 4217 С1, 2001.
Национальный центр интеллектуальной собственности.
220034, г. Минск, ул. Козлова, 20.
6
Документ
Категория
Без категории
Просмотров
0
Размер файла
111 Кб
Теги
патент, 09172
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа