Способ записи контурных голограмм и устройство для его осуществления

01 9/021 НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ СПОСОБ ЗАПИСИ КОНТУРНЫХ ГОЛОГРАММ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ(71) Заявитель Институт электроники Национальной академии наук Беларуси(73) Патентообладатель Институт электроники Национальной академии наук Беларуси(57) 1. Способ записи контурных голограмм, заключающийся в формировании лазерного излучения сэквидистантными частотами, где- целое число и 2, с управляемым частотным сдвигом между ними, разделении излучения на предметный и опорный пучки, сведении их в плоскости регистрирующей среды для формирования интерференционной картины, отличающийся тем, что лазерное излучение с эквидистантными частотами получают из одночастотного лазерного излучения путем многократного обращения части этого излучения при вынужденном рассеянии Мандельштама-Бриллюэна с усилением его в активной среде лазера. 2. Устройство записи контурных голограмм, содержащее лазер, оптически связанный со схемой голографирования, включающий в себя опорный канал, оптически связанный с регистрирующей средой, и объектный канал, оптически связанный с объектом, отличающееся тем, что содержит лазер, обеспечивающий одночастотную генерацию, оптически связанный со схемой голографирования посредством среды, в которой получают обращенную волну при вынужденном рассеянии Мандельштама-Бриллюэна. 3. Устройство записи контурных голограмм по п. 2, отличающееся тем, что лазер содержит хотя бы один активный элемент, у которого спектральный контур усиления сдвинут по частотной оси в сторону преобразования частоты при вынужденном рассеянии Мандельштама-Бриллюэна.(56) Козачок А.Г. Голографические методы исследования в экспериментальной механике. - М. Машиностроение, 1984. - С. 61-62.1755250 А 1, 1992.02022692 , 1990.63047786 , 1988. 4315 1 Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано, в частности, при определении параметров рельефа поверхности исследуемого объекта. Известен способ (Патент РФ 2023279) записи контурных голограмм путем последовательной записи двух голограмм, заключающийся в формировании из многочастотного лазерного излучения поочередно двух импульсов на разных частотах с управляемым частотным сдвигом между ними в пределах спектра многочастотного лазерного излучения. Запись контурных голограмм происходит за две вспышки лазера на разных частотах. Устройство (Патент РФ 2023279) для реализации известного способа содержит моноимпульсный лазер со стабилизацией и перестройкой от импульса к импульсу частоты генерации в пределах спектра затравочного излучения свободной генерации. При использовании известного способа распределение интенсивности в восстановленном изображении описывается функцией квадрата косинуса, аргументом которой является разность фаз, обусловленная изменением частоты между экспозициями, что дает невысокую точность при определении координат интерференционных полос контурной голограммы. Кроме того, способ и устройство не позволяют проводить исследования нестационарных объектов. Наиболее близким по технической сущности является способ (Козачок А.Г. Голографические методы исследования в экспериментальной механике. - М. Машиностроение, 1984. - С. 61-62) записи контурных голограмм, заключающийся в формировании многочастотного лазерного излучения сэквидистантными частотами,где- целое число и 2, с управляемым частотным сдвигом между ними, разделении излучения на предметный и опорный пучки, сведении их в плоскости регистрирующей среды для формирования интерференционной картины. Устройство (Козачок А.Г. Голографические методы исследования в экспериментальной механике. - М. Машиностроение, 1984. - С. 61-62) записи контурных голограмм, реализующее известный способ, содержит лазер, генерирующий наэквидистантных частотах, с управляемым частотным сдвигом между эквидистантными частотами, который оптически связан со схемой голографирования, включающей в себя опорный канал, оптически связанный с регистрирующей средой, и объектный канал, оптически связанный с исследуемым объектом. Получение генерации с эквидистантными частотами и управление частотным сдвигом осуществляют за счет использования внутрирезонаторного эталона Фабри-Перо различной оптической толщины. При увеличении чувствительности способа точность при определении координат интерференционных полос снижается. Это связано с уменьшением числа эквидистантных частот, формируемых в многочастотном излучении, которые оказывают влияние на распределение интенсивности в восстановленном изображении. Кроме того, при увеличении чувствительности происходит уширение отдельных линий излучения, что связано с необходимостью увеличивать область дисперсии эталона Фабри-Перо, в результате чего резко снижаются его селектирующие свойства и этот фактор приводит к снижению контраста записываемой контурной голограммы. Технической задачей изобретения является повышение точности способа при увеличении его чувствительности за счет более точного определения координат интерференционных полос путем их сужения с одновременным повышением контраста контурной голограммы. Поставленная техническая задача решается тем, что по известному способу записи контурных голограмм,заключающемуся в формировании лазерного излучения сэквидистантными частотами, где- целое число и 2, с управляемым частотным сдвигом между ними, разделении излучения на предметный и опорный пучки, сведении их в плоскости регистрирующей среды для формирования интерференционной картины, лазерное излучение с эквидистантными частотами получают из одночастотного лазерного излучения путем многократного обращения части этого излучения при вынужденном рассеянии Мандельштама-Бриллюэна(ВРМБ) с усилением его в активной среде лазера. Поставленная техническая задача решается тем, что в заявляемом устройстве записи контурных голограмм, содержащем лазер, оптически связанный со схемой голографирования, включающей в себя опорный канал, оптически связанный с регистрирующей средой, и объектный канал, оптически связанный с объектом,лазер, обеспечивающий одночастотную генерацию, оптически связывают со схемой голографирования посредством среды, в которой получают обращенную волну при ВРМБ. При многократном обращении формируется лазерное излучение с эквидистантными частотами с шагом, где- частота гиперзвуковой волны в среде, в которой получают обращенную волну при ВРМБ. Ширина полосы определяется частотой гиперзвуковой волны и количеством эквидистантных линий в многочастотном лазерном излучении, которые используется при записи контурных голограмм. Распределение интенсивности в восстановленном изображении описывается функцией, аналогичной как и в случае многоэкспозиционной записи при равномерном приращении нагрузки к исследуемому объекту в промежутке между экспозициями. Использование в качестве исходного одночастотного лазерного излучения обеспечивает высокую когерентность в каждой из обращенных волн, что повышает контраст контурной голограммы. Точность способа повысится, если лазер содержит хотя бы один активный элемент, у которого спектральный контур усиления сдвинут по частотной оси в сторону преобразования частоты при ВРМБ. Наличие такого активного элемента дает возможность повысить коэффициент усиления для частот, полученных при 2 4315 1 преобразовании исходного одночастотного лазерного излучения в многочастотное после неоднократных актов обращения. В результате количество эквидистантных частот в многочастотном излучении увеличивается. Способ характеризуется последовательностью операций одночастотное лазерное излучение направляют на среду, в которой получают обращенную волну при ВРМБ прошедшую часть излучения направляют на вход схемы голографирования усиливают излучение обращенной волны в активной среде лазера и снова направляют на среду, в которой получают обращенную волну при ВРМБ прошедшую часть направляют на вход схемы голографирования, а излучение обращенной волны, полученной при втором акте обращения,усиливают в активной среде лазера и снова направляют на среду и т.д., преобразуя таким образом одночастотное лазерное излучение в многочастотное сэквидистантными частотами разделяют это излучение на предметный и опорный пучки и сводят их в плоскость регистрирующей среды для формирования интерференционной картины. Сущность устройства для реализации способа поясняется фиг. , где 1 - лазер, 2 - среда, в которой получают обращенную волну при ВРМБ, 3 - схема голографирования, 4 - опорный канал, 5 - регистрирующая среда, 6 - объектный канал, 7 - объект. Устройство содержит лазер 1, обеспечивающий одночастотную генерацию, оптически связанный со схемой 3 голографирования, включающей в себя опорный канал 4, оптически связанный с регистрирующей средой 5, и объектный канал 6, оптически связанный с объектом 7 посредством среды 2, в которой получают обращенную волну при ВРМБ. Принцип действия устройства состоит в следующем. Одночастотное лазерное излучение лазера 1 направляется на среду 2, в которой получают обращенную волну при ВРМБ. Одна часть этого излучения проходит через среду 2, в которой получают обращенную волну при ВРМБ, и попадает на вход схемы 3 голографирования. Вторая часть излучения преобразуется в излучение обращенной волны и попадает в лазер 1, где оно усиливается за счет двойного прохода через оптически накачанные активные элементы лазера 1 и снова попадает на среду 2, в которой получают обращенную волну при ВРМБ. Происходит повторное обращение и т.д. Коэффициент преобразования излучения волны накачки в излучение обращенной волны зависит только от энергии волны накачки. Таким образом, на входе схемы 3 голографирования получают многочастотное лазерное излучение с эквидистантными частотами с шагом . Делят это излучение на опорный и объектный пучки (формируют опорный канал 4 и объектный канал 6). Освещают регистрирующую среду 5 опорным пучком, а объект 7 - объектным пучком и формируют в плоскости регистрирующей среды 5 интерференционную картину. Применялся рубиновый моноимпульсный лазер с пассивной модуляцией добротности, состоящий из задающего генератора и усилителя. В качестве модулятора использовали раствор красителя 1044 в этаноле. Средой, в которой получали обращенную волну при ВРМБ, являлся кварц и ацетон. При получении обращенной волны излучение лазера фокусировалось линзой с фокусным расстоянием 10 см на используемую среду. Чувствительность способа варьировалась путем выбора среды (частота гиперзвуковых волн в кварце 30 ГГц, в ацетоне - 4,6 ГГц). В опорном канале схемы голографирования использовано лазерное излучение,отраженное от торца активного элемента усилителя. В объектном канале использовано лазерное излучение,выходящее из среды, в которой получают обращенную волну при ВРМБ. Регистрирующим материалом служил ленточный шириной 35 мм фототермопластический материал на основе органического полупроводника(полиэпоксикарбазол, сенсибилизированный тринитрофлуоренонадицианометиленом с инжекционным подслоем из сополимера метакриловой кислоты с метакрилатом), а также голографическая пленка ФГ-690. Объектами служили изделия авиационной техники (лопатки газотурбинного двигателя), а также изделия в виде усеченного конуса. При экспериментальной проверке с использованием ацетона в излучении присутствовало восемь эквидистантных частот, с использованием кварца - четыре. Их количество определяется выходной энергией лазера,коэффициентом усиления за два прохода и потерями, вносимыми оптическими элементами схемы. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220072, г. Минск, проспект Ф. Скорины, 66. 3