Способ записи контурных голограмм

(12) НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ СПОСОБ ЗАПИСИ КОНТУРНЫХ ГОЛОГРАММ(71) Заявитель Государственное научное учреждение ИНСТИТУТ ЭЛЕКТРОНИКИ НАЦИОНАЛЬНОЙ АКАДЕМИИ НАУК БЕЛАРУСИ(72) Авторы Окушко Владимир Анатольевич Дашкевич Владимир Иванович(73) Патентообладатель Государственное научное учреждение ИНСТИТУТ ЭЛЕКТРОНИКИ НАЦИОНАЛЬНОЙ АКАДЕМИИ НАУК БЕЛАРУСИ(57) Способ записи контурных голограмм, заключающийся в получении из одночастотного лазерного излучения многочастотного с эквидистантными частотами, в котором формирование каждой частоты производят из предыдущей, совершая акт обращения волны за счет процесса вынужденного рассеяния Мандельштама-Бриллюэна в по меньшей мере одной нелинейной среде, разделении полученного многочастотного излучения на предметный и опорный пучки, сведении их в плоскости регистрирующей среды для формирования интерференционной картины, отличающийся тем, что излучение каждой формируемой частоты усиливают при выполнении условия, согласно которому произведение мощности на длительность импульсов формируемого излучения не менее произведения мощности на длительность импульсов излучения, полученного в предыдущем акте формирования.(56) Окушко В.А. // ПТЭ. - 2000. -3. - С. 107-110.19980728 , 2000.19980415 , 1999.2023279 1, 1994. Изобретение относится к измерительной технике, в частности к технике регистрации контурных голограмм. Известен способ 1 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. Способ не обеспечивает одинаковый энергетический выход излучения для каждой из генерируемых частот, что приводит к снижению контраста записываемой контурной голограммы. Кроме того, при увеличении чувствительности способа снижается точность при определении координат интерференционных полос. Это связано с уменьшением числа эквидистантных частот, формируемых в многочастотном излучении. Наиболее близким по технической сущности является способ 2 записи контурных голограмм, заключающийся в формировании из одночастотного лазерного излучения многочастотного с эквидистантными частотами, в котором формирование каждой частоты производят из предыдущей, совершая акт обращения волны за счет процесса вынужденного рассеяния Мандельштама-Бриллюэна (ВРМБ) в по меньшей мере одной нелинейной среде, разделении полученного многочастотного излучения на предметный и опорный пучки, сведении их в плоскости регистрирующей среды для формирования интерференционной картины. Способ не обеспечивает из-за одного и того же канала усиления одинаковый энергетический выход излучения для всех генерируемых частот, что приводит к снижению контраста записываемой контурной голограммы. Кроме того, из-за ограничения числа эквидистантных частот, формируемых в многочастотном излучении, способ не обеспечивает предельного сужения светлой интерференционной полосы. Технической задачей изобретения является повышение контраста контурной голограммы с одновременным повышением точности при определении координат светлой интерференционной полосы за счет селективного усиления многочастотного излучения. Поставленная техническая задача решается тем, что в известном способе записи контурных голограмм, заключающемся в формировании из одночастотного лазерного излучения многочастотного с эквидистантными частотами, в котором формирование каждой частоты производят из предыдущей, совершая акт обращения волны за счет процесса(ВРМБ) в по меньшей мере одной нелинейной среде, разделении полученного многочастотного излучения на предметный и опорный пучки, сведении их в плоскости регистрирующей среды для формирования интерференционной картины, излучение каждой формируемой частоты усиливают при выполнении условия, согласно которому произведение мощности на длительность импульсов формируемого излучения не менее произведения мощности на длительность импульсов излучения, полученного в предыдущем акте формирования. Усиление с выполнением указанного выше условия учитывает как изменение коэффициента усиления каждой из обращенных волн, а, следовательно, коэффициента преобразования при ВРМБ, так и фактор изменения длительности импульса в процессе ВРМБ. Точность определения координаты светлой интерференционной полосы возрастает с увеличением актов обращения. 2 5909 1 Способ характеризуется последовательностью операций одночастотное лазерное излучение делят на две части и направляют одну часть излучения на вход схемы голографирования, а вторую - на первую нелинейную среду, в которой происходит ВРМБ усиливают излучение обращенной волны в активной среде лазера и направляют его на вторую нелинейную среду усиливают это излучение, делят на две части и направляют одну часть излучения, выполнив для нее при делении условие, согласно которому произведение мощности на длительность импульса не менее произведения мощности на длительность импульса исходного лазерного излучения, предназначенного для записи, на вход схемы голографирования, а вторую - на первую нелинейную среду формируют новый канал усиления, усиливают излучение обращенной волны и направляют это излучение на вторую нелинейную среду, усиливают полученное излучение, делят на две части и направляют одну часть излучения, выполнив для нее при делении условие, согласно которому произведение мощности на длительность импульса не менее произведения мощности на длительность импульса излучения, полученного в предыдущем акте формирования и предназначенного для записи, на вход схемы голографирования, а вторую часть излучения направляют на первую нелинейную среду и т.д. (до тех пор, пока интенсивность вновь формируемого излучения не станет ниже порога ВРМБ для применяемых нелинейных сред) разделяют полученное многочастотное излучение в схеме голографирования 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 - схема голографирования 3 - опорный канал 4 - регистрирующая среда 5 - объектный канал 6 объект 7 - первый поляризационный элемент 8 - четвертьволновая пластинка 9 - первая нелинейная среда 10 - второй поляризационный элемент 11 - формирователь каналов усиления 12 - усилитель 13 - вторая нелинейная среда. Устройство содержит лазер 1, оптически связанный со схемой голографирования 2,включающей в себя опорный канал 3, оптически связанный с регистрирующей средой 4, и объектный канал 5, оптически связанный с объектом 6, посредством первого поляризационного элемента 7, который через четвертьволновую пластинку 8 оптически связан с первой нелинейной средой 9 и через второй поляризационный элемент 10, формирователь каналов усиления 11, усилитель 12 оптически связан со второй нелинейной средой 13. Способ реализуется следующим образом. Излучение лазера 1 посредством первого поляризационного элемента 7 делится на две части с взаимно-ортогональными поляризациями. Отраженная от первого поляризационного элемента 7 часть излучения направляется на вход схемы голографирования 2. Прошедшая часть излучения через четвертьволновую пластинку 8 направляется на первую нелинейную среду 9. При обращении в первой нелинейной среде частота излучения изменяется на частоту гиперзвука 1. Первый поляризационный элемент 7 и четвертьволновая пластинка 8 служат для развязки оптической схемы лазера 1 от излучения обращенной волны. Поэтому излучение обращенной волны, отразившись от первого поляризационного элемента 7, через второй поляризационный элемент 10, формирователь каналов усиления 11 и усилитель 12 поступает на вторую нелинейную среду 13. При обращении во второй нелинейной среде частота излучения изменяется на частоту гиперзвука 2. Вновь сформированное излучение усиливается в усилителе 12 и точно по такому же пути через формирователь каналов усиления 11 и второй поляризационный элемент 10 поступает на первый поляризационный элемент 10. За счет двойного прохождения излучения через второй поляризационный элемент 10 и усилитель 12 излучение обращенной волны с частотой 0 - (12) (0- частота исходного излучения лазера 1) на подходе к первому поляризационному элементу 7 имеет эллиптическую поляризацию. Первый поляризационный элемент 7 делит это излучение в соответствии с его поляризационными составляющими на две части, одна из которых поступает на вход схемы голографирования 2, а вторая - через четвертьволновую пластинку 3 5909 1 8 направляется на первую нелинейную среду 9 и т.д. При каждом последующем прохождении излучения через формирователь каналов усиления 11 последний пространственно разделяет каналы усиления в усилителе 12. Многочастотное излучение в схеме голографирования 2 разделяют на предметный и опорный пучки (формируют опорный канал 3 и объектный канал 5). Освещают объект 6 объектным пучком, а регистрирующую среду 4 опорным пучком и формируют в плоскости регистрирующей среды 4 интерференционную картину. Заменой первой нелинейной среды 9, на глухое зеркало (10), либо используя комбинации нелинейных сред, можно изменять чувствительность способа. При использовании в усилителе 12 одного активного элемента каналы усиления формируют с учетом распределения инверсии по поперечному сечению активного элемента (с увеличением актов обращения каналы сдвигают от края к центру). Можно использовать и несколько активных элементов, каждый из которых имеет свой коэффициент усиления. Управление интенсивностью излучения, циркулирующего между элементами 9 и 13, производят вторым поляризационным элементом 10. Применялся одночастотный моноимпульсный лазер с пассивной модуляцией добротности (раствор красителя в этаноле). В качестве первого поляризационного элемента использовали поляризационное зеркало с коэффициентами пропускания для ортогональных поляризаций 0,99 и 0,03. Вторым поляризационным элементом служил кристалл КДР среза, на который подавалось необходимое напряжение (величина напряжения выбиралась с условием, чтобы отразившаяся от первого поляризационного элемента часть излучения по энергии превышала порог ВРМБ в первой нелинейной среде). Формирователем каналов усиления являлся электрооптический клин, соответствующим образом вырезанный из кристалла КДР, на который подавалось изменяющееся во времени по линейному закону напряжение (можно использовать также любой дисперсионный элемент, позволяющий пространственно разделять излучение для каждой частоты). В случае использования электрооптического клина импульсы генерации для каждой из частот с помощью оптической линии задержки разделяли во времени. В качестве нелинейных сред использовали кварц и ацетон. Усилитель был выполнен на рубиновом стержне размером 8120/180 мм. Каналы усиления по мере уменьшения частоты генерации формировались от края активного элемента к его центральной части. Регистрирующим материалом служила голографическая пленка ФГ-690. Источники информации 1. Козачок А.Г. Голографические методы исследования в экспериментальной механике. - М. Машиностроение, 1984. - С. 61-62. 2. Окушко В.А. Фототермопластическая регистрация контурных голограмм с использованием обращенной волны при вынужденном рассеянии Мандельштама-Бриллюэна // ПТЭ. - 2000. -3. - С. 107-110. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20.