Пространственная когерентность измерение

Количественные результаты определения видимости интерференционной картины в схеме Юнга в зависимости от расстояния между щелями 8 и 8 позволят определить пространственную когерентность вдоль одного из диаметров поперечного сечения освещающего их светового пучка. Производя подобные же измерения при другой ориентации щелей 51 и 52 и раздвигая их вдоль другого диаметра светового пучка, можно выяснить пространственную когерентность вдоль другого диаметра пучка и т. д. [c.85]

В интерференционном опыте Юнга (см. 16) источниками света служат две щели, освещаемые некоторым источником света, т. е. схема опыта в существенных своих чертах совпадает со схемой рис. 4.20. Если разность хода сравнительно невелика, так что наблюдаются полосы низкого порядка, то контрастность интерференционных полос будет определяться главным образом степенью пространственной когерентности освещения щелей. Аналогично положение и в случае звездного интерферометра Майкельсона (см. 45), где частичная пространственная когерентность освещения щелей интерферометра служит средством для измерения угловых размеров звезд. [c.105]

Поэтому экспериментальные измерения видности и положения интерференционных полос непосредственно дают информацию как о модуле, так и об аргументе комплексной степени пространственной когерентности для поля излучения протяженного источника. [c.142]

Весьма простым способом измерения степени пространственной когерентности между двумя точками световой волны является метод, в котором используется интерферометр Юнга (рис. 7.3). Этот интерферометр состоит из экрана 1, в котором имеются отверстия соответственно в точках Р и Рг, и экрана 2, [c.450]

Таким образом, измерение видности интерференционных полос V P) в точке Я, такой, что L = La, позволяет получить степень пространственной когерентности между точками Р и Яг. [c.451]

Применение принципов, указанных выше, к измерениям пространственной когерентности газовых лазеров непрерывного действия снова ограничивается практическими соображениями. Даже в случае импульсных твердотельных генераторов размеры источника конечны, так что допустимое расстояние между щелями ограничено. К тому же в случае газовых лазеров пространственная когерентность должна быть настолько большой, что изменение функции видности будет нечетким. В случае газовых лазеров непрерывного действия необходимо, кроме того, разработать надежную методику измерения длины когерентности. [c.369]

Кроме интерферометров Юнга и Майкельсона существует большое число и других схем, используемых для измерения временной и пространственной когерентности оптических полей. Все многообразие интерферометров базируется на двух методах методе деления амплитуды и методе деления волнового фронта. В методе деления амплитуды исходный пучок делится на частично отражающих или частично пропускающих оптических элементах. В методе деления волнового фронта пучок, проходя через отверстия, делится на несколько пучков. [c.16]

Измерения радиуса пространственной когерентности поля и смещения плоскости минимального изображения [c.57]

Результаты измерения пространственной когерентности лазерных источников в турбулентной атмосфере представлены на рис. 3.1, 3.5 и 3.6 [3]. Эксперимент подтверждает выводы теории (см. п. 3.1) и хорошо согласуется с расчетными данными для условий эксперимента. Как видно из рис. 3.1, в области сильных флуктуаций существует дифракционное увеличение когерентности в коллимированных пространственно ограниченных лазерных пучках по сравнению с неограниченными плоской и сферической волнами. Для радиуса когерентности сфокусированного пучка (см. рис. 3.5) зависимость вида рс Р Ч в отличие от коллимированных пучков, наблюдается лишь при значениях Ро 6,5, когда выполняется условие й < Р При нарушении этого условия [c.58]

Для суждения о нарушении осевой симметрии в круглой турбулентной струе (о модовом составе крупномасштабных когерентных структур) используются измерения пространственной азимутальной корреляции продольных пульсаций скорости, пульсаций температуры [1.48] в слое смешения, а также пульсаций давления вне струи в ее ближнем акустическом поле. Так, по данным измерений азимутальной корреляции пульсаций скорости Ruu ) ортогонального Фурье-разложения [c.25]

Принципиальное отличие дефектоскопических систем с когерентной обработкой данных от обычного дефектоскопа состоит в использовании когерентной обработки эхосигналов, измеренных на заданной пространственной аппаратуре, что позволяет получать высококачественное изображение дефектов, по которому можно определять их размеры и ориентацию. [c.403]

Возвращаясь к уравнению (6,37), отметим, что мы до сих пор еще не видели, каким образом можно получить модуль и аргумент yjj из экспериментальных измерений у нас два неизвестных и только одно уравнение. Оценим вновь наше положение. Вначале для получения общей картины бьш постулирован источник, являющийся протяженным как в пространстве, так и по спектру. Все наши рассуждения до сих пор учитывали это, и в результате различные уравнения относительно Y12 не имеют ограничений по отношению к когерентности освещенности. Теперь вернемся к рис. 6.7 и проведем сравнение различных точек С1 и С2 в выборочной плоскости. Ясно, что эта схема в особенности чувствительна к пространственной (поперечной) когерентности. Для получения связи У12 с наблюдаемыми величинами разумно рассмотреть случай, когда временная когерентность не вносит искажений (разд. 6.4.1). Функция Ti 1 (х) особенно удобна для изучения временной когерентности, поскольку она характеризует степень сохранения фазовых соотношений для отдельных волновых углов. [c.141]

Измерение пространственной и временной когерентностей [c.450]

Это можно уточнить, если использовать теорему интерполяции гл. 2, 7 полоса пространственных частот, пропущенных оптическим прибором, ограничена в результате изображение будет полностью известно, если будет известна освещенность в конечном числе точек, надлежащим образом выбранных. Предположим, например, что прибор -обладает квадратным зрачком, сторона которого видна из центра плоскости изображений под углом 2 а (фиг. 97) пропущенные пространственные частоты не будут превышать по модулю предельную величину 2 а Д, и общая ширина полосы пропускания будет равна 4 а 1%. Теорема интерполяции, распространенная на случай двух измерений, позволяет показать, что изображение будет полностью известно, если известны значения освещенности /[у, z ) в точках, расположенных в узлах (вершинах) квадратиков со стороной Я/4а (см. фиг. 97). Иначе говоря, функция 1 у, z ) зависит от конечного числа параметров. На единице поверхности в плоскости у, z достаточно знать значение освещенности в точках, число которых равно Л =16а /Я . Можно показать, что в случае когерентного [c.211]

В гл. 4 анализируются понятия когерентности света, как временной, так и пространственной, а также методы их измерения. В конце ее описан интерферометр интенсивности. [c.8]

Выше мы изложили лишь те основы теории лазерных шумов, которые совершенно необходимы каждому для элементарного знакомства с источниками лазерных шумов и для того, чтобы решать вопросы, связанные с измерениями шумов. В литературе имеются более подробные теоретические работы по распределениям плотности вероятности до и после линейного усиления [53, 60], по характеристикам емкости канала [61] и теории пространственно-временной когерентности [62, 63]. [c.487]

Простейший вид интерферометра, пригодный для получения пространственной информации, — это звездный интерферометр Физо [7.23], схема которого показана на рис. 7.16. В задачах астрономических измерений, для которых этот интерферометр впервые нашел применение, объект располагается на исключительно больших расстояниях от наблюдателя, а плоскость изображения совпадает с задней фокальной плоскостью зеркального или линзового телескопа. Для построения интерферометра Физо в изображение зрачка телескопа помеш,ается маска, эффективно пропускающая только два малых пучка лучей, разделенных средним интервалом (Ах, Ау) на основном коллекторе, которые интерферируют в фокальной плоскости. Контраст, или видность, иитерферограммы в фокальной плоскости определяется модулем комплексного коэффициента когерентности света, падающего на два эффективных зрачковых отверстия [c.318]

Б предыдущем параграфе мы рассматривали метод измерения видности иитерферограммы, или, иначе, комплексного коэффициента когерентности >112 света, падающего на два пространственно-разделенных отверстия. (Поскольку интенсивности падающих пучков предполагались полностью известными, комплексный коэффициент когерентности может быть определен по видности и даже просто равен видности, когда средние интенсивности двух интерферирующих пучков одинаковы). В этом методе два пучка объединяются до фоторегистрации. [c.473]

Далее необходимо сделать некоторые конкретные предположения относительно природы света, участвующего в измерении. Предположим, что свет 1) поляризован и является тепловым по происхождению и 2) обладает взаимной, спектральной чистотой, что позволяет нам разделить временной и пространственный аспекты когерентности. При таких предположениях функция взаимной корреляции двух интенсивностей может быть сведена к виду [c.476]

Применение когерентного излучения позволяет эффективно использовать возможности оптических элементов как преобразователей спектра поступающего двухмерного сигнала и создавать принципиально новые методы контроля материалов и изделий. Исследуемая поверхность объекта освещается расходящимся лазерным пучком, структура которого формируется диффузной поверхностью. Пучок, отраженный от поверхности, фиксируется на фотопленке, установленной в плоскости Фурье. Если исследуемый объект - идеальное зеркало, то в плоскости Фурье будет наблюдаться нормальное распределение интенсивности света по Гауссу, так как структура представляет собой набор интерференционных картин, имеющих пространственную частоту, распределенную случайным образом. Отличие поверхности от идеальной будет определяться изменением спектра Фурье в зависимости от шероховатости объекта. Предлагаемый метод позволит получить интегральные характеристики больших поверхностей (до 10 см ). На результаты измерений не влияет волнистость поверхности. [c.509]

Применение когерентного излучения. Высокая степень монохроматичности и малая расходимость когерентного оптического излучения определяют области его практического использования. Излучение с высокой временной когерентностью может быть использовано для передачи информации на оптических частотах при решении задач, связанных с оптической интерференцией (измерение расстояний, линейных и угловых скоростей, деформаций поверхностей и т. д.) в качестве стандарта частоты. Высокая направленность пространственно-когерентного излучения обусловливает ряд его преимуществ перед некогерентным излучением небольшую величину энергетических потерь, связанных с расходимостью пучка высокое угловое разрешение, поз- воляющее точно направить луч на малый объект и существенно сократить помехи возможность пространственной фильтрации при приеме сигналов. Отсюда следует, что узконапрявленное оптическое излучение может быть эффективно использовано при передаче информации на большие расстояния, при оптической локации удаленных объектов (особенно для выделения объекта среди других целей), при измерении углов и расстояний по принципу, на [c.343]

Рис, 7,3. Приме ение интерферометра Юпга для измерения степени пространственной когерентности электромагнитной волны между точками Р, и Яг. [c.451]

В предыдущих главах рассматривались основные причины, влияющие на вид интерференционной картины, наблюдаемой с ИФП. При этом предполагалось, что источник излучения испускает свет в виде цугов бесконечно большой длины, т. е. анализируемое излучение обладает временной когерентностью. Пространственная когерентность реального газоразрядного источника. может быть определена с помощью теоремы Ван-Циттера — Цернике [5] или, для объемных источников спонтанного излучения типа полого катода, с помощью обобщения теоремы Ван-Циттера— Цернике, выполненного в работе [17]. До появления лазеров ИФП обычно освещался светом с очень малыми разме-)ами области пространственной когерентности (10 —10 см). Использование ИФП совместно с лазерами в качестве селекторов излучения, применение ИФП в перестраиваемых лазерах для сканирования и монохроматизации излучения, измерение АК ИФП с помощью одночастотного лазера и другие способы их применения приводят к необходимости развития теории, описывающей вид интерференционной картины при прохождении через ИФП полностью или частично пространственно-когерентного излучения. В то же время появление импульсных лазеров с малой длиной излучаемого светового цуга, а также исследование спектральных линий, испускаемых атомами и ионами с малым временем жизни возбужденного состояния, ставят вопрос о влиянии на вид наблюдаемой с ИФП интерференционной картины временной когерентности излучения. Число работ, посвященных этим проблемам, в настоящее время невелико [29, 38, 47], хотя пространственная и временная когерентность анализируемого излучения, конечно, оказывают решающее влияние на формирование АК идеального и реального ИФП. [c.78]

С увеличением размеров блокирующего низкие частоты, зкрана, чго соответствует уменьшению зффективной апертуры и, следовательно, связано с необходимостью увеличения времени зкспонирования, плотность световой энергии в реконструированном поле остается практически постоянной. Об зтом свидетельствуют результаты измерения дифракционной эффективности [132] спеклограмм (рис. 44). Такой, на первый взгляд, неожиданный результат связан с тем обстоятельством, чго контраст регистрируемой совокупности пространственных несущих (спекл-структуры) не зависит от размеров апертуры фокусирующей системы. Это обусловлено тем, что степень пространственной когерентности излучения, формирующего сфокусированную спеклограмму, остается постоянной и близкой к единице, независимо от размеров диффузно рассеивающего объекта и апертуры изображающей системы. [c.81]

Зернистость (или спекл-эффект) лазерного излучения обусловлена двумя внутренними свойствами лазеров пространственной когерентностью и монохроматичностью излучения. Результаты недавних исследований показывают, что эти явления могут различными способами применяться для измерения малых смещений, напряжений или вибраций. Наиболее широкое распространение получили следующие два метода голографическая спекл-интерфероме-трия и фотографическая спекл-интерферометрия. Главным преимуществом первого метода является то, что он смягчает строгое требование обязательной виброизоляции систем ГНК- Преимуществом второго метода является то, что он чувствителен лишь к составляющим поверхностного изменения, лежащим в плоскости. В этом разделе мы рассмотрим основные принципы и практические ограничения этих методов, а также и их потенциальные применения в существующих системах ГНК. Кроме того, мы опишем три новые интерферометр ические системы ГНК, в которых используются эти методы. Все системы построены на основе комбинированной мобильной системы ГНК (системы КМГНК), рассмотренной в разд. 8.4.2, так что достоинста исходной системы будут в них сохраняться. Опишем также в общих чертах экспериментальные процедуры калибровки и оценки новых систем. [c.328]

Так, в работе [8] получено, что для лазера 1 121 1 при а 2 см, причем реально измеренная величина представляла собой когерентность, получаемую в эксперименте с двумя щелями. При измерениях с рубиновым лазером (диаметр стержня 0,5 см), когда ширина щелей, расположенных на расстоянии 0,00541 см друг от друга на поверхности рубинового стержня, была равна 0,00075 см, было получено многократное изображение дифракционной картины на экране, расположенном на расстоянии 32,4 см. Число, расположение и интенсивность максимумов хорошо совпадали с предсказанной интерференционной картиной, несмотря на то что лазер работал в многомодовом зежиме [9]. Хотя данный эксперимент подтвердил наличие пространственной когерентности в выходящем из лазера излучении по торцу рубина, измерения величины IY12I проводились лишь [c.367]

Наряду со столь высокой временной когерентностью, недостижимой никакими другими способами, лазерное излучение характеризуется также практически полной пространственной когерентностью. Это легко продемонстрировать, раздвигая щели в опыте Юнга (без первой входной щели) до самых краев поперечного сечения лазерого пучка. Видность интерференционной картины при этом не уменьшается. Количественные измерения показывают, что для излучения гелий-неонового лазера (Х=632,8 нм) степень пространственной когерентности 712 (см. 5.5) отличается от единицы менее чем на 10 даже для тех точек поперечного сечения пучка, где интенсивность составляет всего 0,1% от интенсивности на оси пучка. [c.449]

Прнмененве. П. в. используются в ядерной физике для изучения спиновой зависимости нейтронных сечений, измерения амплитуд когерентного и некого рент- ВОГО рассеяний нейтронов (см. Нейтронография структурная), а также для исследования таких фундам., проблем, как несохранение пространственной чётности в ядерных реакциях, поиск нарушения временной ив-. вариантности, определение угл. корреляций в бета-распаде свободных нейтронов, поиске электрич. заряда и электрич. дипольного момента нейтрона и т. д, В фш зике твёрдого тела П. н. позволяют изучать магн. структуры, конфигурации неспаренных электронов t (спиновую плотность) в магнетиках (см. Магнитная е нейтронография), измерять магн. моменты отд. компа- нентов в сплавах, исследовать кинетику фазовых пе- реходов, ядерных релаксац. процессов, миграцию спи- ( нового возбуждения, в т, ч. в неупорядоченных спино-1 вых системах, идентифицировать короткоживущие де-1 фекты в кристаллах, исследовать спиновые волны в i магнетиках и т. д. [c.72]

В последние годы значительное число исследований было направлено на разработку оптических методов возбуждения и регистрации все более коротких когерентных импульсов деформации [72—801. Во многом это связано с широкими перспективами практического применения этого бесконтактного, дистанционного метода для экспресс-диагностики различных веществ. Возбуждаемые с помощью лазеров акустические импульсы наносекундной длительности эффективно использовались для определения анизотропии модулей упругости [81] и распределения пространственного заряда в диэлектриках [82]. Создание оптических генераторов пикосекундных акустических импульсов открывает возможность измерения поглощения акустических волн гига- и терагерцевого диапазона частот [76—791, изучения упругих свойств [76, 78, 80], распределений дефектов и остаточных напряжений в пленках, измерения толщин тонких пленок [74, 77, 781. Однако у проводимых исследований, несомненно, есть и более фундаментальные цели. С одной стороны, это создание импульсных акустических спектрометров быстрых нестационарных процессов. С другой — исследования распространения когерентных акустических волн в условиях, когда существенно проявляется дискретная структура кристаллов. [c.160]

Следует сделать несколько замечании относительно практических методов измерения ФПМ пространственных модуляторов и их сравнения, В первую очередь отметим, что при считывании информации с ПВМС в когерентном свете следует различать глубину [c.47]

Тем не менее существующая о цюсть голографической и спекл-интерферометрии достаточно глубока, чтобы можно было рассматривать зтн методы когерентно-оптических измерений с общих позиций. Следствием такого подхода является успешное перенесение приемов спекл-интерферометрии, в частности, пространственной фильтрации, в интерферометрию голографическую. [c.135]

Если когерентный световой сигнал усиливать лазерным усилителем, то к нему добавляются шумы спонтанного излучения. Пользуясь описанной выше системой с дифракционным ограничением пучка, согласованием мод и пространственной фильтрацией, можно уменьшить дополнительный шум спонтанного излучения до значений, близких к теоретическому минимуму. Вопрос заключается в следующем можно ли получить выигрыш в чувствительности системы, т. е. в минимальном обнаруживаемом сигнале Как увидим ниже, ответ зависит от спектральных характеристик приемника. Если провести поверхностный анализ ОСШ для систем, основанных на использовании лазерных усилителей с небольшим усилением, работающих в видимой области спектра, для которой имеются фотоэлектронные приемники с хорошими характеристиками, то можно легко сделать вывод, что лазерный усилитель ухудшает характеристики большинства систем связи [19, 49], особенно если лазерный предусилитель сравнить с оптическими гетеродинными или гомодинными системами. Но более тщательный теоретический анализ (слишком подробный, чтобы воспроизводить его в данной книге) [50] показывает, что в зависимости от уровня инверсии лазерного усилителя и спектрального квантового выхода приемника при использовании лазерного предусилителя может снизиться минимальный обнаружимый уровень сигнала. Результаты измерений, проведенных на длине волны 3,508 мк (одно из лучших окон прозрачности атмосферы) с лазерным предусилителем на Хе, имеющем большое усиление [51, 52], показали, что вследствие сужения полосы усиления получен выигрыш в минимальном обнаружимом сигнале на 16 дб. Поскольку независимые измерения инверсии [c.482]

В заключение данного пункта отметим следующее. Мы рассматривали волновой параметр вырождения, который является характеристикой излучения, падающего на фотоприемник. Квантовый выход последнего меньше единицы. Следовательно, параметр вырождения фотоотсчетов будет меньше волнового параметра вырождения, и в видимой области спектра вероятность встретиться с подлинно тепловым излучением, для которого классические флуктуации интенсивности доминировали бы в распределении числа фотоотсчетов, оказывается еще меньше. (Правда, квазитепловые источники могут создавать излучение с очень большим параметром вырождения, и в таких случаях классические флуктуации интенсивности могут доминировать в флуктуациях числа фотоотсчетов.) Кроме того, фотоприемник или коллекторная оптика могут охватывать только часть одной пространственной моды источника. (Практически в интервале измерения всегда охватывается очень много временных мод.) В таком случае параметр вырождения фотоотсчетов может снова стать меньше волнового параметра вырождения в результате неполного охвата пространственной моды. Хотя минимальное значение параметра Ж равно единице, нужно учесть уменьшение энергии, достигающей фоточувствительной поверхности. Для этого нормальное значение параметра вырождения фотоотсчетов нужно дополнить множителем, равным отношению эффективной площади измерения к площади когерентности падающего света. В случае протяженного некогерентного источника для параметра вырождения фотоотсчетов можно принять [c.461]

Квантовые корреляционные функции из (1.33-14) можно связать с экспериментальными исследованиями интерференции и со статистикой фотонов, подобно тому как это было проиллюстрировано на типичных примерах для Г х, х), Г Хи Х2) СХхф Х2, Г2 2 Хи Х2, Х2, 1) при классическом представлении. Однако следует принять во внимание, что при этом должны вступить в свои права принципы квантового описания процесса измерения, согласно которым, вообще говоря, измерения вызывают изменения состояний. Если, например, производится измерение в пространственно-временных точках х, Х2, хз. .. с /1 С /2 < 3. .., то результат первого измерения влияет на результат второго измерения и т. д. Если допустить существование идеальных детекторов фотонов, то с точностью до постоянного множителя величина Г (дгь Х2,. .., Хп, Хп, Х2, Х1) определяет совместную вероятность измерить интенсивность /(л1) в точке Хи интенсивность /(хг) в точке Х2 и т. д. Для глобально когерентных состояний, в частности, соблюдается соотношение [c.173]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...