Лазерные спеклы

Лазерная спекл-картина [6, 7] [c.466]

Лазерная спекл-картина [c.467]

Лазерная спекл-картина 469 [c.469]

Спекл-интерферометрия, также как и голографическая-интерферометрия, где для освещения обычно используют лазерные источники, позволяет измерять смещения (статические и динамические) и исследовать форму оптически грубой поверхности с чувствительностью порядка длины волны света. По.этому новые интерферометрические методы можно рассматривать как перенос методов классической интерферометрии на широкий класс объектов и систем, которые находились ранее за их пределами. Спекл-интерферометрия развивалась на принципах голографической интерферометрии и базируется на спекл-эффекте, который приводит к формированию случайной интерференционной картины, наблюдаемой при рассеянии когерентного света на оптически грубой поверхности. [c.33]

Рассмотрим метод определения шероховатости поверхности по корреляции (степени подобия) между двумя спекл-структурами, полученными при различных углах падения лазерного пучка. [c.111]

Метод спекл-интерферометрии основан нз регистрации на одну и ту же фотопластинку двух изображений объекта в различных состояниях (например, исходном и деформированном) при освещении его лазерным светом. Как известно, изображение поверхности диффузных объектов в лазерном свете представляет собой своеобразную пятнистую структуру, состоящую из множества хаотически расположенных бликов (спеклов). Возникновение спекл-эффекта обусловлено усреднением диффузно-когерентных волновых полей в плоскости изображения, причем возникающая при этом интер( реи-ционная структура модулируется микрорельефом поверхности, представляющим собой случайную функцию координат. [c.79]

Объектив 3 образует освещенное лазерным пучком 1 изображение шероховатой поверхности 2 в плоскости фотопластинки 4. Полученное изображение промодулировано спеклами (пятнами) (рис. 23.15,6), размер которых Ьс зависит от длины волны X лазерного излучения, диаметра D и фокусного расстояния / объектива [c.544]

После того как мы рассмотрели в предыдущих разделах когерентность первого порядка, упомянем теперь об удивительном явлении, характерном для лазерного излучения и называемом спекл-картиной. Спекл-картину можно увидеть, если наблюдать лазерный свет, рассеянный от стены или рассеивающего транспаранта. Наблюдаемый рассеянный свет состоит из хаотического скопления ярких и темных пятен (или спеклов) (рис. 7.10, а). Несмотря на хаотическое распределение пятен можно различить пятно (или зерно) средних размеров. Из первых же работ стало ясно, что это явление обусловлено интерференцией вторичных волн с усилением и ослаблением, распространяющихся от небольших рассеивающих центров, расположенных на поверхности стены или рассеивающего транспаранта. Поскольку рассматриваемое явление наблюдается только тогда, когда излучение имеет высокую степень когерентности первого порядка, оно представляет собой неотъемлемое свойство лазерного излучения. [c.466]

В появлении диффузно рассеянного фона проявляется спекл-зффект (эффект лазерной пятнистости), который долгое время считался исключительно источником шумов. Поэтому значительное число работ (см. [124-126]) было посвящено проблеме устранения спекл-шума в голографии и когерентной оптике. [c.72]

Следует отметить, что микроструктура восстанавливаемых изображений зависит от степени когерентности восстанавливающего пучка - при восстановлении лазерным излучением в изображении наблюдается ярко выраженная спекл-структура (рис. 43), которой при восстановлении белым светом практически не наблюдается. [c.81]

Рис. 56. Фотоснимок продольной структуры спеклов, возникающей при отражении сфокусированного лазерного пучка от диффузно рассеивающей поверхности (206].

Интересен случай, когда жесткое поперечное смещение объекта включает в себя как однородную (параллельный перенос), так и неоднородную (вращение в собственной плоскости) составляющие. В этом случае при освещении двукратно экспонированной спеклограммы, зарегистрировавшей результирующее смещение, узким лазерным пучком в нескольких характерных областях нетрудно получить информацию, достаточную для расчета величины смещения и угла поворота. На рис. 64 приведены снимки спекл-интерферограмм, полученных при освещении спеклограммы в двух [c.118]

При использовании на этапе получения спекл-интерферограмм продольно смещаемых объектов метода оптической фильтрации в плоскости изображения (освещение узким лазерным пучком), характер наблюдаемой картины существенным образом меняется. В диффузно рассеянном поле на расстоянии Zq от двукратно экспонированной спеклограммы наблюдается система параллельных эквидистантных полос с периодом [c.120]

Спекл — термин, используемый для описания зернистой картины, которую замечают все, кто работает с лазерами, излучающими в видимом диапазоне длин волн, всякий раз, когда лазерный свет рассеивается или проходит через рассеиватель, такой, как бумага или матовое стекло. Спеклы являются неизбежным следствием когерентности, поскольку они представляют собой просто картину максимумов и минимумов интенсивности, являющихся результатом соответственно усиления и ослабления когерентного волнового фронта со случайным (нерегулярным) фазовым распределением. Иными словами, спеклы — это интерференционная картина нерегулярных волновых фронтов. Предположение о случай- [c.401]

Все, что сказано относительно расположения источника, справедливо и для пропускающей голограммы. Однако для ее восстановления требуется источник света с высокой монохроматичностью, в том числе лазер. При использовании последнего приходится применять дополнительные средства, разрушающие присущий лазерному излучению пятнистый шум, или спеклы. [c.106]

Когда регистрация изображения осуществляется только голо-графическим методом, без использования обычных фотоматериалов, а результирующее изображение рассматривается в лазерном свете, восприятие спеклов существенно отличается от рассмотренного выше случая. [c.240]

Главным недостатком вышерассмотренных двухступенчатых и одноступенчатых с пособов записи радужных голограмм и их модификаций является ограничение угла обзора восстановленных изображений, определяемого апертурой оптической системы. Для устранения этого недостатка авторы работ [11, 12] в схеме записи вместо ограничиваюш,ей щели использовали кольцевое и круговое отверстия. Они для осуществления поставленной цели использовали принципы записи спекл-фотографии, где сужение спектра пространственных частот объектного волнового поля происходит не в одной, как обычно, а в двух плоскостях, расположенных по разные стороны от фокальной плоскости оптической системы. Схема записи спекл-фотографии, приведенной на рис. 2.10, обладает некоторыми свойствами радужных голограмм. Объект О, освещенный когерентным лазерным излучением, отображается оптической системой L на [c.52]

Наличие спекл-структуры лазерных изображений отрицательно сказывается не только на субъективном восприятии, но и на качестве передаваемой информации. Подобные флуктуации могут быть уменьшены, если есть некоторый запас в разрешающей способности. Возникает естественный вопрос, какой же должен быть этот запас или точнее, каково должно быть угловое разрешение для того, чтобы лазерное изображение было достаточно информативным [c.76]

Пусть матовое стекло G (рис. 29) освещается параллельным лазерным пучком. В плоскости Е2, расположенной на расстоянии I от объекта, мы наблюдаем спеклы. [c.34]

Допустим, что некий диффузный объект, например матовое стекло G, освещается точечным лазерным источником S (рис. 31) и мы наблюдаем спеклы в плоскости 2, расположенной на расстоянии I от диафрагмы, которой выделяется рабочая часть поверхности матового стекла G. В соответствии со сказанным в 1 в двух параллельных плоскостях Ez и Hi, находящихся на расстоянии Ы одна от другой, возникают две спекл-структуры, которые подобны друг другу, если только Ы удовлетворяет условию (2.2). При данной длине волны света этим условием ограничивается только угол а. [c.35]

В предыдущих параграфах мы регистрировали спекл-структуры, просто помещая фотопластинку на некотором расстоянии от диффузного объекта, освещаемого лазерным светом. Но можно регистрировать их, помещая фотопластинку в плоскость изображения диффузного объекта. Например можно зарегистрировать две спекл-структуры на одной и той же фотопластинке, сделав одну экспозицию в положе НИИ п (рис. 19), а другую—в положении л". Если выпол няется условие (1.6), то мы получим две подобные спекл структуры с коэффициентом подобия 1 — Ы/1 (как и в 1) В спектре негатива, наблюдаемом в схеме рис. 69, будут та кие же кольца. [c.76]

Возьмем диффузор, который вследствие вариаций коэффициента поглощения изменяет амплитуду падающего на него света, но при этом практически не изменяет его фазы. Такой диффузор можно изготовить способом, указанным в гл. 2, 2. Он представляет собой фотопластинку, на которой зарегистрирована спекл-структура. Разумеется, это проявленный негатив. Диффузор А осветим параллельным лазерным пучком (рис. 72). Часть света будет проходить через диффузор без рассеяния, а часть будет диффузно рассеиваться различными пятнами спекл-структуры, такими, как, например, пятно М. На некотором расстоянии d от диффузора А поместим фотопластинку Н и сделаем одну экспозицию. Это будет совершенно аналогично записи голограммы Габора опорным пучком будет служить пучок, прошедший через [c.77]

I г I и их компонент - Uy, ориентированных соответственно параллельно и перпендикулярно направлению приложения нагрузки, использовали метод лазерной спекл-интерферометрии. Анализ полей смещения [215] позволил предложить оригинальную модель образования полос Чернова— Людерса. В соответствии с этой моделью полоса формируется в результате распространения аккомодирующих поворотов по образцу в тот момент, когда микросдвиги охватили его полностью. [c.123]

Наиболее важным преимуществом интерферометрии пятнистого пучка является смягчение жестких требований обычной голографии к изоляции от вибраций, а для некоторых объектов даже их полное исключение. Особенно это полезно при работе систем ГНК в реальных условиях испытаний. Важным достоинством метода фотографической спекл-интерферометрии является способность измерять составляющие напряжений или смещений в плоскости. Кроме того, этим методом можно определить не только амплитуду поверхностной составляющей, но и ее направление. Конструкция системы КМГНК является автономной и очень гибкой при работе в различных условиях испытаний. Тем не менее желательно еще больше расширить возможности существующей системы КМГНК за счет использования преимуществ картин лазерных спеклов. [c.337]

Лазерные спеклы/ Поверхность большинства предметов, освещенньсс лучом лазера, представляется пятнистой. Пятна распределяются по поверхности случайно, их можно сфотографировать. Если фотоаппарат сфокусирован на точки до поверхности или за поверхностью, то на фотографии все равно получаетсш изображение пятен. Если прт наблюдении пятен глазом попытаться аккомодировать глаз на точки до поверхности или за поверхностью, зрительные впечатления о наличии пятен не изменятся. Если, глядя на поверхность, наблюдатель движется, то одни пятна исчезают, другие появляются — создается впечатление, что пятна мигают и движутся относительно поверхности. Эти пятна принято называть спеклами. [c.320]

Лазера принципиальная схема 312 Лазерные спеклы 320 Лазерный гермояд 29 Лазеры 250, 254.310 [c.349]

СПЁКЛЫ от англ, spe kle — пятнышко, крапинка) — пятнистая структура в распределении интенсивности когерентного света, отражённого от шероховатой поверхности, неровности к-рой соизмеримы с длиной волны света Я, или прошедшего через среду со случайными флуктуациями показателя преломления. С. возникают вследствие интерференции сеета, рассеиваемого отд. шероховатостями объекта. Т. к. поверхность предмета освещается когерентным светом, то интерферируют все рассеянные лучи и интерференц. картина имеет не периодическую, а хаотич. структуру. На рис. 1 представлена фотография спекл-структуры, возникающей при рассеянии высокоинтенсивного (лазерного) пучка света, проходящего через матовое стекло. [c.604]

Простейший вариант спекл-фотографии сводится к фотографированию объекта на одну и ту же фотопластинку до и после смещения или деформации. При освещении полученной таким способом спекл-фотографии нерасширеяиьш лазерным пучком в дальней зоне наблюдается гало дифракции с полосами Юнга (рис. iy, ориентация и период к-рых определяются направлением и величиной смещения объекта между экспозициями. При изменениях микроструктуры объекта меж-, ду экспозициями, что может быть обусловлено эрозией или коррозией поверхности, контактными взаимодействиями с др. телами, износом и т. д., идентичность спекл-структур, образованных объектом до и после смещения, нарушается и контраст полос Юнга уменьшается, что используют для изучения указаввых явлений. [c.605]

При освещении шероховатого объекта когерентным лазерным излучением рассеянный одной из точек поверхности свет интерферирует со светом, рассеянным любой другой точкой, в результате чего возникает хаотическая интерференционная картина—спекл-структура. Ее хаотичность обуславливается случайностью распределения фазы рассеяного света вследствие неоднородности микрорельефа шероховатой поверхности. [c.543]

На рис. 1ЪЛ1,б приведена эпюра прогибов консольной балки, построенная сканированием спекл-фотографии, полученной по схеме рис. 23.17,а нерасширенным лазерным лучом. [c.546]

Спекл-шум часто является нежелательным свойством когерентного света. Пространственное разрешение объектов, освещенных лазерным светом, во многих случаях ограничивается спекл-шумом. Спекл-шум возникает также в реконструированном изображении голограммы и ограничивает пространственное разрешение этого изображения. Поэтому были разработаны методы, которые уменьшают влияние спекл-картины при когерентном освещении объектов [7]. Однако спекл-шум не всегда является вредным эффектом. Действительно, разработаны методы, в которых используются свойства спекл-картины (спекл-интер-ферометрия), чтобы определять довольно простым способом деформации крупных объектов, вызываемые, например, напряжениями или вибрациями [7]. [c.470]

Кроме потерь, свойственных любым светопнформа-ционным системам, в голографической системе возникают потери информации и искажения, связанные с особенностями преобразований в звеньях такой системы. Сюда относится прежде всего появление спекл-шумов (пятнистости), обусловленное использованием когерентного света лазерных источников. [c.56]

Развитие когерентной оптики и голографии, в частности, голографии сфокусированных изображений, естественным образом привело к возникновению нового направления исследований и приложений, получившего название "оптика спеклов . Основу оптики спеклов составляет спекл-ин-терферометрия - совокупность методов интерференционных измерений, базирующихся на двухэкспозиционной регистрации спекл<труктур (картин лазерной пятнистости) в плоскости изображения оптической системы. [c.11]

Таким образом, если спеклограмма диффузно рассеивающего объекта регистрируется в плоскости его резкого изображения =0), то различные поперечные моды оказываются локализованными на изображении, и в результате перекрестной интерференции внутри каждой моды на соответствующем участке регистрирующего материала образуется высококонтрастная (в силу сохранения пространственной когерентности на каждом таком участке) спекл-структура. В результате каждая такая структура воспроизводит изображение соответствующего участка объекта, так что при восстановлении наблюдатель видит изображение всего объекта, промо-дулированное (пространственно) структурой поперечных мод лазерного пучка, использовавшегося при регистрации голограммы. [c.99]

Как показал в одной из своих работ [151] Д. Габор, свойства картины лазерной пятнистости или спекл-картины зависят от способа ее образования. В соответствии с введенной им терминологией спекл-каргану, наблюдаемую или регистрируемую на некотором расстоянии (обычно во френе левской зоне) от диффузно рассеивающей поверхности, называют объективной, а формируемую в плоскости изображения оптической системы -субъективной (рис. 54). Существенное различие между зтими структурами состоит в том, что любая малая область объективной спекл-картины получает излучение от всей рассеивающей поверхности, а такая же область субъективной спекл-картины - от малой области поверхности, что является прямым следствием формирования сфокусированного изображения. [c.103]

Наряду с фильтрацией в частотной (фокальной) плоскости, выделение спекл-интерферограмм, соответствующих неоднородному смещению объекта, может быть осуществлено путем освещения двукратно экспонированной спеклограммы узким (неразведенным) лазерным пучком с наблюдением рассеянного поля в дальней зоне (рис. 63). В этом случае фильтрация проводится не в частотной плоскости, а в плоскости изображений (вьвделяется малая область изображения объекта), причем поле в зоне фраунгоферовой дифракции для освещаемой части изображения практически является фурье-образом. Таким образом, фильтрация в частотной плоскости позволяет выделять спекл-интерферограммы, соответствующие малой области пространственных частот от всего объекта, а освещение узким пучком - спекл-интерферограммы, соответствующие всему спектру пространственных частот от малой области объекта. По существу, фильтрация в плоскости изображений сводит задачу к случаю анализа однородного смещения (для каждой малой области), когда спекл-интерферо-грамму получают просто путем фурье-преобразования рассеянного поля (см. выше). Очевидно, что в зависимости от характера практической задачи может быть выбран тот или иной способ фильтрации, хотя не исключено и их совместное использование. [c.118]

Пусть формирование голографических и спекл-интерферограмм производится путем освещения фотопластинки узким лазерным пучком перпендикулярно ее поверхности. Если распределение амплитуды в поперечном сечении пучка описьгаается функцией p(i,ri), то световое поле за голограммой в непосредственной близости от ее поверхности может быть представлено произведением зтой функции на амплитудное пропускание голограммы. Пусть рассеянное на голограмме световое поле переотобра-жается второй фурье-преобразующей линзой (рис. 90, б), фокусное расстояние которой примем равным фокусному расстоянию линзы, использованной на этапе регистрации. Тогда комплексная амплитуда поля в задней фокальной плоскости (х у ) второй линзы может быть записана в виде [c.169]

На рис. 91 представлен фотоснимок распределения интенсивности восстановленного поля в задней фокальной плоскости линзы при освещении двухэкспозиционной фурье-голограммы неразведенным лазерным пучком перпендикулярно поверхности голограммы. Между экспозициями объект квадратной формы наклонялся относительно вертикальной оси на угол 15". Поле в центре модулировано спекл-интерферограммой, тогда как боковые сопряженные изображения - голографической интерферограм-мой. Отчетливо видно, что количество интерференционных полос в автокорреляционном гало вдвое больше, чем на голографических изображениях. Следовательно, порог чувствительности к наклону спекл-интерферо-метрии в два раза ниже, чем голографической интерферометрии, а точность измерений - выше, поскольку прямые измерения можно проводить по большему числу полос. Отметим, что сравнение пороговой чувствительности целесообразно проводить при условии, что точность измерения вариаций освещенности на обеих интерферограммах одинакова. Это условие на практике вьшолняется при работе со снимками интерфёрограмм. [c.170]

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]

В схеме, разработанной недавно фирмой Hita hi Ltd (Япония), для получения полной цветной стереограммы используется проецирование изображени11 с голограмм [И]. При разработке системы был принят ряд мер, чтобы свести к минимуму влияние спеклов и получать восстановленное изображение с высокой точностью соответствия полутонов объекту. На каждом кадре фильма исходный объект записывается под разными углами на 11 цветных транспарантах через 40°. Затем на полосе голографической пленки с помощью трех отдельных лазерных пучков (синего, зеленого и [c.498]

Рассмотрим какой-нибудь диффузный объект G, например матовое стекло, освещаемое удаленным лазерным точечным источником (рис, 27). Если сдвинуть стекло G вместе с диафрагмой Т в поперечном направлении, то спекл-структура, создаваемая им в какой-либо плоскости Е2, сдвинется вслед за объектом. Но смещения спекл-структуры не будет, если геометрия системы такая, как показано на рис. 28. Здесь матовое стекло О освещается пучком, который в отсутствие матового стекла сходился бы на экране в плоскости наблюдения Е.2. Оказывается, что при таких условиях смещение матового стекла в его плоскости (диафрагма Т жестко связана со стеклом G) никак не сказывается на спеклах, наблюдаемых в плоскости Е2. Спёкл-структура остается неподвижной. С этим мы встречались в случае дифракции на бесконечности при смещении диафрагмы в ее плоскости распределение интенсивности в дифракционной картине, создаваемой диафрагмой, не изменяется. Аналогично обстоит дело и с диффузно отражающим объектом при наблюдении спеклов в той плоскости, в которой формировалось бы изображение [c.33]

Осветим диффузный объект, например матовое стекло С, точечным лазерным источником S и зарегистрируем на фотопластинке Н соответствующую спекл-структуру (рис. 67). Затем сделаем вторую экспозицию на той же фотопластинке Я, предварительно сместив ее в направлении, перпендикулярном ее плоскости. Если смепдение не слишком велико, т. е. если величина 61 удовлетворяет условию (2.2), то на фотопластинке Н будут зарегистрированы две подобные спекл-структуры, для которых коэффициент подобия равен 1 — —61/1 (гл. 2, 5 табл. на стр. 40). Посмотрим, что представляет собой негатив после проявления (рис. 68). На расстоянии у от центра С фотопластинки Н два подобных участка спекл-структур имеют сдвиг уЫ/1. Предположим, что негатив освещается параллельным пучком. Пусть Д — разность хода от подобных спеклов в точке Т, которая находится на произвольном расстоянии L от фотопластинки и лежит на перпендикуляре к ее плоскости, проходящем через точку С. Тогда будем иметь [c.73]

В данном случае диффузный объект А освещают двумя когерентными лазерными пучками, образующими один и тот же угол с нормалью к поверхности объекта А (рис. 98). Объектив О создает изображение объекта А в плоскости А. Спекл-структура, наблюдаемая в плоскости изображения, возникает в результате интерференции двух некоррелирующих между собой спекл-структур, создаваемых двумя пучками. Оба показанных на рис. 98 пучка лежат в плоскости чертежа, а диффузный объект А, который мы полагаем плоским, перпендикулярен плоскости чертежа и оптической оси объектива О. Смещение объекта А рассматривают в направлении, перпендикулярном оптической оси объектива О. Предположим, что разность хода между двумя лучами, принадлежащими разным пучкам и приходящими в некоторую точку Л1 объектива, равна б. Если объект А смещается на величину в указанном выше направлении, то оптический путь увеличивается на sinG для одного из двух лучей, приходящих в точку М, и уменьшается на ту же величину для другого. Разность хода между ними становится равной б 2 sin 0. Если изменение разности хода 2 sin 0 становится равным целому числу р длин волн к, то все происходит так, как если бы разность хода в точке М между двумя лучами, принадлежащими двум пучкам, вновь приняла свое исходное значение. Спекл-структура в плоскости Л снова становится идентичной спекл-структуре, наблюдаемой до смещения объекта А. [c.101]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...