Амплитудная интерферометрия

А. Амплитудный интерферометр и интерферометр интенсивностей [c.258]

Детальное обсуждение преимуществ и недостатков интерферометра интенсивностей в сравнении с более простым амплитудным интерферометром мы отложим до гл. 9. Здесь же про- [c.259]

Шум в амплитудном интерферометре при низких световых уровнях [c.462]

Предположим, что метод амплитудной интерферометрии используется в измерительной снстеме типа показанной на [c.463]

Существует и ряд других причин, по которым интерферометр интенсивностей представляет ценность, несмотря на его сравнительно низкую чувствительность. Во-первых, длины путей в двух плечах такого интерферометра требуется уравнивать только с точностью до доли с)В, где с — скорость света, а В — электрическая ширина полосы электронного устройства, обрабатывающего сигнал фотоприемника. В случае же амплитудного интерферометра необходимо уравнивать длины путей с точностью до доли /Av, где Av — оптическая ширина полосы интерферометра. Разница между электрической и оптической ширинами полос вполне может составлять несколько порядков величины. Следовательно, требования к точности юстировки в случае интерферометра интенсивностей существенно снижаются. [c.481]

Второе преимущество интерферометра интенсивностей состоит в том, что в нем могут быть использованы не очень совершенные коллекторы, тогда как амплитудный интерферометр требует оптических компонентов высокой точности. [c.481]

Третье преимущество состоит в том, что атмосферные неоднородности оказывают сравнительно малое влияние на характеристики интерферометра интенсивностей, но исключительно существенны в случае амплитудного интерферометра. Фотоприемники интерферометра интенсивностей совершенно нечувствительны к любым ф азовым ошибкам падающих на них оптических волн. Значительное влияние оказывает только мерцание, вызываемое атмосферой, но и эти эффекты часто оказываются не очень существенными. Амплитудный же интерферометр исключительно чувствителен к атмосферным фазовым возмущениям, даже если размеры апертуры малы. В этом случае регистрируемая интерферограмма все время смещается по многоэлементному фотоприемнику в результате постоянного изменения относительных сдвигов фазы, вносимых двумя атмосферными путями, которые отвечают двум плечам интерферометра. Таким блужданием иитерферограммы практически исключается возможность выделения фазовой информации о комплексном коэффициенте когерентности (интерферометр интенсивностей тоже не позволяет определить эту фазу). Это также делает задачу выделения информации о видности более трудной, чем в случае, когда интерферограмма совершенно неподвижна. [c.482]

Итак, более низкая чувствительность интерферометра ии-тенсивностей по крайней мере частично компенсируется большей площадью коллекторных апертур, меньшей требуемой точностью изготовления этих элементов, малой чувствительностью к атмосферным эффектам и значительно сниженными требованиями к точности юстировки системы. Однако большинство проводящихся исследований в области интерферометрического формирования изображений направлено по пути использования амплитудного интерферометра из-за его превосходной шумовой характеристики. Читателя, интересующегося дальнейшим развитием в области интерферометрии интенсивностей, отсылаем к работе [6.24], где детально обсуждается история вопроса и возможности интерферометра интенсивностей. [c.482]

Для активного контроля амплитудно-фазовым методом в процессе обработки можно использовать устройство, в котором имеется кинематическая обратная связь интерферометра с обрабатывающим инструментом. [c.225]

В интерферометрах с амплитудным делением волнового фронта (рис. 1, (1) из исходной волны с помощью когерентного делителя (напр., частично отражающего элемента) получают 2 волны а У" с одинаковыми волновыми фронтами. Эти волны совмещают в устройстве обычно подобном В31. В результате суперпозиции двух фронтов возникает интерференц. полоса бесконечной ширины. При изменении Аф возникает модуляция интенсивности I выходящего пучка. [c.272]

В Р. д. используются элементы с угл. дисперсией (дифракционные решётки, спектральные призмы) йли амплитудной селекцией спектра (интерферометры Фабри — Перо, резонансные отражатели и др.). В резонаторах, содержащих элементы с угл. дисперсией, эфф. полоса пропускания зависит от геометрии резонатора и расходимости генерируемого излучения и с Хорошей точностью оценивается ф-лой [c.318]

Хотя оптическая плотность фотографий, полученных с картин голографических полос, может и не представлять собой точную копию интенсивности полос, разрешение полос определяется распределением освещенности, которое для голограмм с усреднением во времени пропорционально / Ф), а для голограмм двух экспозиций записывается в виде sin ф. Возможность наблюдать разницу в плотности влечет за собой возможность наблюдения пространственных смещений полос и, следовательно, устанавливает предельное разрешение по смещению. Измерения положения полосы становятся критичными, когда деформации определяются из голограмм, поскольку такие измерения связаны с различиями в положениях полос (производных амплитудной функции), и, следовательно, небольшие ошибки при измерении положения полосы приводят к увеличению ошибки при расчете деформаций. Хотя для увеличения резкости полос на голограмме двух экспозиций или при регистрации вибраций можно было бы применять в принципе многоволновые голографические методы точно таким же способом, как и классическую многолучевую интерферометрию, сложность постановки такого эксперимента делает привлекательной систему, основанную на более традиционном подходе. [c.547]

Интерферометрические методы регистрации термооптических искажений активных элементов. Экспериментальные исследования волновых аберраций, вносимых в лазерный резонатор термооптическими искажениями активного элемента, проводят с помощью двухлучевых интерферометров, в которых используется амплитудное деление первоначального параллельного пучка лучей с разнесением в пространстве измерительного пучка, пропускаемого через исследуемый объект, и пучка сравнения (опорного). При последующем совмещении в пространстве этих двух пучков (в общем случае частично когерентных) образуется интерференционная картина, состоящая из светлых и темных полос, объединяющих точки сечения пучков, в которых [c.173]

Появление этого важнейшего направления голографической интерферометрии практически полностью связано с разработкой и внедрением высокочувствительных ФРК. Ниже при рассмотрении физических основ явления мы ограничимся анализом случая фазовой динамической решетки, имея в виду, что исходные результаты могут быть получены также и на амплитудных динамических голограммах. [c.219]

При исследовании амплитудных и частотных характеристик тазового лазера непрерывного действия можно воспользоваться методом измерений, который также пригоден и для наблюдения преобразования мод при прохождении через оптические системы. Он основан на применении сканирующего интерферометра для анализа излучения лазера, генерация в котором происходит одновременно на многих угловых модах [31. [c.392]

Наконец, в гл. 9 излагается полуклассическая теория регистрации света, которая иллюстрируется на примере анализа ограничений для чувствительности амплитудной интерферометрии, интерферометрии интенсивностей и звездной спекл-интер-ферометрии. [c.17]

Рассмотрим два различных подхода к измерению параметров ннтерферограмм. В данном пункте мы рассмотрим метод, который можно называть амплитудной интерферометрией или методом корреляции до фоторегистрацин . Такой метод используется, например, в звездном интерферометре Майкельсона. Вообще говоря, в гл. 7 мы отмечали, что любую систему, формирующую изображения путем непосредственной фокусировки света на фотоприемнике, можно рассматривать как пн-терферометрическую систему каждую фурье-компоненту изображения можно представить себе как суперпозицию множе- [c.462]

Пусть параметр вырождения света равен 10 , основной интервал счета то=10 с, а отношение сигнала к шуму должно быть равно 10 (как и в предыдущем примере). Требуемое время измерения теперь зависит от четвертой степени видности. Если вндность иитерферограммы равна единице, то требуемое время измерения в этом случае равно по крайней мере 10 с (и малой доле секунды в случае амплитудного интерферометра). Если же видность иитерферограммы падает до 0,1, то время измерения увеличивается до 10 с, или 28 ч (и остается равным малой доле секунды в случае амплитудного интерферометра). [c.480]

Если чувствительность интерферометра интенсивностей действительно столь мала, то почему он представляет какую-то ценность Дело (частично) в том, что коллекторные апертуры интерферометра интенсивностей могут быть значительно больше, чем у амплитудного интерферометра, и, следовательно, в рассматриваемом случае коллекторной апертурой может быть охвачена большая доля отдельной ячейки когерентности. Наше предположение о том, что параметр вырождения фотоотсчетов одинаков для обоих интерферометров, если используется свет от одного и того же источника, на самом деле неверно. Если апертура коллектора в каком-либо плече интерферометра меньше, чем размер отдельной ячейки когерентности, то параметр вырождения фотоотсчетов на фотоприемнике для этого плеча пропорционален площади этой апертуры [формула (9.3.22)]. Диаметр наибольшего возможного коллектора в интерферометре Майкельсона, работающего в пределах земной атмосферы, равен 10 см (или, может быть, несколько меньше) большие размеры апертуры приводят к потере видности вследствие того, что в процессе измерения участвует более одной атмосферной ячейки когерентности. В интерферометре же интенсивностей, который нечувствителен к атмосферным искажениям фазы света, достигающего фотоприемник, могут быть использованы коллекторные апертуры значительно больших размеров, чем указанные выше. Например, интерферометр интенсивностей в Наррабри в Австралии имеет коллекторы диаметром 7 м. Таким образом, эффективный параметр вырождения фотоотсчетов регистрируемого света оказывается для этого интерферометра интенсивностей приблизительно в 70 раз больше, чем для сравнимого амплитудного интерферометра. [c.481]

Анализ амплитудной интерферометрии и интерферометрии интенсивностей, проведенный в предыдущих параграфах, был основан на использовании дискретных моделей процесса фоторегистрации. Под этим мы подразумеваем, что при анализе амплитудной интерферометрии предполагался дискретный набор малых фотоприемииков, каждый из которых дает один элемент вектора числа фотоотсчетов. Предполагалось, что фотоприемники в интерферометрах интенсивностей включаются в дискретных интервалах времени и каждый из них дает дискретную последовательность фотоотсчетов для дальнейшей обработки. Читатель может оценить достоинства этого метода, ознакомившись здесь с другим методом анализа, в котором используется пространственно-непрерывная модель процесса фоторегистрации. [c.483]

В практических схемах интерферометров основным способом получения двух пространственно разделенных когерентных пучков света является способ амплитудного деления волны от одного источника света при помощи плоскопараллельных стеклянных пластин. В практике газодинамических исследований наибольщее распространение получила схема интерферометра Цендера — Маха. В качестве источника света в этом интерферометре используются лампы накаливания или газоразрядные лампы. Ввиду ограниченной когерентности таких источников света возникают трудности при юстировке и наладке интерферометров. К качеству смотровых окон в таких приборах предъявляются особо жесткие требования. Кроме того, они имеют сложную конструкцию и малую разность хода лучей. [c.223]

Существует много способов М. с. на основе физ. аффектов (алектрооптический, магнитооптический, упругооптический и др.), возникающих при распространении света в разл. средах. Для такой М. с. применяют управляемый двулучепреломляющий элемент из материала, обладающего естественной или наведённой анизотропией. Внеш. управляющее поле (напр., электрическое или поле упругих напряжений) приводит к изменению оптич. характеристик среды. В широко распространённых модуляторах на основе Покпельса эффекта фазовый сдвиг между обыкновенным и необыкновенным лучами линейно зависит от величины напряжённости электрич. ноля, а в модуляторах на основе Керра эффекта — зависимость квадратичная. Для получения амплитудной М. с. электрооптич. вещество обычно помещают между скрещенными поляризаторами. Важным свойством электрооптич. эффекта является его малая инерционность, позволяющая осуществлять М, с. вплоть до частот 10 Гц. В электрооптич. модуляторах ослабление модулирующего сигнала не зависит от интенсивности модулируемого света, и потому для увеличения глубины модуляции используют многократное прохождение света через один и тот же модулирующий кристалл. Примером может служить модулятор на основе интерферометра Фабри — Перо, заполненного электрооптич. средой. [c.184]

Появление лазеров вызвало интенсивное развитие методов внутр. М, с., основанных на управлении когерентным излучением за счёт изменения параметров лазера. При этом мы. устройства, применяемые как внеш. модуляторы, номещаются внутри оптического резонатора лазера. Используя разл. способы внутр. модуляции, получают любой вид М. с. амплитудный, частотный, фазовый и поляризационный. Частотой излучения лазера управляют, изменяя добротность оптич. резонатора лазера, напр. менян оптич. длину резонатора. С этой целью одно из зеркал резонатора закрепляют либо на магнитострикционном стержне (см. Магнитострикционный преобразователь), либо на пьезоэлементе и изменяют длину резонатора синхронно с модулирующим напряжением. Тот же эффект достигается путём изменения показателя преломления среды, заполняющей резонатор, для чего используется электрооптич. кристалл. Частотную модуляцию излучения лазера можно получить также при наложении на активную среду магн. или электрич. полей (см. Зеемана эффект, Штарка эффект), под действием К-рых происходит расщепление и смещение рабочих уровней атомов, ответственных за генерацию когерентного излучения. Изменяя величину коэф. усиления, получают амплитудную модуляцию излучения лазера. Для этого воздействуют на разность населённостей активной среды, либо изменяя мощность её возбуждения, либо используя всцомогат. возбуждение, приводящее к-перераспределению населённостей. Амплитудная модуляция излучения может быть получена и при помощи модуляции тока разряда газовых или полупроводниковых лазеров, работающих в непрерывном режиме. Одним из методов управления когерентным излучением является модуляция величины обратной связи лазера, т. е. коэф. отражения зеркал резонатора. С этой целью используют резонатор, одно из зеркал к-рого вращается с большой скоростью, и потому условия генерации выполняются лить в короткие промежутки времени. Вместо зеркал часто используют вращающуюся призму полного внутр. отражения. Изменение величины обратной связи можно получить, заменяя одно из зеркал на систему зеркал, образующих интерферометр Фабри — Перо. Коэф. отражения такого резонатора зависит от расстояния между зеркалами, изменяя к-рое можно модулировать интенсивность излучения и получать т. н. гигантские импульсы, мощность излучения в к-рых существенно превосходит мощность непрерывной генерации. Наконец, излучение лазеров также модулируют, изменяя добротность оптич. резонатора путем введения потерь, величина к-рых управляется внеш. сигналом. Для этого используют модуляторы на основе элек- [c.184]

Так же как и в обычной оптике, различают НИ с пространственным и амплитудным делениями волнового фронта (см. Интерферометры). В интерферометрах с пространств, делением волнового фронта исходный пучок с волновым фронтом и> делится на 2 фрагмента И х и (рис. 1, а). Интерфереыц. картину можно реги- [c.272]

Рис. 1, Схематическое изображение нейтронных интерферометров с Еространственньш (а) и амплитудным (б) делением волнового фронта.

СИСАМ (спектрометр интерференционный с селективной амплитудной модуляцией) — спектральный прибор, построенный на основе двухлучевого интерферометра Майкельсона, в к-ром концевые зеркала заменены синхронно поворачивающимися дифракц. решётками и введён модулятор но оптич. разности хода. См. Спектральные приборы. [c.534]

Свсаи — спектрометр интерференционный с селективной амплитудной модуляцией — строится на основе двухлучевого интерферометра (рис. 5), в к-ром зер- [c.614]

Обычно в Ф.-с. образец размещается в исследуемом световом пучке до или после интерферометра, исследуетси отражённый или пропущенный образцом световой пучок. Однако образец может быть размещён и в одном из плеч интерферометра. В этом случае после обратного комплексного фурье-преобразования зарегистрированной интерфб j рограммы получают комплексно-сопряжённую амплитуду отражения (пропускания) образца, умноженную на спектр источника излучения. Такой Ф.-с. наз. амплитудно-фазовым, он применяется для точного определения спектров оптич. постоянных веществ. [c.390]

Степень повышения контраста изображений, как говорилось выше, зависит от нелинейности и крутизны модуляционной характеристики оптической Среды. В этой связи представляет интерес также использование дополнительушх элементов, обостряющих Эту нелинейность, например интерферометра Фабри—Перо. В таком случае появляется возможность модуляции света в И-сто фазовой ячейке, помещенной в интерферометр, а это снижает потери по отношению к амплитудной модуляции, реализуемой с помощью поляризационных элементов на основе изменения двулучепреломления или опшческой активноста модулирующей Среды. [c.223]

ИФП от независимых первичных цугов. Интерференция же возможна только между вторичными цугами, образовавшимися при амплитудном делении в интерферометре одного и того же первичного цуга. В соответствии с вышесказанным можно обобш,ить предложенные выше формулы для распределения энергии прошедшего через ИФП света (при достаточно большом времени регистрации) на случай, когда длины цугов непостоянны [c.100]

Управление шириной линии. Помещая в основной резонатор дополнительные отражающие поверхности, можно отселектировать большинство аксиальных мод. Если между зеркалами резонатора поместить интерферометр Фабри — Перо, то это вызовет сильную амплитудную модуляцию близко расположенных друг к другу пиков отражения основного лазерного излучения, что в свою очередь будет препятствовать достижению порога генерации для большинства мод. [c.281]

Дважды экспонированный на одной пластинке тест-объект восстанавливается как два независимых волновых фронта, и, таким образом, одна голограмма после восстановления может действовать как полный интерферометр. Многократное экспонирование голограммы дает гот же эффект, что и двойное, с той лишь разницей, что в первом случае экспозиция синхронизуется с временными изменениями изучаемого объекта. В частности, если стробоскопический голографический интерферометр синхронизован с периодом вибраций тест-объекта, то при этом на кадрах наблюдаются амплитудные значения сдвига для данного типа вибрации, если период и фаза стробирующего импульса выбраны так, что экспозиции приходятся на максимум и нуль цикла вибрации. Многократное экспонирование с переменной фазой действует так же, как и многолучевая интерферометрическая схема, в которой различные вклады суммируются с разными фазами, а результат представляет собой среднеквадратичное значение этих сумм. В этом примере интенсивность полос интерференционной картины является функцией среднего фазового изменения на голограмме за время экспозиции. Если эти фазовые изменения случайны и некоррелированы, то голограмма не получается. Коррелированные фазовые изменения, например создаваемые синусоидальным или линейным движением объекта во время экспозиции, приводят к интерференционным картинам, которые можно предсказывать [24, 44]. При этом восстановленное с голограммы изображение, вообще говоря, является функцией временной когерентности света и может быть использовано как мера этой когерентности. [c.509]

Наряду с классической схемой спектрометра Фабри-Перо в последнее время предложен ряд новых схем и методов, среди которых представляют интерес методы, использующие частотную или амплитудную модуляции [1601. Метод частотной модуляции основан на представлении светового потока, выходящего из интерферометра, как Суммы двух частей, одна из которых выражается преобрааованием Фурье спектра источника, а другая является постоянной величиной и не зависит от разности хода в интерферометре. Изменение разности хода приводит к изменению первой части светового потока. Нахождение преобразования Фурье этой функции по косинусу дает искомый спектр, т. е. распределение [c.6]

В зависимости от настройки многолучевого интерферометра можно различать два метода его использоваггия фазовый и амплитудный. [c.196]

При измерении интенсивности интерференционного поля, близкой к половинной интенсивности, весьма малые вариации разности фаз световой волны приводят к значительному изменению интенсивности в интерференционных полосах — фазовый метод. Именно этот метод рассматривался до сих пор. Если же интерферометр отъюстировать таким образом, чтобы интенсивность поля интерференции имела максимальное значение, то Чувствительность интерферометра к обнаружению малых разностей фаз будет минимальной. В то же время езначигельные амплитудные изменения будут вызывать существенное изменение интенсивности — амплитудный метод. [c.196]

Рассмотрим амплитудный метод на примере определения концентрации частиц в атомном цучке натрия (70]. Обозначим через /о интегральную интенсивность света, прошедшего через интерферометр, при отсутствии поглощения. Если — интенсивность света. Приходящаяся ка единицу частоты, то справедливо соотношение [c.196]

Важнейший прогресс в методах оптической фильтрации, а также в интерферометрии был достигнут в 1965 г. Габором, Строуком и др. [5] (разд. 9 настоящей главы), которые доказали, что сложение комплексных амплитуд можно осуществить в самом изображении. Изображение в этом случае формируется путем последовательного наложения на одну и ту же голограмму интенсивностей нескольких голограмм. Каждая из этих голограмм содержит дифракционную картину изображения, комплексная амплитуда которого участвует в операции амплитудного сложения. В противоположность корреляционной фильтрации схему Габора — Строука можно назвать методом синтеза оптических изображений (разд. 9). [c.94]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...