Способ измерения радиуса кривизны фазового фронта пучка электромагнитного излучения

Способ измерения радиуса кривизны фазового фронта пучка электромагнитного излучения

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

СПОСбБ ИЗМЕРЕНИЯ РАДИУСА КРИВИЗНЫ ФАЗОВОГО ФРОНТА ПУЧКА ЭЛЕК ТРОМАГНИТНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ, включающий пропускание пучка через периодическую дифракционную структуру, регистрацию дифракционной картины и определение по параметрам этой картины искомого радиуса кривизны, отличающийся тем, что,1с целью сокращеннл времени измерения, дифракционную картину регистрируют в плоскости мультиплицированного изображения данной структуры по отношению к падению на нее плоской волны , определяют на одном периоде . упомянутой картины отношение максимальной интенсивности поля в области расположения искаженной тени к минимальной интенсивности поля в области неискаженной тени, по которому из калибровочной кривой находят модуль искомого радиуса кривизны, фиксируют взаимное расположение указанных теней по отношению к калибровочной метке и по нему определяют сл знак радиуса кривизны фазового фронОд Од та :исследуемого пучка излучения. 1ч:)

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

4(51) Н Ol S 3/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3673108/24-25 (22) 14.12.83 (46) 30.04.85. Бюл. И 16 (72) В. А. Епишин, В. Я. Заславский, М. В. Неофитный и С. С. Пржевский (71) Харьковский ордена Трудового

Красного Знамени и ордена Дружбы

Народов государственный университет им. A. М. Горького (53} 535.24(088.8 ) (56) 1. К, Patorski "Heasurement of

the чаче-front curvature of sma1.

diaineter laser beams using the Fourier imaging phenomenon" "Dptics

and Laser technology ч. 11, Р 2, 1979, р. 91-94.

2. Коряковский А. С.,Марченко В.М.

Интерферометрия оптических неоднородностей активных сред лазеров на основе эффекта Тальбота — "Квантова электроника", Т. 7, 1980 И .5, с. 1048-1057 (прототип ).

„„SU„Ä 1153372 А (54) (57 ) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ РАДИУСА

КРИВИЗНЫ ФАЗОВОГО ФРОНТА ПУЧКА ЭЛЕК

ТРОМАГНИТНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ, включающий пропускание пучка через периодическую дифракционную структуру, регистрацию дифракционной картины и определение по параметрам этой картины искомого радиуса кривизны, о т— л и ч а ю шийся тем, что, с целью сокращения времени измерения, дифракционную картину регистрируют в плоскости мультиплицированного иэображения данной структуры IIO от" ношению к падению на нее плоской волны, определяют на одном периоде упомянутой картины отношение максимальной интенсивности поля в области расположения искаженной тени к минимальной интенсивности поля в области неискаженной тени, по которому из калибррвочной кривой находят модуль искомого радиуса кривизны, фиксируют взаимное расположение указанных теней по отношению к калибровочной метке и по нему определяют знак радиуса кривизны фазового фронта исследуемого пучка излучения.

115ЗЗ72!

Изобретение относится к способам измерения кривизны фазового фронта пучков электромагнитного излучения и может использоваться в квантовой электронике при проведении оптических исследований.

Известен способ определения криВоН фазового фронта пучка электромагнитного излучения. Согласно этому способу пучок пропускают через периодический транспарант, затем регистрируют период дифракционной картины в плоскостях саморепродукции, удаленных от транспаранта на расстояния 2,„ = шТ /Л где 3 — длина волны излученйя,,Т вЂ” период транспаранта, m = 3 2„ 3,.... По отклонению периода дифракционной картины от периода тран спаранта определяют радиус кривизны фазового фронта $3).

Данный способ измерений применим для исследования импульсных волновых пучков, однако обладает невысокой чувствительностью и требует больших затрат времени на микроскопическую 25 обработку дифракционных изображений.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является способ измерения радиуса кривизны фазового фронта пучка электромагнитного излучения, включающий пропускание пучка через периодическую дифракционную структуру, регистрацию дифракционной картины и определение по параметрам этой картины искомого радиуса кривиз35 ны.

Согласно этому способу пучок про пускают через периодическую дифракционную структуру, затем определяют местоположение плоскости саморепродукции укаэанной структуры и ее смещение относительно плоскости саморепродукции, наблюдаемой при падении пучка с плоским фазовым фронтом. По смещению плоскости саморепродукции определяют кривизну фазового фронта, Направление искривления фазового фронта определяют по тому дальше, или ближе плоскости эталонной саморепродукции смещается плоскость мак- 5О симального контраста изображения (23.

Недостаток прототипа — большая затрата времени на проведение измерений, вызванная тем, что в процессе измерений необходимо определить смещение, плоскости саморепродукции.

Целью изобретения является сокра» щение времени измерения.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу измерения радиуса кривизны фазового фронта пучка электромагнитного излучения, включающему пропускание пучка через редкую периодическую дифракционную структуру, регистрацию дифракционной картины и определение по параметрам этой картины искомого радиуса кривизны, дифракционную картину регистрируют в плоскости мультиплицированного изображения данной структуры по отношению к падению на нее плоской волны, определяют на одном периоде упомянутой картины отношение максимальной интенсивности поля в "области расположения искаженной тени к минимальной интенсивности поля в области неискаженной тени, по которому из калибровочной кривой находя" модуль искомого радиуса кривизны, фиксируют взаимное расположение указанных теней по отношению к калибровочной метке и по нему определяют знак радиуса кривизны фазового фронта исследуемого пучка излучения, 8 основу способа положен тот факт, что прп падении па редкую периодическую дифракционную структуру пучка излучения в плоскостях, удаленных от структуры на расстояния

L =- Т р/3, где р — несократимая правильная дробь, Л вЂ” длина волны излучения, возникают мультиплицированные изображения дифракционной структуры.

Б случае отличия фазового фронта падающего лучка от плоского происходит качественное изменение картины мультиплицированного изображения, заключающееся в появлении искаженной, раздвоенной тени между контрастными поло с-.".ми.

На фиг. 1 представлена микроденситограмма распределения оптической плотности; на фиг. 2 — вариант технической реализации предложенного способа.

Нормировка на микроденситограмме произведена на максимальную величину оптической плотности в картине дифракционного изображения сетки.

Искаженные тени, как видно из фиг. 1, расположены при этом напротив перегapoöñê дифракционной структуры. Уровень интенсивности всплеска поля в области искаженной тени (дан1 ная область иа микроденситограмме ограничена пунктирной липиеп 3по от1ношению к минимальному уровню интен3 11533 сивности наиболее контрастной тени зависит от степени искривления фазо-, вого фронта пучка. Установленная зависимость контраста всплеска в области искаженной тени мультиплицированного изображения позволяет оценить радиус кривизны фазового фронта.

Конкретный график зависимости отношения вышеуказанных интенсивностей поля от кривизны фронта получаем 10 предварительной калйбровкой решетки пучком излучения с различным значением радиуса кривизны.

Расположение наиболее контрастных полос (теней ) в мультиплицированных изображениях зависит от направления искривления фазового фронта. В случае расходящегося пучка вышеупомянутые тени наблюдаются со сдвигом на

Т/2, где Т вЂ” период структуры, относительно центра перегородок, в случае же сходящегося пучка наиболее контрастные тени наблюдаются напротив перегородок. Обязательным условием для реализации способа является регистра- 5 ция дифракционнай картины в плоскости мультиплицированного, а не саморепродуцированного изображения "дифракционной структуры, так как в плоскости саморепродукции при заданном искривлении фазового фронта не появляются искаженные тени, а происходит лишь изменение контраста изображения.

Схема технической реализации одного из вариантов по предложенному способу для оптического диапазонаприприведена на фиг. 2. Исследуемый пучок 1 света направляют на редкую периодическую сетку 2 с отношением ширины перегородок к периоду равным

5x10 . Перегородки сетки при этом бы-2. 40 ли нанесены методом фотолитографии

72 4 на прозрачную поверхность. Экспериментальное определение зависимости контраста всплеска в области искаженной тени мультиплицированного иэображения от искажения фазового фронта производилось с помощью эталонного излучения. Картина мультиплицированного изображения дифракцнонной структуры в плоскости 3 наблюдения,.удаленной на расстояние Ь

= Т /2, регистрировалась на фотопленй ку. Фотометрирование дифракционной картины производилось с помощью мик— роденситометра, характерный отрезок полученной микроденситограммы и показан на фиг, 1. Радиус кривизны определяют по отношению уровня интенсивности максимального всплеска в области искаженной тени (на микроденситограмме данная область ограничена штриховой линией к минимальному уровню интенсивности неискаженной тени.

Уровни оптической плотности в области искаженной тени и контрастной тени показаны на фиг, 1 стрелками. Неискаженные тени сдвинуты относительно перегородок дифракционной структуры на Т/2, что дает возможность сделать заключение о том, что пучок был расходящимся. Для определения кривизны фазового фронта по данному способу лучше выбирать для анализа период, расположенный в центре дифракционной картины.

Б предложенном способе измерений отпадает необходимость в определении периода или смещения плоскости максимального контраста саморепродуцированного изображения дифракционной струк туры, что позволяет примерно в два раза сократить время измерений.

f153372

E(ee)

Йл. 2 щцщцц Заказ 2514/42 Тираж бЗЙ Поцинсное фущу@д QQQ Дур@Ц3 3,УИХОрОД,. g_#_t HpQGKT23By 4