Тот факт, что функция когерентности подчиняется волновому уравнению, позволяет рассчитывать на разработку аналога интерференционных измерений, в котором функция временной когерентности  играет роль эффективной длины волны [Власов Н.Г. и др., 1986].
Обратимся к принципиальной оптической схеме, показанной на рисунке. Квазиточечный источник 1 немонохроматического излучения освещает дифракционную решетку 2 и непрозрачный экран 3, отсекающий прошедшее мимо излучение. Дифракционная решетка отображается объективом 4 в положение 3 таким образом, что используются только плюс-минус первые порядки дифракции, а остальные задерживаются непрозрачным экраном 5. Исследуемый фазовый объект 6 вводится в один из первых порядков дифракции, и в плоскости изображения записывается голограмма этого объекта. Пусть длина когерентности примерно равна максимальному изменению  оптического пути по объекту. При записи голограммы прозрачного объекта для тех его участков, для которых  , видность интерференционных полос, составляющих микроструктуру голограммы, равна кулю, и они не записываются. Следовательно, при восстановлении изображения эти участки наблюдаются как темные. Другие участки объекта, для которых  , записываются с единичным контрастом и восстанавливаются как яркие. Для промежуточного случая амплитудное пропускание голограммы пропорционально  и восстанавливается соответственно полутоновое изображение, пространственное распределение интенсивности по которому пропорционально  .
Отметим, что требуемую длину когерентности можно установить, регулируя эффективный диапазон длин волн освещающего излучения за счет выбора полосы пропускания светофильтра, сенсибилизации регистрирующей среды, либо типом источника излучения. Так. для белого света и спектроскопических фотоэмульсий  мкм. для топографических фотоэмульсий, сенсибилизированных на определенную длину волны,  мкм, для ртутных ламп со светофильтром lk равна нескольким десяткам микрометров, для лазеров от нескольких миллиметров до метров. Таким образом, по сравнению с интерферометрией данный метод обладает большим диапазоном измерений, несколько уступая ей по чувствительности.
Пусть теперь источник излучения на рисунке заменен на другой, протяженный и квазимонохроматический [Власов Н.Г., Штанько Л.Е., 1994]. Его можно получить, например, вращая матовое стекло, освещенное лазерным излучением. Если в исследуемом объекте имеются области, с градиентом показателя преломления, то освещающее излучение, прошедшее эту область, из-за рефракции смещается в плоскости регистрирующей среды на величину  , где  - угол рефракции, l - расстояние от объекта до голограммы. Пусть максимальный угол рефракции  будет таким, что максимальное линейное смещение rmax прошедшего излучения равно радиусу R области пространственной когерентности. Это всегда можно сделать, имея априорную информацию об исследуемом объекте и подбирая угловые размеры освещающего источника, которые и определяют размер области когерентности [Борн М., Вольф Э., 1970].
Для тех участков объекта, для которых r = rmax интерференционных полос равно нулю, голограмма не записывается, и при восстановлении изображения они наблюдаются как темные. Участки, для которых r=0, записываются с единичным контрастом и при восстановлении наблюдаются как светлые. Для промежуточных случаев восстанавливается полутоновое изображение.
В данном методе так же, как и в классическом теневом методе, измеряется пространственное распределение углов рефракции по исследуемому объекту. Однако в теневом методе увеличение чувствительности достигается уменьшением эффективного размера освещающего источника, что в свою очередь уменьшает освещенность в плоскости изображения, ограничивая предельную чувствительность. В данном методе, напротив, увеличение размеров источника приводит к уменьшению области пространственной когерентности и соответственно к увеличению чувствительности. Кроме того, снижаются требования к оптическим элементам, входящим в измерительную схему.
Назад | Вперед
Написать комментарий
|
