Прикладная голография. Техника голографического эксперимента. (Лекция 7) презентация

ПРИКЛАДНАЯ ГОЛОГРАФИЯ лектор: О.В. Андреева

Техника голографического эксперимента

Техника голографического эксперимента Регистрация голограммы – процесс физического взаимодействия излучения с регистрирующей средой, в результате которого пространственное распределение интенсивности в регистрируемой интерференционной картине преобразуется в соответствующее распределение каких-либо параметров среды. Для регистрации голограммы необходимы Установка Источник излучения Регистрирующая среда

Голографическая установка - Комплекс устройств, источников и приемников излучения, оптико-механических узлов и элементов, предназначенный для регистрации голограмм и измерения их параметров. Включает: Источник когерентного излучения Голографическую схему – оптическую часть установки Устройства защиты от вибраций и воздушных потоков

Обеспечение механической стабильности голографической схемы

Источник когерентного излучения Основные параметры Режим излучения (непрерывный, импульсный, импульсно-периодический) Длина волны излучения Спектральный состав излучения Когерентность излучения Поляризация излучения Расходимость излучения Стабильность параметров во времени

Основные параметры лазеров Режим излучения Длина волны излучения Когерентность излучения - используют одномодовый режим (генерируется одна мода излучения, которая может содержать несколько частот) и одночастотный. Для получения голограмм применяют лазеры с высокой степенью временной когерентности (длина когерентности – десятки см). Поляризация излучения – для регистрации голограмм наиболее предпочтительным является линейно-поляризованное излучение, в котором колебания вектора Е происходят перпендикулярно поверхности оптического стола, на котором расположена голографическая схема. Расходимость излучения – коллимированный пучок, в котором все лучи параллельны друг другу с высокой степенью точности, предпочтителен при создании интерференционной картины с заданными параметрами.

Эксплутационные характеристики Мощность излучения Стабильность параметров излучения Габариты Ресурс Потребляемая мощность Необходимость дополнительного энерго- и водо-обеспечения Влияние на окружающую среду

Лазеры, используемые при выполнении лабораторных работ по голографии Запись изобразительных голограмм Газовый лазер на основе смеси газов гелия и неона – 632,8 нм Полупроводниковый лазер KLM-650 – 655 нм Запись голограммных элементов Газовый лазер (ионный) на основе газа аргона – 488 нм Измерение параметров Полупроводниковый лазер KLM-650 – 655 нм

Характеристики излучения-спектральный состав Спектр полосы усиления (ширина спектральной линии) Спектр частот собственных мод резонатора Спектр генерации лазера Одномодовый лазер работает в режиме генерации отдельной продольной моды

Голографическая схема – основные оптические элементы

Голографическая схема Состоит из узлов и элементов, размещаемых на жестком основании (плите): Источник излучения Устройство деления пучка Затворы Устройства фильтрации лазерных пучков Поворотные зеркала и призмы Расширители пучков Диффузоры Узлы крепления объектов Узлы крепления регистрирующей среды

Устройство деления пучка (Beamsplitter) По волновому фронту – призмы, зеркала По амплитуде – полупрозрачные зеркала, светоделительные кубики, поляризационноые устройства, объемная голограмма-решетка

Деление лазерного пучка (после расширения пучка) – по амплитуде (1), по волновому фронту (2)

Устройства для амплитудного деления пучков

Светоделительный кубик обеспечивает Снижение потерь на отражение за счет перепендикулярного падения пучка на поверхность Устойчивость к повреждениям Неизменность угла между пучками (90град) Неизменность соотношения пучков по интенсивности

Поляризационный делитель

Малоугловой делитель лазерного пучка по амплитуде на основе объемной голограммы-решетки

Малоугловой делитель лазерного пучка по амплитуде на основе объемной голограммы-решетки Преимущества: возможность получения двух когерентных пучков с нулевой разностью хода при угле между пучками может иметь заранее заданную величину, причем довольно незначительную, в отличие от устройств на основе кубиков, полупрозрачных зеркал и др. Недостатки: требует определенной точности установки элемента в оптической схеме, Спектральный состав двух пучков может различаться, если угловая селективность используемой голограммы меньше пространственного спектра разделяемого излучения.

Расположение пучков относительно образца

Схема записи голографических решеток с призменным интерферометром (деление пучка по амплитуде)

Устройства для деления фронта световой волны

Схема записи голограмм-решеток с прямоугольной призмой (деление пучка по волновому фронту)

Поляризационные устройства для амплитудного деления световых пучков

Расширение лазерного пучка в голографических схемах

Расширение пучка

Устройство для «чистки» лазерного пучка – фильтрации лазерного излучения

Поляризация лазерного пучка и элементы для изменения направления поляризации

Желательное и нежелательное направления поляризации

Виды поляризации – характеристика направления колебаний электрического вектора Полностью или частично поляризованное излучение Линейно-поляризованное излучение Циркулярно-поляризованное излучение: правокруговая и левокруговая составляющие Эллиптически-поляризованное излучение Основные типы поляризации света: линейная; круговая и эллиптическая

Разность фаз между обыкновенным и необыкновенным лучами Δ = (2πТ/λ)(no – ne) Т– толщина фазовой пластинки λ – длина волны в вакууме (no – ne) – разница показателей преломления При Δ = π обеспечивается изменение направления линейной поляризации Т(no – ne) = λ/2 полуволновая пластинка

Изменение направления вектора поляризации с помощью полуволновой пластинки

Поляризационный делитель

Изменение направления вектора поляризации лазерного пучка с помощью фазовой пластинки (двулучепреломление) с помощью двух прямоугольных призм ???

Прямоугольная призма–многофункциональный элемент голографической схемы