Способ определения параметров поля в пучке электромагнитного излучения

 

Изобретение относится к области интерферометрических измерений и может быть использовано для измерения параметров волновых фронтов электромагнитного излучения. Цель изобретения - расширение -функциональных возможностей за счет одновременного определения фазы и амплитуды поля. При осуществлении способа определения параметров поля в пучке электромагнитного иэлучения выделяют из исследуемого пучка N когерентных.пучков , например, с помощью непрозрачного экрана с отверстиями. Каждым из пучков освещают периодический амплитудный транспарант. В пространстве за транспарантом образуются интерференционные картины, представляющие собой в фиксированных плоскостях саморепродуцированные размноженные с коэффициентом 2N-1 изображения транспаранта . Размеры и расположение элементарных ячеек транспаранта таково, что размноженные изображения не перекрываются , а элементарные иэображе-. ния от каждого из пучков когерентно складываются. Параметры поля в пучке электромагнитного излучения определяют по результатам измерения интенсивности 2N-1 элементарных изображений периодически повторяющихся ячеек транспаранта. 1 ил. а 1 (П с 00 о: со СлЭ 00 .„л.

СООЭ СОВЕ ТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН

<191 111>

Ai (5115 С 01 .1 9/О?

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЭОБРЕТЕНИЙ ИОТНРЫТИЙ (46) ?3.09.91. Г)юл. 1:" 35 (21) 3974741/25 (22) 04. 10. 85 (71) Ленинградский институт точной механики и оптики с (72) А.П.Смирнов (53) 535.8(088.8) (56),1.0р .Soc.Àø. 1984, v. А1, У 1, р, 35-39..

ЖТФ, 1981, т, 51, В 7, с. 14321438. (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ

ПОЛЯ В ПУЧКЕ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ (57) Изобретение относится к области интерферометрических измерений и может быть использовано для измерения параметров волновых фронтов электромагнитного излучения. Цель изобретения — расширение функциональных возможностей за счет одновременного определения фазы и амплитуды поля. При осуществлении способа определения параметров поля в пучке элакт" ромагнитного излучения выделяют из исследуемого пучка И когерентных пучков, например, с помощью непрозрачного экрана с отверстиями. Каждым из пучков освещают периодический амплитудный транспарант. В пространстве эа транспарантом образуются интерференционные картины, представляющие собой в фиксированных плоскостях саморепродуцированные размноженные с коэффициентом 2N-1 изображения транспаранта. Размеры и расположение элементарных ячеек транспаранта таково, что размноженные изображения не перекрываются, а элементарные изображе-. tния от каждого из пучков когерентно складываются. Параметры поля в пучке электромагнитного излучения определяют по результатам измерения интенсивности 2N-1 элементарных иэображений периодически повторяющихся ячеек транспаранта. 1 ил.

1363938

Изобретение относится к области интерферометрических измерений и может использоваться для измерения параметров волновых фронтов электромаг5 нитного излучения.

Целью изобретения является расши рение функциональных возможностей за счет одновременного определения фазы и амплитуды поля. 10

Сущность предлагаемого способа заключается в следующем. Выделяют из исследуемого пучка N когерентных пучков, например, с помощЬю непрозрачного экрана с отверстиями. Каждый из лучков служит источником освещения периодического амплитудного транспаранта,. От каждого из источников в пространстве за транспарантом (в зо" не дифракции Френеля) образуются интерференционные картины, представляющие собой в фиксированных плоскостях саморепродуцированные размноженные изображения транспаранта.

В рамках теории линейных систем, 25 опираюшейся на параболическое приближение волновых фронтов в дифракционном интеграле Рэлея-Зоммерфельда, амплитуда элементарного размноженного изображения с номерами и,, па 30 вдоль направлений базисных векторов периодического транспаранта от источника с номером. k, k=1,2,...,N, можно записать в виде

Вп „(Х,Х )=А, fS„(X,,Õ Щ(Х,,Х )Ф ХА

)) и х) п (4) вается на четыре центросимметричные или четыре центросимметричные и две

40 зеркально симметричные группы коэффициентов. Учитывая эти свойства, нетрудно выбрать систему источников таким образом, что линейная независимость коэффициентов уравнений (2)

4r будет обеспечена, а вместе с этим разрешимость системы уравнений (2) относительно N неизвестных амплитуд и N-I неизвестных разностей фаз Н пучков, выделенных из исследуемого к0 пучка.

На чертеже показано устройство, реализующее предлагаемый способ °

Устройство содержит непрозрачный экран 1 с двумя отверстиями, периоди5 ческий транспарант 2, представляющий собой полосовую амплитудную решетку, диафрагму 3 с тремя щелями, стекловолоконный блок 4 разводки оптического сигнала, фотоприемные устройстгде А„ - комплексная амплитуда источника; (Х„Х ) - функция амплитудного пропускания элементарной ячейки транспаранта;

Б(Х„Х ) - функция источника, характеризующая его форйу и раз,меры;

Ь(Х„Х ) - импульсный отклик транспаранта учитывающий его раз« меры и влияние свободного пространства как фильтра низких частот;

С„ „ — комплексная амплитуда элеЪ, 11t ментарного изображения в условиях бесконечной апертуры транспаранта и точечных источников освещения с единичной амплитудой.

Размеры источников и элементарных ячеек транспаранта таковы, что размноженные изображения не перекрываются, а расположение источников таково, что изображения от каждого нэ них смещены одно относительно другого на целое число периодов размноженного иэображения, но не кратное 2N-1, вдоль направлений базисных векторов. транспараита (обозначим эти числа как

1<(k) и 1 (k). Этим достигается кагерентное сложение элементарных изображений от каждого источника. Интенсивность изображения элементарной ячейки с номерами и, и и в этом случае равна

1 где ()(, — постоянная, характеРизующая отклик. системы; Ч вЂ” множество 2N"1 пар целых чисел, определяемое расположением источников. Линейная независимость коэффициентов в уравнениях (2) .может быть обеспечена вследствие свойств симметрии коэффициентов Сд д

Вследствие соотношений

С п (3) С„„

Матрица коэффициентов C д раэби136 1 18!

1

3 (6) где а, a> — ампли уды поля;

10 — разность фаз поля в отверстиях экрана 1.

Решение системы имеет вид (7) 15 3 а =-(I +I -I )+ ьл 2 2 3 (8) 7р

z -z о Н 1

20 где р — период транспаранта;

Ъ вЂ” длина волны освещения.

Точная установка диафрагмы осуществляется с помощью юстировочной подвижки

10 при наблюдении в микроскоп 9 раз- 25 множенного иэображения транспаранта, отраженного полупрозрачным зеркалом 8 в поле зрения микроскопа. По измерениям амплитуды и фазы эталонного сигнала определяют отклик системы . Ис- 30 следуемый пучок, пройдя экран транспарант 2 и диафрагму 3, по блоку разводки 4 попадает на вход фотоприемных устройств, измеряющих интенсивность поля в пределах щелевых диафрагм, наведенных на соответствующие размноженные изображения полос транспаранта соответственно I<, I и I>.

В блоке 6 осуществляется решение системы уравнений (2), сводящейея для

40 данного варианта реализации способа ,ic системе ва 5, блок 6 операционных усилителей и вычислительной электроники, индикаторное устройство 7, юстировочное откидывающее полупрозрачное зеркало 8, микроскоп 9 и устройство подвижки 1Î.

Устройство работает следующим образом. Экран 1 освещают эталонной электромагнитной волной с известными параметрами, транспарант 2 и диафрагму 3 устанавливают в положения, обеспечивающие трехкратное размножение изображения транспаранта. Расстояния

Ед и 2 „ соответственно от экрана 1 и диафрагмы 3 до транспаранта 2 подбирают так, чтобы (/

a, +a, +2а, а,соз (ц — -)

l а +а +2а, à cos ((f + -) 1 =- а +а +2а à cos(g

3

Т! I2 (g =arctg

PP3(2I>-I,-т,)

Величины а,, а, и lf рассчитываютcR в блоке 6 и поступают на индикаторное устройство 7.

Ф о р м у л а и з о б р е т е н и я

Способ определения параметров поля в пучке электромагнитного излучения, включающий освещение периодического амплитудного транспаранта исследуемым пучком и регистрацию саморепродуцированного изображения транспаранта, по измеренным параметрам которого судят о параметрах поля, о тл и ч а ю шийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей за счет одновременного определения фазы и амплитуды поля, предварительно исследуемый пучок делят на

N когерентных пучков, регистрируют размноженные с коэффициентом 2Н-1 иэображения транспаранта и измеряют интенсинносги 2N 1 соответствующих элементарных изобрах1ений периодически повторяющихся ячеек транспаранта.

1363938

Составитель В.Рандошкин

Редактор Т.Рыбалова Техред М.Ходанич .Корректор С Черни

Тира " Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д.:4/5

Заказ 3728

Производственно-полиграфическое предприятие, r.Óàrîðîä, ул.Проектная, 4