

Оценка чувствительности голографического интерферометра при оптических измерениях
https://doi.org/10.32446/0368-1025it.2023-10-56-62
Аннотация
Рассмотрены интерферометры, применяемые для высокоточных спектроскопических измерений. Обоснован выбор голографического интерферометра, реализующего пространственно-спектральный метод голографической интерферометрии. С помощью данного голографического интерферометра в реальном времени измеряют перемещения фазового центра когерентного светового потока в широком динамическом диапазоне и регистрируют измерительную информацию в цифровом виде. На основе математических соотношений, предложенных авторами в предыдущих публикациях, и по результатам экспериментальных исследований численно оценена чувствительность голографического интерферометра к пространственным перемещениям фазовых центров (точек фокусировки) световых потоков – точечных источников света, формирующих голографическую интерферограмму. Установлена зависимость уровня нормированной интенсивности светового потока в центральной области голографической интерферограммы от перемещения действительного точечного источника света по нормали к плоскости фурье-голограммы. По результатам математического моделирования показано, что чувствительность голографического интерферометра к перемещениям действительного точечного источника света по нормали к плоскости фурье-голограммы зависит от параметров оптической схемы голографического интерферометра при экспонировании голограммы и в процессе измерений. При этом чувствительность голографического интерферометра к указанным перемещениям действительного точечного источника света можно оценить только экспериментально. Предложено повышать чувствительность голографического интерферометра путём использования в его оптической схеме тонкой собирающей линзы. Получено и исследовано математическое соотношение для коэффициента усиления набега фазы светового потока со сферическим волновым фронтом. При известных параметрах тонкой собирающей линзы в оптической схеме по данному соотношению можно численно оценить увеличение чувствительности голографического интерферометра, реализующего пространственно-спектральный метод голографической интерферометрии. Показано, что чувствительность голографического интерферометра к перемещениям мнимого точечного источника света по нормали к плоскости фурье-голограммы в 2,86 раза больше его чувствительности к таким же перемещениям действительного точечного источника света. Установлено, что чувствительность голографического интерферометра с объёмной фурье-голограммой и тонкой собирающей линзой в его конструкции может быть увеличена не менее, чем на порядок по сравнению с чувствительностью известных оптических интерферометров. Результаты оценки чувствительности голографического интерферометра, реализующего пространственно-спектральный метод голографической интерферометрии, к перемещениям точечных источников действительного и мнимого световых потоков, а также полученное соотношение для коэффициента усиления набега фазы светового потока тонкой собирающей линзой будут полезны при высокоточных измерениях линейных и угловых перемещений объектов, а также при построении конструкций фотонных устройств. По итогам исследования на основе голографического интерферометра разработан и изготовлен экспериментальный образец акустоэлектрического преобразователя, который имеет высокую чувствительность в широких динамическом и частотном диапазонах и предназначен для использования при акустической локации беспилотных летательных аппаратов.
Об авторах
А. Г. ПрыгуновДонской государственный технический университет
Россия
Александр Германович Прыгунов - Доцент кафедры "Радиоэлектроника".
Ростов-на-Дону
А. С. Корнев
Россия
Алексей Сергеевич Корнев - Доцент кафедры "Радиоэлектроника"
Ростов-на-Дону
С. В. Лазаренко
Донской государственный технический университет
Россия
Сергей Валерьевич Лазаренко - Заведующий кафедрой "Радиоэлектроника".
Ростов-на-Дону
Список литературы
1. Алексеев В. А., Зельдович Б. Я., Собельман И. И. Чувствительность и разрешающая способность интерферометра Фабри–Перо и спектроскопии оптического смешения // Квантовая электроника. 1975. № 5. С. 1007–1018.
2. Батурин А. С., Дунаев А. Ю., Крутиков В. Н., Морозова С. П. Монохроматический источник излучения на основе суперконтинуум-лазера для измерения спектральной чувствительности приёмников излучения в диапазоне 0,9–1,6 мкм с использованием абсолютного криогенного радиометра // Измерительная техника. 2020. № 11. С. 28–33. https://doi.org/10.32446/0368-1025it.2020-11-28-33
3. Кирилловский В. К., Точилина Т. В. Оптические измерения. Часть 1. Введение и общие вопросы. Точность оптических измерений. СПб.: Университет ИТМО, 2017. 49 с.
4. Гаврилов В. Р., Григорьева И. А., Ивашин Е. А. и др. Государственный первичный эталон единиц радиометрических и спектрорадиометрических величин в диапазоне длин волн от 0,2 до 25,0 мкм ГЭТ 86-2017 // Измерительная техника. 2018. № 10. С. 3–8. https://doi.org/10.32446/0368-1025it.2018-10-3-8
5. Андреев А. Н., Гаврилов Е. В., Ишанин Г. Г., Кирилловский В. К., Прокопенко В. Т., Томский К. А., Шерешев А. Б. Оптические измерения. М.: Университетская книга, 2008. 416 с.
6. Коломийцов Ю. В. Интерферометры. Основы инженерной теории, применение. Л.: Машиностроение, 1976. 296 с.
7. Островский Ю. И., Бутусов М. М., Островская Г. В. Голографическая интерферометрия. М.: Наука, 1977. 336 с. 8. Островская Г. В. Голографическая интерферометрия физических процессов // Журнал технической физики. 2016. № 6. С. 1–16. https://elibrary.ru/xaxmgz
8. Прыгунов А. Г., Сизов В. П., Безуглов Д. А. Метод определения перемещений объектов на основе анализа волновых фронтов оптического поля с использованием эталонных голограмм // Оптика атмосферы и океана. 1995. № 6. С. 826–830. https://www.elibrary.ru/wjrhoz
9. Звездина М. Ю., Прыгунов А. Г., Трепачёв В. В., Прыгунов А. А., Самоделов А. Н. Исследование условий экспонирования эталонной голограммы голографического интерферометра // Физические основы приборостроения. 2012.
10. № 2. С. 65–71. https://doi.org/10.25210/jfop-1202-065071
11. Прыгунов А. Г. Особенности применения объёмных голограмм в фотонных устройствах телекоммуникационных систем // Радиотехника. 2023. № 1. С. 116−125.
12. Зырянов Ю. Т., Федюнин П. А., Белоусов О. А. и др. Антенны: учебное пособие. Тамбов: Издательство ФГБОУ ВПО «ТГТУ», 2014. 128 с.
13. Hu Y. Y., Journal of the Franklin Institute, 1961, vol. 271, pp. 31–39. https://doi.org/10.1016/S0016-0032(61)91013-4
14. Батраков А. С., Бутиков М. М. Лазерные измерительные системы. М.: Радио и связь, 1981. 456 с.
15. Прыгунов А. Г., Зуйков А. П., Лободинов В. С. Голографическая фотонная система фазовой синхронизации в спутниковом радиоканале // Журнал радиоэлектроники: сетевой журнал. 2023. № 9. URL: jre.cplire.ru/jre/sep23/10/text.pdf (дата обращения: 10.09.2023).
Дополнительные файлы
Рецензия
Для цитирования:
Прыгунов А.Г., Корнев А.С., Лазаренко С.В. Оценка чувствительности голографического интерферометра при оптических измерениях. Izmeritelʹnaya Tekhnika. 2023;(10):56-62. https://doi.org/10.32446/0368-1025it.2023-10-56-62
For citation:
Prygunov A.G., Kornev A.S., Lazarenko S.V. Estimation of the sensitivity of optical measurements using a holographic interferometer. Izmeritel`naya Tekhnika. 2023;(10):56-62. (In Russ.) https://doi.org/10.32446/0368-1025it.2023-10-56-62