Оптические схемы голографической интерферометрии

При использовании для голографической двулучевой схемы
(рис. 25) выходящий пучок света при помощи системы отражающих зеркал разделяется на четыре пучка – два опорных, направляемых зеркалами 1 на узлы расширения 2₀ и два объективных, направляемых зеркалами 6 на узлы расширения 2_П.

Объектные пучки при помощи коллимирующих линз 3 снова трансформируются в параллельные с апертурой, достаточной для освещения всей поверхности исследуемого объекта, помещённого в термоблок 5.

Запись голограммы может производиться методом двух экспозиций – до и после прогрева образца, причём каждое из двух состояний поверхности регистрируется дважды при замене опорного пучка 2₀ на пучок и, соответственно, объектного пучка 2_П на пучок _. Таким образом, при восстановлении изображения разными опорными пучками получаем две разные интерферограммы, соответствующие двум направлениям объекта. Тогда совместный анализ двух интерферограмм позволяет определить компоненты деформации в любых направлениях, параллельных плоскости стола.

Рис. 25. Оптическая схема для снятия интерферограмм
в сходящихся пучках: 1 – отражательные зеркала; 2 – узлы расширения; 3 – коллимирующие линзы; 4 – голограмма; 5 – термоблок; 6 – светоделительные зеркала; 7 – объектив; 7′ - другое положение объетива; 8 – фотокассета; ОКГ – оптический квантовый генератор (Не-лазер)

На установке может быть реализован другой метод записи, когда объект при каждой экспозиции освещается одновременно двумя пучками, а из опорных пучков используется только один (один и тот же для обеих экспозиций). Тогда при восстановлении изображения получим картину муаровых полос в результате наложения двух слоёв интерференционных полос, созданных двумя объектными пучками на поверхности образца.

Этот метод является менее точным, чем предыдущий, но позволяет быстрее произвести качественную оценку характера деформации. Голограмма 4 может записывать световой поток, рассеянный поверхностью объекта, как непосредственно, так и через объектив 7.

В последнем случае осуществляется запись голограмм сфокусированных изображений. Таким образом, метод записи сочетает достоинства плоских голограмм – меньшие требования к разрешающей способности фотоматериала, меньшие искажения вследствие усадки эмульсии – со способностью восстанавливать изображение в белом свете, подобно трёхмерным голограммам. Запись интерферограмм с изменением направления освещения при одном направлении наблюдения позволяет устранить проблему идентификации точек поверхности на различных проекциях. Объектив 7, переставленный в положение 7′ на стадии восстановления изображения, может быть использован для регистрации интерферограмм на плёнке или пластинках, помещаемых в кассету 8.

Расчёт поля деформации производится вручную по фотоснимкам с проектированной на поверхность объекта координатной сеткой и может быть автоматизирован при наличии устройства ввода чёрно-белых изображений в ЭВМ.

При использовании схемы во встречных пучках (рис. 26) источником света также является гелий-неоновый лазер ЛГН-222. Выходящий пучок света при помощи системы отражающих зеркал 1 направляется на узел расширения 2. Далее пучок света при помощи коллимирующей линзы 3 трансформируется в параллельный с апертурой, достаточной для освещения поверхности исследуемого объекта, установленного в камере термоблока 5. В схеме во встречных пучках голограмма 4 регистрирует интерферирующие волны с двух сторон. Для появления у голограммы трёхмерных свойств необходимо, чтобы на толщине эмульсии голограммы укладывалось, по крайней мере, несколько отражающих слоёв. Указанное требование выполняется при использовании фотопластинок типа ЛОИ-2.

Голографический интерферометр зарекомендовал себя как эффективный прибор при исследовании деформации поверхностей лазерных элементов, возникающих при накачке за счёт нагревания.

Рис. 26. Оптическая схема для снятия интерферограмм
во встречных пучках: 1- отражательные зеркала; 2 – узел расширения; 3 – коллимирующая линза; 4 голограмма; 5 – термоблок; ОКГ – оптический квантовый генератор (Не-Ne-лазер)