(44-4) 10 * << * >> * Русский * English * Содержание * Все выпуски

Дифракционная модель лазерного спекл-интерферометра микросмещений объектов с рассеивающей поверхностью
Б.А. Гризбил 1, Л.А. Максимова 2, В.П. Рябухо 1,2

1 Саратовский национальный исследовательский государственный университет,
410012, Россия, г. Саратов, ул. Астраханская, д. 83,
2 Институт проблем точной механики и управления РАН,
410028, Россия, г. Саратов, ул. Рабочая, д. 24

 PDF, 1490 kB

DOI: 10.18287/2412-6179-CO-693

Страницы: 568-577.

Аннотация:
На основе дифракционных преобразований оптического волнового поля разработана математическая модель формирования спекл-модулированных интерференционных картин и сигналов на выходе спекл-интерферометра, позволяющая выявить их свойства и количественные параметры. Рассматривается спекл-интерферометр по схеме Майкельсона, где вместо зеркал в опорном и предметном плечах используются объекты с рассеивающими поверхностями. Обсуждаются результаты численного моделирования спекл-модулированных интерференционных картин с использованием дифракционных преобразований волновых полей в интерферометре. Рассматриваются смоделированные картины, получаемые на выходе интерферометра при фокусировке лазерных пучков на рассеивающие поверхности контролируемого и опорного объектов. Представлены экспериментальные результаты использования спекл-интерферометра с цифровым матричным фотодетектором для измерения температурных микросмещений объекта с рассеивающей поверхностью и количественное сравнение экспериментальных данных с результатами, получаемыми в численном эксперименте с помощью дифракционной модели спекл-интерферометра.

Ключевые слова:
интерференция, дифракция, спекл-интерферометрия, лазерный интерферометр, интерферометр Майкельсона, интерференционная картина, спекл-модуляция, компьютерное моделирование, математическая модель.

Благодарности
Работа выполнена при поддержке Министерства науки и высшего образования в рамках выполнения работ по Государственному заданию Института проблем точной механики и управления РАН, № гос. рег. АААА-А18-118042790042-4.

Цитирование:
Гризбил, Б.А. Дифракционная модель лазерного спекл-интерферометра микросмещений объектов с рассеивающей поверхностью / Б.А. Гризбил, Л.А. Максимова, В.П. Рябухо // Компьютерная оптика. – 2020. – Т. 44, № 4. – С. 568-577. – DOI: 10.18287/2412-6179-CO-702.

Citation:
Grizbil BA, Maksimova LA, Ryabukho VP. Diffraction model of a laser speckle interferometer for measuring micro-displacements of objects with scattering surface. Computer Optics 2020; 44(4): 568-577. DOI: 10.18287/2412-6179-CO-702.

Литература:
  1. Goodman, J.W. Speckle phenomena in optics: Theory and applications / J.W. Goodman. – Bellingham, Washington: SPIE, 2020. – 468 p.
  2. Джоунс, Р. Голографическая и спекл-интерферометрия / Р. Джоунс, К. Уайкс; пер. с англ. – М.: Мир, 1986. – 328 с.
  3. Гудмен, Дж. Статистическая оптика / Дж. Гудмен; пер. с англ. – М.: Мир, 1988. – 528 с.
  4. Аранчук, В.М. Отношение сигнал/шум в лазерном доплеровском спекл-интерферометре с опорным пучком / В.М. Аранчук // Оптический журнал. – 1994. – № 10. – С. 31-34.
  5. Ul'yanov, S.S. Speckle interferometry for biotissue vibration measurement / S.S. Ul'yanov, V.P. Ryabukho, V.V. Tuchin // Optical Engineering. – 1994. – Vol. 33, Issue 3. – P. 908-914. – DOI: 10.1117/12.157694.
  6. Бадалян, Н.П. Лазерная дистанционная спекл-интерферометрия. Модель формирования спекл-структуры / Н.П. Бадалян, В.В. Кийко, В.И. Кислов, А.Б. Козлов // Квантовая электроника. – 2008. – Т. 38, Issue 5. – С. 477-481.
  7. Горбатенко, Б.Б. Оптические схемы и статистические характеристики сигнала спекл-интерферометров перемещений / Б.Б. Горбатенко, Д.В. Лякин, О.А. Перепелицына, В.П. Рябухо // Компьютерная оптика. – 2009. – Т. 33, № 3. – С. 268-280.
  8. Ryabukho, V.P. Interference of laser speckle fields / V.P. Ryabukho, I.S. Klimenko, L.I. Golubentseva // Proceedings of SPIE. – 1994. – Vol. 2340. – P. 513-522. – DOI: 10.1117/12.195955.
  9. Meijer, F. Determination of the phase in the center of a circular two-beam interference pattern to determine the displacement of a rough surface / F. Meijer, D. Kucharski, E. Stachowska // Optical Engineering. – 2018. – Vol. 57, Issue 10. – 104101 (8 p.). – DOI: 10.1117/1.OE.57.10.104101.
  10. Georges, M.P. Digital holographic interferometry and speckle interferometry applied on objects with heterogeneous reflecting properties / M.P. Georges, C. Thizy, F. Languy, Y. Zhao, J.-F. Vandenrijt // Applied Optics. – 2019. – Vol. 58, Issue 34. – P. G318-G325. – DOI: 10.1364/AO.58.00G318.
  11. Etchepareborda, P. Comparative analysis of nanometric inspection methods in fringeless speckle pattern interferometry / P. Etchepareborda, A.L. Vadnjal, A. Bianchetti, F.E. Veiras, A. Federico, G.H. Kaufmann // Applied Optics. – 2017. – Vol. 56, Issue 3. – P. 365-374. – DOI: 10.1364/AO.56.000365.
  12. Tendela, L.P. A novel approach for measuring nanometric displacements by correlating speckle interferograms / L.P. Tendela, G.E. Galizzi // Optics and Lasers in Engineering. – 2018. – Vol. 110. – P. 149-154. – DOI: 10.1016/j.optlaseng.2018.05.023.
  13. Born, M. Principles of optics: Electromagnetic theory of propagation, interference and diffraction of light / M. Born, E. Wolf. – 7th ed. – Cambridge: Cambridge University Press, 2002. – 994 p.
  14. Goodman, J.W. Introduction to Fourier optics / J.W. Goodman. – 3rd ed. – Roberts & Company Publishers, 2005. – 528 p.
  15. Айфичер, Э. Цифровая обработка сигналов: практический подход. / Э. Айфичер, Б. Джервис; пер. с англ. – 2-e изд. – М.: Издательский дом "Вильямс", 2004. – 992 с.
  16. Быков, В.П. Лазерные резонаторы / В.П. Быков, О.О. Силичев. – М.: Физматлит, 2004. – 320 с.
  17. Levy, U. Mathematics of vectorial Gaussian beams. / U. Levy, Y. Silberberg, N. Davidson // Advances in Optics and Photonics. – 2019. – Vol. 11, Issue 4. – P. 828-890. – DOI: 10.1364/AOP.11.000828.
  18. Журавлев, С.Д. Применение лазерной интерферометрии для измерения тепловых уходов междуэлектродных зазоров в КСУ мощной импульсной ЛБВ и их влияние на макропараметры электронного пучка / С.Д. Журавлев, Р.Ю. Богачев, В.И. Роговин, А.И. Петросян, В.И. Шестеркин, Б.А. Гризбил, В.П. Рябухо, А.А. Захаров // Электронная техника. Серия 1: СВЧ-техника. – 2018. – № 4(539). – С. 45-51.
  19. Островский, Ю.И. Голографическая интерферометрия / Ю.И. Островский, М.М. Бутусов, Г.В. Островская. – М.: Наука, 1977. – 336 с.
  20. Hsieh, H.-L. Heterodyne speckle interferometry for measurement of two-dimensional displacement / H.-L. Hsieh, P.-C. Kuo // Optics Express. – 2020. – Vol. 28, Issue 1. – P. 724-736. – DOI: 10.1364/OE.382494.

© 2009, IPSI RAS
Россия, 443001, Самара, ул. Молодогвардейская, 151; электронная почта: ko@smr.ru ; тел: +7 (846) 242-41-24 (ответственный секретарь), +7 (846) 332-56-22 (технический редактор), факс: +7 (846) 332-56-20