Предложен режим акустооптической модуляции многоцветного излучения Ar-лазера, который обеспечивает пропорциональное изменение интенсивности монохроматических компонент многоцветного излучения в процессе изменения мощности звука. Режим основан на использовании разных величин фазовой расстройки брэгговского синхронизма для разных лучей многоцветного излучения. Вариант проверен экспериментально на примере дифракции света на звуке многоцветного излучения Ar- лазера в кристаллическом кварце.
Предложен и исследован режим брэгговского акустооптического (АО) взаимодействия в парателлурите, обеспечивающий одновременную изотропную и анизотропную дифракции в первый порядок. Для света с длиной длины волны 0,6310-4 см, дифрагирующего на «медленной» ульразвуковой волне с частотой 25 МГц, эффект достигается при наклоне плоскости АОдифракции на угол ~3,2о относительно оптической оси кристалла. Обнаруженный эффект подтвержден экспериментально.
Предложено акустооптическое (АО) устройство, позволяющее преобразовывать частоту сдвига между оптическими лучами в амплитудную модуляцию на частоте, равной nf, где f — частота звуковой волны, n — целое число. Работоспособность устройства подтверждена на примере АО-модулятора из кристалла парателлурита, с помощью которого оптическое излучение с длиной волны 0,63 мкм промодулировано по амплитуде на учетверенной звуковой частоте, равной ~180 МГц.
Исследуются статистические характеристики электромагнитного поля, рассеянного контролируемыми шероховатыми (на стадиях шлифования) оптическими поверхностями, имеющими различный уровень среднего квадратичного отклонения (СКО) – от заданного (эталонного) профиля на различных стадиях технологической обработки. Получены и проанализированы аналитические выражения для контраста регистрируемых интерферограмм и спекл-структуры от характерного отношения контролируемой величины в соотношении с длиной волны интерферометрического контроля – . Предлагается метод частичного подавления спекл-структуры в регистрируемых изображениях, основанный на использовании пространственной фильтрации и операции усреднения по ансамблю сечений, проходящих через энергетический центр тяжести отфильтрованных изображений. Приводятся результаты экспериментальных исследований макетного образца лазерного инфракрасного (ИК) интерферометра, построенного по модифицированной функциональной схеме Тваймана–Грина, с рабочей длиной волны излучения = 10,6 мкм и формулируются рекомендации по выбору его элементной базы.
Рассматриваются методы и аппаратура контроля параметров шероховатостей профилей оптических поверхностей, имеющих различный уровень среднего квадратичного отклонения (СКО) – на различных стадиях технологической обработки. Разработан и научно обоснован метод лазерной инфракрасной (ИК) интерферометрии, основанный на приближениях метода Кирхгофа при рассеянии плоской электромагнитной волны фазовым экраном при выполнении условия >> . Получено аналитическое соотношение, связывающие значение контраста видеоизображения интерференционной картины, зарегистрированной разработанным неравноплечным интерферометром Тваймана–Грина с рабочей длиной волны излучения 10,6 мкм, с величиной СКО. Реализован и экспериментально подтверждён метод динамической интерферометрии контроля локальных отклонений нанометрового уровня поверхностей оптических деталей в случае, когда >> , в условиях производственных вибраций от заданного профиля на основе алгоритма расчёта целевой функции – спектральной плотности одномерной корреляционной функции (СПКФ1 от англ. PSD1D (Power Spectral Density One Dimension)). Представлены теоретические и экспериментальные исследования, посвящённые определению СКО локальных отклонений поверхностей оптических деталей диаметром до 100 мм, причем с учётом неисключённой систематической и случайной составляющих погрешностей определения целевой функции.
В данной работе теоретически исследовано взаимодействие лазерного излучения с длиной волны 650 нм с объёмной звуковой волной в составном акустическом резонаторе на алмазе на частоте 6 ГГц. Построена математическая модель этого взаимодействия и на её основании исследована дифракция Брэгга световой волны в алмазе. Было показано, что угол Брэгга в алмазе при дифракции на звуковой волне с частотой 6 ГГц составляет 6 градусов. Максимальная дифракционная эффективность (при длине взаимодействия света со звуком равной 2 мм и ширине пучка – 1 мм) достигается при акустической мощности 125 Вт. Ширина полосы модуляции звуковой волны в этих условиях равна 191,85 МГц. При уменьшении длины волны оптического излучения до 226 нм удалось расширить ширину полосы модуляции звуковой волны до 520,64 МГц. На основании полученных данных был сделан вывод о том, что полоса пропускания в составном акустическом резонаторе на алмазе лимитируется именно акустооптическим взаимодействием, а не акустоэлектрическим.
Исследована акустооптическая (АО) брэгговская дифракция многоцветного излучения, генерируемого Ar-лазером в сине-зеленой области спектра, на акустической волне, распространяющейся в кристалле ниобата лития. Показано, что, с точки зрения фазового синхронизма оптических лучей с одной акустической волной, ниобат лития существенно превосходит широко используемый на практике парателлурит при частотах модуляции менее 80 МГц, где парателлурит вносит сильные искажения. Выполненные эксперименты по импульсной модуляции оптического излучения Ar-лазера на частоте звука 56 МГц подтвердили теоретические выводы.
Представлено теоретическое и экспериментальное обоснование новой ширографии, по чувствительности и пространственному разрешению на два порядка превосходящей ранее известный вариант, и рассмотрены некоторые ее применения. Кроме того, в ней отсутствуют такие негативные свойства старой ширографии, как малый контраст полос корреляции и их исчезновение при малейшем поступательном перемещении объекта диагностики. Показано, что физической основой метода является новый механо-оптический эффект, благодаря которому сдвиговая интерференция волн реализуется спонтанно, без использования специальной оптики. Приведены формулы, связывающие параметры, характеризующие поступательное перемещение объекта, среднее значение, дисперсию, временную автокорреляционную и спектральную функцию деформаций объекта, с параметрами динамики спеклов в плоскости его изображения. Указанные формулы найдены как для рассеивающей свет поверхности, так и для прозрачного объекта, расположенного вблизи случайно-фазового экрана. Установлено, что если разность оптических путей Δu двух волн равна сумме М независимых величин Δum, то появляется возможность определить вышеуказанные параметры, соответствующие слага-емым Δum, m = 1, 2, … M. Приведены результаты применения теории для изучения следующих явлений: необратимых процессов, вызванных усталостью материалов; внутриклеточных процессов в живых культивированных клетках; турбулентных потоков. Рассмотрены механизмы усталостной деградации ряда материалов, выявленные новым методом. Количественно оценены уменьшение активности клеток при введении в питательный раствор трех токсичных веществ и относительный вклад вихрей с разными временами релаксации в турбулентное течение воздуха.
Робототехнические задачи удаленной манипуляции механическими объектами из космических давно перешли к земным. Например, уже выпускается беспилотный КАМАЗ-6559 (Юпитер 30). Ростсельмаш запускает производство беспилотных комбайнов на базе TORUM 785, на очереди беспилотные надводные и подводные аппараты, не говоря уже о ра-боте в агрессивных средах [1]. Все аппараты такого класса оснащены множеством разнообразных датчиков. Вся их совокупность заменяет живого пилота, у которого есть только один основной тип датчика – зрение – и один вспомогательный – слух (лучше один раз увидеть, чем сто раз услышать). Их человеку достаточно для решения любых самых сложных про-блем навигации. Очевидно, что и в робототехнике дальнейшее развитие будет тесно связано с 3D-зрением, что естественно перекликается с задачами голографии, особенно с современной цифровой и компьютерной голографией. Анализу одного из путей современного развития цифровой голографии, а именно передаче голографической объемной информации об окружающем пространстве от местоположения искусственного аппарата к оператору, удаленно осуществляющему контроль и функции управления, посвящена настоящая статья.
В статье представлены результаты экспериментальных исследований по использованию методик применения метода спекл-структур оптического излучения для задач определения остаточного ресурса, дефектоскопического контроля и оценки технического состояния элементов из авиационного органического стекла марки АО-120 для остекления кабин самолетов.