ОПТИЧЕСКАЯ СХЕМА ГОЛОГРАФИЧЕСКОГО ЧУВСТВИТЕЛЬНОГО ЭЛЕМЕНТА

OPTICAL SCHEME OF THE HOLOGRAPHIC SENSITIVE ELEMENT

Evgenia Melikshayeva

student, Department of Media technology, Don state technical university,

Russia, Rostov-on-Don

Ekaterina Pristavka

student, Department of Media technology, Don state technical university,

Russia, Rostov-on-Don

АННОТАЦИЯ

Область применения оптических методов измерений постоянно расширяется. Среди оптических методов наибольшими чувствительностью и точностью обладают интерферометрические или фазовые методы измерений. Высокие точность и быстродействие интерферометрических методов измерений обеспечиваются за счёт использования лазера в сочетании с электронно-оптическими устройствами обработки информации.

ABSTRACT

High accuracy and speed of interferometrichesky methods of measurements are provided due to use of the laser in combination with electron-optical processing devices of information.

Ключевые слова: голографический элемент, дисперсия, оптическое волокно.

Keywords: holographic element, dispersion, optical fiber.

Интерференционные методы находят все более широкое применение при проектировании и эксплуатации волоконно-оптических линий связи (ВОЛС), так как имеют постоянно высокую чувствительность во всем рабочем диапазоне измерений. При этом для измерения различных физических величин могут использоваться как прямые, так и косвенные методы их измерений. Независимо от того, к какому типу относится тот или иной интерферометрический оптический метод измерений, задача проведения таких высокоточных измерений сводится к задаче измерения и оценки разности фаз интерферирующих световых потоков.

Среди современных интерферометров наилучшие показатели по чувствительности и точности измерений в широком динамическом диапазоне обеспечивают голографические интерферометры. Из современных голографических интерферометров наиболее удобным для проведения практических измерений является интерферометр на основе пространственно-спектрального метода голографической интерферометрии [1, 2], который обеспечивает реальную возможность амплитудно-апертурного управления энергетической эффективностью интерференционного оптического поля. Этот интерферометр, также, как и интерферометры на основе других методов голографической интерферометрии, мало критичен к технической реализации оптических каналов, по которым распространяются сравниваемые волновые фронты, обеспечивает дифференциальность по отношению к ошибкам, вносимым элементами оптических каналов, позволяет фиксировать изменения, происходящие с объектами произвольной формы и с различной степенью их шероховатости. Полуотражательная фурье-голограмма, используемая в этом интерферометре, обеспечивает высокие чувствительность и точность измерений за счёт концентрации основной части энергии интерференционного оптического поля в пределах центрального пятна интерферограммы кольцевой формы [3, 4].

Оценим чувствительность голографического интерферометра на основе пространственно-спектрального метода голографической интерферометрии к нормальным и тангенциальным перемещениям отражателя в его оптической схеме, используемого в голографическом устройстве измерения уровня дисперсии в оптическом волокне (ОВ).

Рассмотрим для этого рисунки 1(а) и 1(б), иллюстрирующие оценку чувствительности.

На рисунке 1(а) использованы следующие обозначения: 1 – эталонная голограмма; 2, 3 S ' – до произвольной точки «А» в плоскости голограммы.

а)

б)

Рисунок 1. Оптическая схема для оценки чувствительности голографического интерферометра: a – эталонная голограмма, экспонированная по оптической схеме; б - эквивалентная схема

Оптическая схема рассмотренного голографического чувствительного элемента устройства измерения уровня дисперсии ОВ обеспечивает максимальную чувствительность к изменениям параметров кривизны сферического волнового фронта, анализируемого светового потока, для интерференционных полос нулевого порядка при нормальном перемещении точечного источника света составляет λ/4, а при тангенциальных перемещениях составляет λ/2.

В итоге, голографический чувствительный элемент может быть включен в состав волоконно-оптической линии связи поскольку позволяет повысить чувствительность измерения уровня дисперсии в оптическом волокне не только при проведении входного контроля волокна, но и непосредственно на уже функционирующей волоконно-оптической линии связи. За счет небольших размеров и малой стоимости производства данного элемента, повысится чувствительность измерения дисперсии, быстродействие и пропускная способность линии связи, без существенного увеличения как стоимости ВОЛС, так и ее масса-габаритных характеристик.

Список литературы:

1. 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.
2. Матвеев А.Н. Оптика. М.: Высшая школа, 1985. 351 с.
3. Безуглов Д.А., Прыгунов А.Г., Трепачёв В.В. Анализ дифракции света на эталонной голограмме при измерении перемещений объектов пространственно-спектральным методом. // Автометрия, 1998, № 5. – с. 27-37