Аналіз викривлень хвильового фронту лазерним диференційно-фазовим методом - Автореферат

Київський національний університет імені Тараса Шевченка Аналіз викривлень хвильового фронту лазерним диференційно-фазовим методом 01.04.05 - Оптика, лазерна фізика Автореферат дисертації на здобуття наукового ступеня кандидата фізико-математичних наук. Автореферат розісланий 21 ” жовтня 2003 р. Вчений секретар спеціалізованої вченої ради, доктор фiз.-мат. наук Б.А. Охрiменко Загальна характеристика роботи Актуальність роботи. Один з найбільш інформативних напрямків дослідження параметрів світлового променя, що надає інформацію про найдрібніші неоднорідності середовища, крізь яке розповсюджується електромагнітна хвиля, відноситься до фазової оптики. При цьому для дослідження фазових змін, що відбуваються зі світловою хвилею в середовищі, досить широко використовують диференційно-фазовий метод, який дозволяє розробити оптичну схему практично нечутливу до вібрацій, що суттєво відрізняє його від фазових чи інтерференційних методів. Це питання до цього часу практично не розглядалось і тому потребує додаткового дослідження у поєднанні з обґрунтуванням параметрів диференційно-фазової оптичної схеми. Тому дослідження фазових процесів, що відбуваються з дифрагованими променями в анізотропному середовищі при акустооптичній взаємодії, та визначення спотворень хвильового фронту, що можуть виникати в оптичній схемі з акустооптичним скануючим елементом, є дуже актуальним. Дисертаційна робота виконувалась в Київському національному університеті імені Тараса Шевченка на кафедрі квантової радіофізики радіофізичного факультету у відповідності з планами науково-дослідних робіт: 1) лазерні інформаційні технології в інтегрально-оптичних та об’ємних структурах (НДР № 97031, номер держреєстрації 0197U003331), 2) надвисокочастотні та лазерні інформаційні технології (НДР № 01БФ052-09, номер держреєстрації 0101U002970), 3) розробка лазерної мікроскопії та еліпсометрії біологічних об’єктів для оцінки зміни їх функціональних станів та особливостей (НДР № 99008/5, номер держреєстрації 0100U004375), 4) дослідження взаємозв’язку просторових спектрів профілю поверхні, отриманих за допомогою трипроменевого лазерного профілографа, з параметрами її шорсткості (НДР № 2000Д013, номер держреєстрації 0101U000038). Метою роботи є: побудова фізичної моделі узгодження хвильових фронтів лазерних променів в умовах нелінійної акустооптичної взаємодії та кінцево-різницевої дискретизації для аналізу викривлень поверхні хвильового фронту світла. Зазначена мета досягається шляхом розв’язання таких наукових задач: 1) Розробка методу диференційно-фазового дослідження викривлень хвильового фронту шляхом аналізу існуючих методів диференційно-фазових досліджень та виявлення методу, придатного до удосконалення. хвильовий фронт світло лазерний 2) Дослідження фазо-частотних характеристик двочастотної анізотропної бреггівської дифракції світла в схемі з оптичним гетеродинуванням дифрагованих променів та визначення відповідних залежностей з урахуванням параметрів оптичної схеми. Наукова новизна роботи полягає в тому, що вперше: розроблена концепція узгодження хвильових фронтів лазерних променів при одночасному двокоординатному акустооптичному скануванні та розщепленні лазерного променя з метою реалізації диференційно-фазового методу дослідження викривлень поверхні хвильового фронту; визначено залежність спотворення диференційно-фазової характеристики викривлення поверхні хвильового фронту світла від параметрів передаточної фазо-частотної характеристики оптичної схеми в умовах акустооптичної бреггівської дифракції світла на двох акустичних хвилях різної частоти; показано, що інтермодуляційні ефекти при бреггівській дифракції світла на двох акустичних хвилях різної частоти в умовах сильного акустооптичного зв’язку в схемі з оптичним гетеродинуванням дифрагованих променів призводять до залежності амплітуди та фази інтерференційної картини в межах площини детектування від потужності акустичних хвиль; визначено зв’язок між співвідношенням амплітуд спектральних складових дифрагованого світла при бреггівській дифракції на двох акустичних хвилях різної частоти в умовах сильної акустооптичної взаємодії та похибкою при здійсненні диференційно-фазових вимірювань; проведено обґрунтування вибору параметрів диференційно-фазової системи при кінцево-різницевій дискретизації даних, що вимірюються, і визначено вплив цієї дискретизації на достовірність відтвореної фазової інформації про викривлення поверхні хвильового фронту; введено поняття про двовимірний параметр шорсткості поверхні та знайдено зв’язок між цим параметром та двовимірним просторовим спектром кінцево-різницевої функції викривлення хвильового фронту світла об’єктом, яка визначається диференційно-фазовим методом. Огляд відомих на сьогодні досліджень такої дифракції показав, що в спектрі дифрагованого світла можуть з’являтися додаткові максимуми, які впливатимуть на фазові характеристики основних максимумів, а отже і на фазу сигналу гетеродинного детектора.