Крылов К.И., Прокопенко В.Т., Тарлыков В.А. Основы лазерной техники (1990) (1151950), страница 60
Текст из файла (страница 60)
На вход самописка, соответствугощий координате х, подается напряжение с потеициометра, связанного с механизмом перемещения приемника. На вход, соответствующий координате р,— сигнал с выхода синхронного детектора. Экспериментальная диаграмма приведена на рис. 10.9. Штриховыми линиями показаны огибающие максимумов и минимумов интенсивности на интерференционной картине.
Кривые ! н П соответствуют распределению интенсивности в излучении, распространяющемся из щелей интерферометра. Относительная ошибка в определении степени когерентиости в этих экспериментах составляет 5 — бее. Обработка экспериментальных результатов для различных пар щелей или отверстий позволяет определить изменение величины /У (гы гз1 ~ В сечении лазеРного лУча от его осн к пеРифеРии. Причем с увеличением диаметра луча степень его когерентности ухудшается.
Развитие голографии привело к созданию новых методов определенна пространственной когерептности, использующих связь между яркостью восстановленного изображения голограммы и когерептностью источника. Следует отметить следующие голографические методы измерения пространственной когерентностн. 1, Метод исследования пространственной когерентности, предложенный Лурье. По этому методу можно определить степень когерентности одной точки поля относительно всех остальных.
Рнс. 10.Э. Эксперхтетев. твльваи диаграмма записи нитерференнноиноа картины Рнс. 10.1В. Схема голографнческой регпстрацнн функцнн пространственной когерснтносгн дазерного нзлученняг х — лазар: г волупроэраавоа зеркало: а лваза, врозакрув. атзв торов лазар~ з влозкозть голо граккк; С У вЂ” каркала; 6 — плаза врозккрукщзв горек лазара в вдо сласть Лкефузааго Экрана Г Недостатком метода является необходимость записи серии голограмм при различньгх положениях референтной точки или пря различных сдвигах волновых фронтов для определения полной функции пространственной когереитности. Этот недостаток практически не позволяет использовать метод для исследования когереитиости импульсных лазеров, которая может изменяться от импульса к импульсу. 2, Метод измерения пространственной когерентности, в котором используются голограммы сфокусированных изображений.
Этому методу прнсугци недостатки первого метода. 3. Метод голографической регистрации ночной функции пространственной когерентности излучения, разработанный в ГОН им. С, И. Вавилова, позволяет на одной голограмме записать информацию о степени когерентности между всеми точками исследуемого поля. Лля этого в качестве объекта используют диффузный экран-предмет, влияние которого на пространственную структуру исследуемого излучения легко учесть.
Схема записи таких голограмм показана на рис. (0ЛО. Функпню пространственной когерентностн методом ГОН можно вычислить, используя только распределение интенсивности, измеренное в восстановленном изображении экрана: / ~и~и !УЭУ) =!711= 1УУ вЂ”, )У 1„1,,* где 1 н ( — точки на голограмме; 1п (1п) — интенсивность излучения, измеренная в точке г'(1)„восстановленного изображения пРи восстановлении голлогРаммы чеРез точку 1 ((); (и (1я) — интенсивность излучения, измеренная в точке ( (/) при восстановлении голограммы через точку (((). Кроме того, восстанавливая голограмму через различные точки и измеряя распределение интенсивностей в восстановленном изображении экрана, можно вычислить распределение интенсивности в плоскости торца лазера: рассмотренный голографический метод измерения пространственной когерентности пригоден лишь для того источника, с которым записана голограмма. Это обусловлено тем, что иифор- 2И мация о когерентиости регистрируется на этапе записи голограммы.
Существуют также методы, основанные на исследовании картины дифракции, которые находят применение для исследования степени пространственной когерентиости. Распределение интенсивности излучения, испытавшего дифракцню на отверстии некоторой определенной формы, списывается выражением 1 (Ю = Со У 5 $1 (г ) 1 (гд)Ю ( т (, г М ен д $5„ХВ~, и 3» где 1(г,) и 1(г,) — интенсивность света в двух произвольных бесконечно малых площадках д5~ и по, в окрестности точек, определяемых радиусами-векторами г, и г;, Й вЂ” радиус-вектор точки наблюдения; о — площадь отверстия. Для отверстия простой формы решение задачи о нахождении степени пространственной когерентности ~у (г„г,) ~ нз интегрального уравнения может быть выполнено.
Измерение распределения интенсивности дифрагироваиного света и интенсивности света иа апертуре позволяет определить (у (г„г,) ). !0.3, ПОЛЯРИЗАЦИЯ Полярнззиня луча полностью определяется изменением во времени ( вектора напряженности электрического поля К (г, г), наблюдаемого в фиксированной точке пространства. Известно, что строго монохроматический свет всегда поляризоваи, т.
е. конец электрического вектора в каждой точке пространства движется периодически, описывая в общем случае эллипс, который в частных случаях переходит в круг или прямую линию. Реально изменение векторов поля лазерного излучения не является ии вполне регулярным, ни вполне нерегулярным, и можно сказать, что лазерный свет частично поляризован. Покажем, что для такои волнй все наблюдаемые явления зависят от интенсивности двух произвольных взаимно ортогональных компонент электрического вектора, перпендикулярных к направлению распространения, и от существующей между ними корреляпии. Компоиенты электрического вектора можно представить в виде: (~) и (~)е! 1".о~-з'и1.
Е (1) и ()е!~изп) — ~ Яи где а, а и ч — амплитуда, фаза и линейная частота волны. Если бы свет был строго моиохроматическим, то зги величины были бы постоянными и не зависели от времени. Для квазимонохроматического излучения эти величины зависят от времени й Предположим, что запаздывание р-компоненты электрического вектора относительно х-компоненты ио фазе равно у (это можно осуществить с помощью компеисаторз).
Рассмотрим интенсивность 1 (ф, ф) световых колебаний и направлении, которое об- 265 разует угол ф о положительным направлением оси х. Такое колебание можно получить, если пропустить свет через поляризатор, ориентированный соответствующим образом. Так, компоненту электрического вектора в указанном направлении после введения заназдывання на угол 7 можно представить в аиде Е(1, р, 7) =Е„соя ф+Е„е"т з1пф. Тогда 7 (ф, 7) = (Е (1 ф, 7) Е* (1; ф, 7)) = у„соз" ф + Хзз з1п' ф+ +у„„е ~тсозфз1пф+У„„е~тзщфсозф, (10.8) где У„,, У„„, У„„, У„„— элементы матрицы (Е„Е,> (Е„Е~> ~ 1 (а1> (а,а,е~ '"' *'> <ЕзЕ,*> <ЕзЕз> ! 1<а,а,е ""' '> (4> (10.7) Диагональные элементы матрицы У вещественны и, как видно, представляют собой интенсивности х- и у-компонент электрического вектора.
Сумма диагональных элементов матрицы (10.7) равна полной интенсивности света: 7-+ = <Е.Е:>+ <Е.Е.*>. Неднагональные элементы в общем случае комплексам, но онн являются сопряженными. Проиормируем смешанный член У„„, полагая ф '~ха р„„= ~ р„„)е~ "=, (р„з~~(1. (10.8) ~у„„~зт Комплексный коэффициент корреляции р„„играет примерно ту же роль, что н комплексная степень когереитности 7 = = Гф У,~,.
Он служит мерой корреляции между х. и у-компонентами электрического вектора. Модуль ) р„„1 служит мерой нх степени корреляции, а фаза ()„„этого козффйциента — мерой нх эффективной разности фаз. Матрица Х (10.7) называется матрицей когерентности световой волны. Поскольку У„, и Узз не могут быть отрицательными, то из (10.6) следует, что ойределитель матрицы когерентности иеотрнцателен: ).7) = 3„„3„„— У .7„„> О.
(10.9) Если использовать соотношение У, = 1,"„, то (10.6) с учетом (10.8) примет внд У (ф, 7) = у„„созз ф + .(„з з~пз ф + -1- Я3„„.~„„созф з1пф ! р,)соз(р, — 7). (10.10) Элементы матрицы когерентности можно определить посредством относительно простых экспериментов. Необходимо лишь вез измерить интенсивность для нескольких различных значений р (ориентацни поляризатора) и у (запаздывания по фазе, создаваемого компенсатором) и решить соотношения, полученные из (10.6). Пусть (р, у) обозначает результаты измерений, соответствующие определенной паре значений р и у. Удобно использовать следующие их значения: (0,0); (45', О); (90', О); (135', 0); (45, и/2); (135', и/2).
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
