Файл: Отчет по лабораторной работе по дисциплине Оптические методы обработки информации.docx
Добавлен: 08.11.2023
Просмотров: 14
Скачиваний: 1
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
Министерство науки и высшего образования Российской Федерации
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования
ТОМСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ И РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ (ТУСУР)
Кафедра электронных приборов (ЭП)
ИСЛЕДОВАНИЕ АМПЛИТУДНОЙ ХАРАКТЕРИСТИКИ АДАПТИВНОГО ГОЛОГРАФИЧЕСКОГО ИНТЕРФЕРОМЕТРА В ШИРОКОМ ДИНАМИЧЕСКОМ ДИАПАЗОНЕ
Отчет по лабораторной работе
по дисциплине «Оптические методы обработки информации»
Студенты гр.350
________В.А. Гришаненко
_____М.О. Бочкарев
________А.М. Албул
«__» ______________2023г.
Проверил
канд. техн. наук, доцент
каф ЭП ТУСУР
_______С. С. Шмаков
«__» ______________2023г.
Томск 2023
1 Введение
Оптические и акустооптические методы обработки информации используют различные оптические транспаранты, в том числе объемные среды, в которых могут формироваться фазовые динамические голограммы, информация в которых хранится в виде изменений показателя преломления. Эти голограммы могут быть использованы для голографической интерферометрии, а их динамический характер делает их адаптивными к медленным изменениям внешних условий, обусловленных дрейфом температуры, атмосферного давления, и других факторов [1-5].
В качестве сред для динамической голографии, в которых могут формироваться объемные фазовые голограммы, широко используются фоторефрактивные кристаллы. Они характеризуются высокой разрешающей способностью, превышающей 10 000 линий на миллиметр.
Фоторефрактивные кубические кристаллы силленитов Bi12MO20 (M = Ge, Si, Ti) характеризуются быстрым нелинейным откликом и обладают естественной оптической активностью. Интерес к данным кристаллам связан с возможностью их использования в прикладных устройствах оптической обработки информации и динамической голографии. Максимальная эффективность взаимодействия без приложенного к кристаллу внешнего электрического поля может быть получена в этих кристаллах при встречном распространении пучков, формирующих голограмму. В этом
случае амплитуда фоторефрактивной решетки, формирующейся за счет диффузионного механизма, в отсутствие насыщения ловушек обратно пропорциональна ее периоду. Отражательные решетки и схемы на их основе могут быть использованы для создания узкополосных оптических фильтров, голографических интерферометров и для других практических применений.
Целью настоящей работы является знакомство с принципом голографической интерферометрии и экспериментальное изучение амплитудной характеристики адаптивного голографического интерферометра, использующего отражательные фоторефрактивные голограммы в кристаллах титаната висмута для измерения амплитуды механических колебаний зеркально отражающего объекта, в широком динамическом диапазоне.
Задание на лабораторную работу:
1. Вывести соотношения (2.7) и (2.11), используя формулы (2.3)- (2.5) и известные соотношения, описывающие связь выходного напряжения фотодиодного приемника с мощностью монохроматического светового пучка.
2. Вывести выражение для интенсивности светового пучка, являющегося суперпозицией двух монохроматических световых волн с одинаковыми частотами и направлениями распространения, но с разными начальными фазами.
3. Собрать и настроить экспериментальную установку согласно рис. 2.1
4. Снять зависимость амплитуды выходного сигнала интерферометра на первой гармонике частоты модуляции от амплитуды колебаний зеркала.
5. Построить экспериментальную амплитудную характеристику голографического интерферометра в предоставленной преподавателем программе в пакете Mathcad; здесь же построить расчетную зависимость, выполнив подгонку по методу наименьших квадратов под экспериментальные данные путем подбора значений неизвестных параметров кристалла BTO и фотоприемника.
6. Подготовить и распечатать отчет по проделанной работе.
2 Ход работы
В данной лабораторной работе была собрана установка, представляющей макет исследуемого голографического интерферометра, предназначенного для измерения спектра колебаний зеркально отражающих объектов, представленная на рисунке 2.1
Рисунок 2.1 - Схема голографического интерферометра, использующего встречное взаимодействие волн, имеющих различную поляризацию
ЭКСПЕРЕМЕНТАЛЬНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ
Таблица 2.1 – Результаты экспериментов и расчетов
| Uc, В | UΩ, мВ | l, нм | φm, рад | |M(1)| |
| 20 | | | | |
| 40 | | | | |
| 60 | | | | |
| 80 | | | | |
| 100 | | | | |
| 120 | | | | |
| 140 | | | | |
С помощью экспериментальных данных в программе MathCad были получены 3 графика, где представлены зависимости амплитуд напряжений сигнала, получаемых фотоприемником от амплитуды колебания пьезокерамического зеркала.
Рисунок 2.2 – Зависимости первой, второй и нулевой гармоник сигнала фазовой демодуляции от амплитуды колебаний пьезокерамического зеркала
Рисунок 2.3 – Амплитудная характеристика адаптивного голографического интерферометра
3 Вывод
В ходе выполнения данной лабораторной работы были найдены зависимости первой, второй и нулевой гармоник в разные амплитудные колебания пьезокерамического зеркала. С помощью программы MathCad были построены графики.