Проявление пространственных корреляционных свойств частично когерентных и рассеянных когерентных световых полей в оптических системах формирования изображений интерференционных картин

• Автор: Перепелицына, Ольга Александровна
• Шифр специальности: 01.04.05
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2002
• Место защиты: Саратов
• Количество страниц: 139 с. : ил

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1. ФОРМИРОВАНИЕ ИНТЕРФЕРЕНЦИОННЫХ КАРТИН В ЧАСТИЧНО КОГЕРЕНТНОМ И В РАССЕЯННОМ КОГЕРЕНТНОМ СВЕТЕ В КЛАССИЧЕСКИХ ИНТЕРФЕРОМЕТРАХ

1.1. Постановка задачи

1.2. Интерферометры на оптических волокнах и жгутах

1.3. Проявление пространственной когерентности света в эффекте локализации интерференционных полос в интерферометрах

с делением светового поля по амплитуде

1.4. Увеличение светосилы в интерферометре Юнга в задачах измерения степени пространственной когерентности
1.5. Выводы

ГЛАВА 2. ФОРМИРОВАНИЕ ИЗОБРАЖЕНИЯ

ИНТЕРФЕРЕНЦИОННЫХ КАРТИН В ОПТИЧЕСКОЙ СИСТЕМЕ СО СЛУЧАЙНЫМ ФАЗОВЫМ ОБЪЕКТОМ В ЗРАЧКЕ
2.1. Постановка задачи
2.2. Статистические параметры случайных фазовых объектов
2.3. Контраст полос в изображении интерференционных картин. Изображающая оптическая система
2.4. Взаимная корреляционная функция интерферирующих полей
2.4.1. Оптическая схема в отсутствии случайного фазового экрана.
2.4.2. Случайный фазовый экран в пространственно-частотной плоскости .
2.4.3. Оптическая система в отсутствии рассеивателя в предметной
плоскости
2.5. Некогерентная оптическая система
2.6. Выводы

ГЛАВА 3. КОГЕРЕНТНАЯ И ЧАСТИЧНО КОГЕРЕНТНАЯ
СИСТЕМЫ ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ СТАТИСТИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ СЛУЧАЙНЫХ ФАЗОВЫХ ОБЪЕКТОВ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ДИФРАКЦИОННЫХ ОПТИЧЕСКИХ ЭЛЕМЕНТОВ С ДВОЙНОЙ ИДЕНТИЧНОЙ МИКРОСТРУКТУРОЙ
3.1. Постановка задачи
3.2. Формирование интерференционных полос средней интенсивности при прохождении светового пучка через дифракционный оптический элемент с двойной идентичной микроструктурой при наличии
в оптической схеме тонкого рассеивающего объекта
3.2.1. Использование статистически изотропных случайных фазовых
объектов в качестве ДОЭ и тонкого рассеивающего объекта.
Когерентная оптическая система
3.2.2. Использование статистически изотропных случайных фазовых объектов в качестве ДОЭ и тонкого рассеивающего объекта.
Частично когерентная оптическая система
3.3. Зависимость контраста интерференционных полос средней интенсивности от статистических параметров ДОЭ и статистически изотропных СФО
3.4. Статистически анизотропный случайный фазовый объект
3.5. Выводы
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ЛИТЕРАТУРА

ВВЕДЕНИЕ
Стохастическая природа оптических полей наглядным образом проявляются в явлении интерференции света. В экспериментах, как правило, наблюдают интерференцию волн, образованных путем первоначального деления исходного светового поля [1-7]. Поэтому контраст получаемой интерференционной картины фактически отражает взаимную когерентность световых колебаний в двух пространственных точках светового поля, определяющую степень когерентности этого поля [1,2]. Для описания корреляционных свойств световых полей, создающих стационарные или динамические интерференционные картины, используются понятия временной и пространственной когерентности [1]. Степень временной когерентности света определяется в соответствии с теоремой Винера-Хинчина временным спектром излучения, а степень пространственной когерентности - угловым спектром светового поля и в соответствии с теоремой Ван-Циттерта-Цернике может быть выражена через пространственное распределение интенсивности по протяженному источнику света [1,2,8-10]. В большинстве физических экспериментов с протяженными тепловыми источниками немонохроматического света именно длина временной когерентности и радиус поперечной пространственной когерентности ограничивают область когерентности светового поля. Однако при сравнительно большом угловом размере источника 0 и малом спектральном интервале ДА продольный размер области когерентности может ограничиваться радиусом продольной пространственной когерентности света [11,12], величина которого определяется не спектральным составом излучения, а угловыми размерами источника [11].
Проявление пространственной когерентности света в явлении интерференции рассматривается, как правило, на примере классической интерференционной схемы Юнга [1,3,9,10,13]. Однако экспериментальная реализация этого опыта в его классической постановке с использованием экрана с двумя малыми отверстиями осложняется большими потерями света.

источника глубину области локализации полос можно считать постоянной во всем отраженном от клина пучке света.
Полосы интерференции, формируемые с помощью оптического клина, чаще всего наблюдают в области действительного изображения клина. Оптическая система может ограничивать эффективные размеры источника, если ее угловая апертура 9а меньше угловой апертуры источника 9 > 0а. В этом случае протяженность области локализации полос, отнесенная к пространству клина, определяется угловой апертурой оптической системы, Ь = Х/па9а.
Интерференционные полосы, образуемые оптическим клином, могут быть получены разными способами, в том числе и с помощью интерферометра Майкельсона [1], что предоставляет дополнительные возможности для более детального изучения обсуждаемых оптических эффектов. На рис.1.4 приведена схема этого интерферометра с плоскими зеркалами и протяженным полихроматическим источником света. Для наблюдения интерференции волн, отраженных зеркалами и М2 интерферометра, необходимо в первую очередь, чтобы разность хода этих волн в плечах интерферометра А была меньше длины когерентности используемого света, Д < 1С. Предположим, что для центрального луча света плечи интерферометра выровнены и А = 0. Для наблюдения интерференционных полос конечной ширины необходимо между интерферирующими волнами тем или иным способом создать изменяющуюся в пространстве разность фаз ДФ(г). Это можно сделать наклоном на небольшой угол а одного из зеркал интерферометра, что приводит к образованию воздушного клина между изображениями зеркал в делителе [1].