Способ визуализации фазовых и слабопоглощающих объектов — SU 1367677 (original) (raw)
(51) 4 С 01 И 21/4 ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ которойкачки.енсивность нулево ога нели ая предедший черезслабые гарозникающие ета лазера объекте, среду бе ло ье-спек ь ит не вности, н /2. В е стрируетс ожительнь ных частотирение класющее исполь е стве прос объе са активных эовать широ а. рас позвол К сред дост)изобеализ пные стекл с схем особ а чертежтва длястройствительнуюй измеризлучен и оис св азер 1,2 и калиости лаз ержит стинк одел аннь ель 3 мощ ног ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР А ВТОРСКОМУ С 8 ИДЕТЕЛЬСТ(56) Ландсберг Г,С. Оптика. М.: Наука, 1967, с. 362Авторское свидетельство СССР Р 884423, кл, С 02 В 21/10, 1981. (54) СПОСОБ ВИЗУАЛИЗАЦИИ ФАЗОВЫХ И СЛАБОПОГЛОЩА 1 ОЩИХ ОБЪГКТОВ (57) Изобретение касается формирования оптического изображения. Целью изобретения является повышение контраста и визуализация деталей фазового или слабопоглощающего объекта с различной толщиной. Прозрачный объект освещается светом лазера, после чего свет фокусируется в неИзобретение относится к оптике иможет быть использовано при наблюдении и исследовании прозрачных и слабопоглощающих объектов, а также неоднородностей отражающих поверхностей в биологии, кристаллографии,минералогии, физике, для оптическойобработки информации,Целью изобретения является повышение контраста и визуализация деталей фазового объекта, отличающихсятолщиной, снижение энергетическогопорога физического нелинейного процесса, используемого для фильтрации линеиную среду, поглощен зависит от интенсивности В Фурье-спектре объекта наиболее яркой гармоники порядка должна достигать неиного поглощения. В этом случае поглощается только интенсивная фо новая составляющая, котоставляет собой свет, прообъект без отклонения, амоники высшего порядка,в результате дифракции си несущие информацию обпроходят через нелинейнуюпоглощения. При нелинейннии нулевой компоненты Фв активной среде происходко ослабление ее интенсии изменениее ее фазы назультате после среды региизображение объекта с полфазовым контрастом. 1 з,п1 ил,Лазер 1 освещает объект 4 распоженный в переднем фокусе линзы 5, 1367677Среда 6, поглощение которой нелинейно возрастает под действием лазерного импульса, располагается в Фурьеплоскости объекта. Линза 7, софокусная линзе 5, строит изображениеобъекта в плоскости фотопластинки 8.Интенсивность освещающего объектизлучения выбирают так, чтобы в нулевой наиболее интенсивной фоновойгармонике Фурье-спектра объекта онадостигала порога нелинейного поглощения. В этом случае поглощаетсятолько интенсивная фоновая составляющая, а слабые по интенсивности высшие 15порядки дифракции, несущие информацию об объекте, проходят через средубез поглощения,При пространственном распределении интенсивности в виде Фурье-спект 20ра фазового объекта в среде с нелинейным поглощением происходит нетолько ослабление интенсивности нулевой составляющей, но изменение еефазы на Т/2 так, что после среды полу чается изображение с положительнымфазовым контрастом.Энергетический порог наведенногопоглощения (например, двухфотонного)в большинстве известных сред на двапорядка ниже порога вынужденногокомбинационного рассеяния (ВКР) света.Множество различных сред обнаруживает способность к нелинейному поглощению коротких (- 10 в . 10с )световых импульсов, Среди них такиешироко доступные среды, как водопроводная вода, стекло, ацетон и др,Использование, в качестве нелинейно-го элемента для фильтрации простран 40ственных частот в спектре фазовогоили слабопоглощающего объекта средыс зависящим от интенсивности светанелинейным поглощением, ослабляющейинтенсивность нулевого порядка ди 45фракции и меняющей его фазу, позволяет получить увеличение контрастаизображений, Достигается визуализация деталей объекта с разной оптической толщиной, использование для осве 50щения объекта значительно меньших(на два порядка) энергий лазерного.излучения, расширение класса пригодных для фильтрации частот активныхсред, позволяющее использовать широко55доступные среды (вода, стекло) .П р и м е р 1. В качестве средыс нелинейным (двухфотонным ) поглощением используется водопроводная вода,Источником света служит импульсный рубиновый ОКГ (длина волны=6943длительность импульса 2 1 Ос). Фазовый объект - стеклянная пластина, ,на которой прозрачным клеем нанесенасетка,.Введение в область Фурье-спектракюветы с водой при энергии излучения, освещающего объект, 0,02 Дж,приводит к возникновению в области.наиболее интенсивной нулевой фоновойкомпоненты двухфотонного поглощения.В результате интенсивность нулевойкомпоненты ослабляется и она меняетфазу. Слабые пространственные гармоники высшего порядка проходят среду без изменения, так как активнаясреда для них сохраняет прозрачность.В результате интерференции в плоскости изображения ослабленного нулевого порядка с измененной фазой игармоник высшего порядка изображениеконтрастируется с положительным фазовым контрастом, Становятся видныдетали объекта с разной оптическойтолщиной,Эффект сохранялся при увеличенииэнергии до 0,25 Дж (максимальнойдля используемого ОКГ) и уменьшениифокуса линзы до 50 мм, Пороговоезначение энергии процесса в этом слу"чае составляло 0,02 Дж.П р и м е р 2. В качестве объектаиспользуется амплитудный. объект -сеточка (размер ячеек 0,2 0,2 мм,толщина проволоки 0,02 мм), ДпяФурье-спектра такого объекта характерны узкие резкие максимумы интенсивности, отстоящие друг от друга на расстояние 1 мм, при концентрации энергии в нулевом порядке 987. В область Фурье-спектра вводится кювета с ацетоном толщиной 5 мм,Наблюдались ослабление интенсивности фона и оконтуривание - визуализация слабых пучков, дифрагировавших на краях объекта-сеточки, при достижении энергии накачки 0,05 Дж.Формула изобретения1, Способ визуализации фазовых и слабопоглощающих объектов, включающий освещение объекта лазерным излучением с последующим получениемФурье-спектра объекта в нелинейной среде, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения чувствительСоставитель Ю.Гриневаедактор Т.Клюкина ТехредМ.Моргентал Корректор Э,Лончакова Тираж 788 Подписноевенного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5 Заказ 6867ВНИИПИ Госуда тельский комбинат "Патент", г.ужгород, ул арина, 1 О оизводственно 5 13676 ности и упрощения способа, Фурье- спектр объекта получают в среде с нелинейным поглощением, при этом интенсивность освещающего излучения выбирают такой, чтобы в фоновой компоненте Фурье-спектра объекта дости 77 6гался порог нелинейного поглощениясреды,2. Способ по п.1, о т д и ч а ю -щ и й с я тем, что в качестве средыс нелинейным поглощением используютводу.