Holografický interferometr je zařízení, které je určeno pro výzkum difúzních povrchů, stejně jako holografický Michelsonův interferometr popsaný v kap. 9.2. Toto zařízení ale není omezeno velikostí optických prvků, jako Michelsonův interferometr. Holografický interferometr umožňuje zviditelnit a měřit změny polohy téhož difúzního povrchu ve dvou stavech objektu registrovaných ve dvou časových úrovních. Zařízení pracuje nejčastěji se světelnými zdroji, s lasery.
Obr. 9-5 Holografický interferometr (LA laser, D dělič, Z zrcadla, C čočky, O1,2 objekt ve stavu 1 a 2, H fotografická deska - hologram, P směr pozorování při rekonstrukci, p předmětový svazek, r referenční a rekonstrukční svazek)
Pro interferometrická měření difúzních povrchů se nejlépe hodí holografická sestava s dělením amplitudy dle obr. 9-5, která je stejná se sestavou na obr. 2-32, a proto samotný záznam hologramu je podrobně popsán již v kap. 2.22. Pro záznam interference může toto zařízení pracovat buď metodou dvojí expozice, nebo také v reálném čase.
Práce metodou dvojí expozice
Na stejnou fotografickou desku H se provedou dva holografické záznamy objektu O. Prvý záznam se provede s objektem O1 ve stavu 1 a druhý záznam s objektem O2 ve stavu 2. Při rekonstrukci hologramu (po jeho vyvolání) jsou rekonstruovány oba tyto záznamy a na v obraze objektu je možné pozorovat interferenci, která je obrazem změny polohy povrchu objektu mezi stavem 1 a 2. Daným způsobem lze sledovat pouze statické změny, ale uchování informací o stavu objektu nám umožní kdykoliv tyto prostorové informace rekonstruovat a znovu vyšetřit.
Práce v reálném čase
Na fotografickou desku H se provede pouze záznam objektu O1 v referenčním stavu. Po vyvolání fotografické desky a po jejím umístění zpět do sestavy (lze provést pomocí speciálního držáku) je možné provést rekonstrukčním svazkem r rekonstrukci a objeví se původní předmětový svazek s obrazem objektu O1. Tento svazek může interferovat s reálným předmětovým svazkem od reálného objektu O2 a tuto interferenci lze sledovat v reálném čase. Budou-li změny povrchu dynamické, budou se také interferenční proužky měnit dynamicky. Uvedeným způsobem lze pak vyšetřovat i časové průběhy prostorových změn, ale takový výzkum je z experimentálního hlediska zatím velmi náročný.
Vyhodnocování deformací měřeného povrchu či jeho posuvů lze provést obdobně, jako u Michelsonova interferometru, viz kap. 9.1. Je třeba však mít na zřeteli, že úhel dopadu a předmětového paprsku do vyšetřovaného bodu na povrchu objektu je odlišný od úhlu pozorování b, a to ovlivní i optické dráhy paprsků. Pro deformace či posuvy měřeného povrchu pak platí vztah
|
(9-2) |
kde DS(x,y) je změna interferenčního řádu v rovině x, y od referenčního místa a l je vlnová délka použitého světla. Rovněž je třeba vidět, že úhly dopadu a a úhly pozorování b jsou pro různé body na povrchu různé, a proto se někdy snažíme tyto úhly minimalizovat. Ze vztahu (9-2) je zřejmé, že se zvětšováním úhlů a a b se zmenšuje i citlivost měření deformací ve směru z. Zároveň platí, že při kolmém osvětlení povrchu objektu a kolmém pozorování lze rovnici (9-2) nahradit rovnicí (9-1).
Příklad interferogramu vetknutého nosníku zatíženého osamělou silou F je uveden na obr. 9-6. Vlevo je schéma a vpravo interferogram. Předmětový svazek osvětloval kolmo horní povrch nosníku, a to přes zrcadlo umístěné nad nosníkem pod úhlem 45°. V tomto zrcadle lze prakticky ve stejném směru pozorovat na nosníku interferenční proužky představující jeho deformace. Podrobnější informace o tomto výzkumu lze nalézt v příloze P11.
Obr. 9-6 Deformace vetknutého nosníku zatíženého osamělou silou – Pavelek, Liška [6-15]
Holografický interferometr lze použít pro měření deformací a posuvů povrchů a pro měření vibrací. Topografická měření lze provádět jen po určitých úpravách sestavy, viz kap. 9.5. Citlivost a přesnost určování změny polohy povrchu je přibližně rovna čtvrtině vlnové délky použitého světla, což odpovídá změně polohy mezi sousedním světlým a tmavým interferenčním proužkem. V optické oblasti představuje čtvrtina vlnové délky světla hodnoty okolo 10-4 mm. U holografických interferometrů s většími rozdíly mezi směrem osvětlení a směrem pozorování objektu se tato citlivost nepatrně zmenší. Holografický interferometr má podobné vlastnosti jako holografický Michelsonův interferometr. Může pracovat se složitými difúzními povrchy a optické prvky nemusí mít vysokou kvalitu. Předností uvedeného holografického interferometru je navíc možnost sledování velkých objektů, přičemž velikost objektu je omezena pouze koherenční délkou, viz kap. 2.6, případně i výkonem laseru.
,