Введение к работе
К одному из направлений современной лазерной физики можно отнести исследование характеристик интерференции оптического ' излучения з оптической лазерной гомсдинной системе в условиях вибрации входящего в ее состав отражателя. Интенсивное развитие волоконной оптики и пазеоной физики стимулировало проведение таких исследований. Результаты исследований характеристик интерференционного сигнала могут быть "сложены з основу мстодсз :"'С'П~ различных' 'этзи'-'естх паиаметоов таких, как амплитуда вибрации, давление, температура. Характеристики интерференции оптического излучения при гармонических колебаниях исследуемого объекта с малой амплитудой изучены достаточно хорошо. 8 этом случае применяют лазерную гомодинную схему, а для обработки интерференционного сигнала используют гомодинные методик;.. В то же время, сразкитйльно мало исследованы характеристики интерференционного сигнала з оптической пазеоной гсмодинной системе при колебаниях отражающего объекта по гармоническому закону с достаточно большой амплитудой (превышающей половину длины волны излучения лазера) и при колебаниях объекта по негармоническому закону Это связано со значительным усложнением интерференционного сигнала и нарушением закономерностей, обычно используемых а гомодинных методах.
Актуальной задачей является исследование интерференции оптического , излучения дпп более сложных и общих случаев, чем ото- рассматривалось ранее, прежде всего, с точки зоения развития представлений об этом явлении. Результаты таких исследований могут быть положены в основу новых методов измерения различных физических параметров.
Следствием отсутствия исследований такого рода, является то. что диапазон измерений физических величин по параметрам интерференционного-сигнала с использованием гомодинных методов ограничен л возможно возникновение сшибок, при определении величинизмеряемых параметров.
Целью диссертационной рабо~ы является исследование характеристик интерференции оптического излучения в лазерной гсмодинной системе, пои
4 гармонических и негармонических периодических вибрациях объекта и
разработка на этой основе новых гомсдинных методов измерений амплитуды
колебаний вибрирующих объектоЕ.
Новизна исследований, проведенных в ходе выполнения
диссертационной работы, состоит в следующем:
установлено, что отношение частоты гармоники с максимальной
амплитудой в спектре интерференционного сигнала к частоте колебаний
вибрирующего по гармоническому закону отражателя линейно зависит от
амплитуды, если амплитуда колебаний превышает длину волны излучений
лазера;
ч _
- впервые показано, что при изменении значения стационарного
набега фазы между интерферирующими лучами е лазеоной гомодинной системе среднее значение суммы и разность максимального и минимального значений отношения частоты гармоники с максимальной амплитудой в спектре интерференционного сигнала к основной частоте возрастают с ростом амплитуды колебаний отражателя при его колебаниях на основной и удвоенной частотах, соответственно.
впервые показано, как при негармонических, но периодических колебаниях отражающего объекта по форме переменной составляющей интерференционного сигнала можно восстанавливать функцию. характеризующую колебания объекта;
показано, что в оптической автодикной гомодинной системе с полупроводниковым лазером в качестве генератора существуют значения стационарного набега фазы, при которых. справедливы соотношения, положенные в основу гомодинных методов, связывающие соответственно амплитуды четных или нечетных гармоник спектра интерференционного сигнала с амплитудой гармонических колебаний отражающего объекта;
Достоверность полученных результатов. Достоверность полученных теоретически результатов обеспечивается достаточной строгостью математических , моделей, корректностью упрощающих .допущений, сходимостью вычислительных процессов к искомым решениям, соответствием результатов расчета эксперименту. Достоверность экспериментальных
5 результатов обеспечена применением современной ' стандартней
измерительной аппаратуры, обработкой экспериментальных данных с
' помощью современных методов с использованием ЭВМ. ...... ж
Практическая значимость полученных результато-з заключается в
следующем: ',
- предложен новый способ измерения амплитуды колебаний объекта,
вибрирующего по гармоническому t -закону, позволяющий повысить точность
измерений и упростить' процесс'измерения;, .''...'
- предложен новый способ определения амплитуды колебаний объекта, вибрирующего на основной и удвоенной Частотах;
предложен новый. способ исследования параметров
периодических колебаний, позволяющий по форме переменной
составляющей интерференционного сигнала восстанавливать функцию, характеризующую колебания исследуемого объекта и определять спектр этой функции.
Апробация работы.
Основные положения и результаты диссертационной работы доложены на ХШ научно-технической конференции "Неразрушающие физические методы и средства контроля" (С.-Петербург, 1993 г.); шестом заочном научно- техническом межреспубликанском семинаре "Применение лазеров в науке и технике" ( Иркутск, 1994 г.); VI Российской научно-технической конференции "Оптические, радиоаопновые тепловые, методы и средства неразрушающего контроля" ( Саратов. 1995 г.), а также на семинарах кафедр физики твердоготела и оптики СГУ.
Публикации. По результатам выполненных исследований опубликовано 8 работ, в том числе 4 статьи в центральной печати и 4 опубликованных тезиса докладов.
Личный вклад автора. Личное участие автора а этих работах выразилось'
з теоретическом описании характеристик интерференционного сигнала,
формируемого при вибраций" отражателяГпрсведёнЖ"всего объема
расчетных и экспериментальных работ, участии в формулировании научных
выводов. _
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из еведокия, пяти глав, заключения, списка литературы и приложения. Общий объем диссертации составляет 146 страниц машинописного текста. Оїновной текст занимает 123 страницы, включая 28 рисунков. Список литературы содержит 119 наименований и изложен на 15 страницах.
Похожие диссертации на Исследование интерференции оптического излучения в гомодинной лазерной системе с вибрирующим отражателем
