Спосіб аналізу топологічного складу оптичного вихору

Спосіб аналізу топологічного складу оптичного вихору, який містить у собі вимірювання максимальних і мінімальних значень фотоструму, що відповідають інтенсивності оптичного пучка, відрізняющийся тим, що лазерне випромінювання спо 30481 промінювання. Якщо гауссів пучок дифрагує на голограмі "анізотропна вилка", то встановлюється поле, яке містить в собі два вихора з протилежними топологічними зарядами. На інтерферографі поля ця картина виглядає як ділянка інтерферонційного поля із зсуненими наполовину періоду смугами і обмежене двома "вилочними" дислокаціями. Якщо у полі випромінювання присутній тільки один топологічний заряд, а "вага" другого дорівнює 0, то відтоді спостерігається одинична "вилка". Орієнтація вилки відносно смуг задає знак топологічного заряду. У випадку присутності у полі двох зарядів з різними знаками та однаковою "вагою", на інтерферограмі обмежуючі дислокацію "вилки" витісняються на нескінченість та на інтерференційній картині спостерігається вироджена крайова дислокація. Якщо "ваги" зарядів відрізняються один від одного, але не дорівнюють 0, то по розмірах ділянки, спотвореної інтерференцією, обмеженою "вилкою", можна якісно судити про співвідношення "ваг" різних топологічних зарядів вихоревої комбінації. До недоліків способа відноситься візуальна характеристика стану оптичного вихора. Ніякої кількісної інформації при такому способі реєстрації отримати неможливо. Завдяки наведеним причинам неможливо зробити висновок про однорідність топологічного складу пучка що вивчається. В основу винаходу поставлено завдання удосконалити спосіб аналізу топологичного складу оптичного вихору, у якому визначають величину ступеню однорідності оптичного випромінювання, по значенню якого одержують кількісну інформацію про ступінь однорідності топологічного складу оптичного вихору. Поставлене завдання вирішується тим, що у способі аналізу топологічного складу оптичного вихору, який містить у собі вимірювання максимального та мінімального значення фотоструму, згідно винаходу, лазерне випромінювання спочатку спрямовують на фазовий транспарант і пропускають через циліндричну лінзу, діафрагму на фотодетектор, фіксуя максимальне та мінімальне значення фотоструму, визначають еталон ступеню однорідності оптичного випромінювання за формулою: Р=(Іmaх-Іmin)/(Іmav+Іmin). Після цього вивчаєме випромінювання, яке несе в собі топологічний заряд, пропускають через циліндричну лінзу, діафрагму на фотодетектор та знов визначають максимальне та мінімальне значення фотоструму, а потім визначають ступінь його однорідності, і аналізують топологічний заряд оптичного вихора, порівнюючи величину ступеню однорідності оптичного випромінювання з еталоном ступеню однорідності. Спосіб реалізується таким чином. Для визначення еталону ступеню однорідності збирають установку (фіг. 1). Випромінювання від Не-Ne-лазеру 1 із довжиною хвилі l=0,63 мкм спрямовується на фазовий транспарант 2, який вносить різницю між фазами p/2 у полі випромінювання лазера 1, та утворює трансформацію гаусового пучка в пучок Лагера-Гауса. Потім випромінювання проходить через циліндричну лінзу 3, у фокусі якої знаходиться діафрагма 4 і попадає на фотодетектор 5. Лінза 3, діафрагма 4 та фотодетектор 5 жорстко закріплені на платформі 6, яка може обертатися навколо лабораторної вісі координат z. Реєструючи максимальне та мінімальне значення струму, визначають положення платформи, що відповідає цим значенням. Згідно з формулою визначають величину ступеню однорідності топологічного складу випромінювання, що вивчається, і ця величина приймається за еталонне значення. Транспарант має чітку область нульової інтенсивності в центрі пучка, що надає можливість прийняти це випромінювання як еталон і приписати йому ступінь неоднорідності топологічного складу, яка дорівнює одиниці. Для реалізації засобу застосовується установка (фіг. 2). Випромінювання від Не-Ne-лазера l=0,63 мкм 1 спрямовується на транспарант 7, що являє собою комп'ютерно-синтезовану голограму, при проходженні якої гаусов пучок зазнає дифракційний розклад. Вивчаємий дифракційний порядок відділяється діафрагмою 8. Після діафрагми 8 виділений пучок попадає на циліндричну лінзу 3 і зазнає деформацію відносно головної оптичної вісі циліндричної лінзи 3. Діафрагма 4 виділяє ділянку деформованого випромінювання та фотодетектор 5 реєструє значення фототоку вивчаємої ділянки оптичного вихора. Потім шляхом обертання платформи 6 навколо лабораторної вісі z проводять вимірювання фотоструму та визначають його максимальні і мінімальні значення. Згідно з формулою: Р=(Іmaх-Іmin)/(Іmaх+Іmin), розраховується ступінь однорідності топологічного складу оптичного вихора, що розглядається. Отриманий результат порівнюється з тим, що отримувався при юстуванні приладу, інакше кажучи – з еталонним значенням. Таким чином, здійснюється аналіз топологічного складу оптичного вихора по визначенню ступеню його однорідності. Той же результат може бути отриманий, якщо замість транспаранта 7 і діафрагми 8 застосовувати лазер з перебудовуваним резонатором, який генерирує оптичні вихори, або астигматичні системи, що формують оптичні вихори у вільному просторі. Спосіб надає уявлення про ступінь неоднорідності топологічності складу оптичних вихорів та їх аналізу. 2 30481 Фіг. 1 Фіг. 2 __________________________________________________________ ДП "Український інститут промислової власності" (Укрпатент) Україна, 01133, Київ-133, бульв. Лесі Українки, 26 (044) 295-81-42, 295-61-97 __________________________________________________________ Підписано до друку ________ 2002 р. Формат 60х84 1/8. Обсяг ______ обл.-вид. арк. Тираж 35 прим. Зам._______ ____________________________________________________________ УкрІНТЕІ, 03680, Київ-39 МСП, вул. Горького, 180. (044) 268-25-22 ___________________________________________________________ 3