Сканирование лазерным гетеродинным интерферометром




Гетеродинное сканирования лазерного интерферометра разработанно для исследования микроакустики и имеет вид оптической установки модифицированного интерферометра Маха-Цандера. Линейно поляризованный и коллимированный пучок из гелий-неонового одномодового лазера (Spectra-Physics модель 117A) делится на два акустооптических модулятора (IntraAction модель AOM- 405A1) (ОСО), где опорный пучок приобретает оптический сдвиг частоты по отношению к лучу нулевого порядка. Луч нулевого порядка света зонда фокусируется в объектив микроскопа (Nikon 50x / 0,55 ELWD) на поверхности образца. Пластина вращается в плоскости поляризации пробного пучка, для правильности направления луча в поляризационном светоделителе (PBS), где два, теперь ортогонально-поляризованных луча, взяты вместе. Лучи затем распространяться через линейный поляризатор на быстром (0 - 12 ГГц) фотодетекторе, который показывает плоскую частотную характеристику (лучше, чем ± 1 дБ до 6 ГГц) (Новая модель Фокус 1554-A) (PD). Образец растрового сканирования под сфокусированным лазерным лучом с компьютерным управлением электродвигателя (М-Ньюпорт MFN25cc) получает 25 мм диапазон движения вдоль каждой из трех осей, с наименьшим размером шага 55 нм.

Рассмотрим интерференцию двух лазерных лучей с интенсивностью I1 и I2, происходящих из того же лазерного источника. Если один из пучков смещается в частоте от оригинальной оптической частоты f + f m (f m << f), то сигнал усредняется помехами по оптическому циклу, где φ (т) оптическая разность фаз между лучами.

Когда один из лучей отражается от синусоидально вибрирующей поверхности образца, разность фаз может быть записана в виде

где A амплитуда нормальной компоненты поверхностной вибрации, λ является длиной волны лазерного света, и fvib и φvib являются частотой и фазой колебаний, соответственно. Термин φ0 является медленно меняющейся фазой (по сравнению с fvib) и показывает какие-либо произвольные изменения оптической фазы между двумя плечами интерферометра за счет, например, изменения в условиях окружающей среды. Когда амплитуда вибрации поверхности (A) мала по сравнению с λ, интерференционный член уравнения может быть расширен

Ошибка в расчетах амплитуд вследствие этого приближения составляет менее 1%, при A ≤ 10 нм и λ = 632,8 нм.

При наблюдении в частотной области, спектр сигнала состоит из амплитудной модуляции (FM) и двух вспомогательных вершин (при FM ± fvib). При измерении реальных образцов, только амплитудная модуляция и верхний (FM + fvib) вспомогательный пик (здесь и далее называемый пик сигнала) обнаруживаются. Модуляция и пики сигнала (на двух частотах) обнаруживаются одновременно, и абсолютная амплитуда вибрации поверхности может быть получена из их отношения амплитуд. Кроме того, путем сравнения фаз двух сигналов фаза поверхностной вибрации приобретает любые медленные изменения длины оптического пути. Способность измерить абсолютную амплитуду вибрации поверхности обеспечивает защиту от эффектов, таких как изменения локальной оптической отражательной поверхности образца. Кроме того, обнаружение гетеродина уменьшает потенциальные проблемы, вызванные радиочастотной (РЧ) утечкой, поскольку есть смещение частоты между определенной частотой (FM + fvib) и частотой, при которой образец приводится в движение.

Заключение

Подводя итог можно отметить, что описанные в ходе доклада проблемы всё ещё имеют место быть, в следствии чего более точное детектирование невозможно, но востребовано. Таким образом применение лазерного детектирования ультразвука является перспективным для приборов неинвазивной диагностики в перспективной медицине, а значит актуален вопрос о решении поставленных в ходе реферата проблем, таких как детектирование ультразвуковых колебаний в биотканях.

 

 



Поделиться:




Поиск по сайту

©2015-2024 poisk-ru.ru
Все права принадлежать их авторам. Данный сайт не претендует на авторства, а предоставляет бесплатное использование.
Дата создания страницы: 2019-04-30 Нарушение авторских прав и Нарушение персональных данных


Поиск по сайту: