Interferometria laserowa z automatyczną analizą obrazu

Krzysztof Patorski, Leszek Sałbut, Małgorzata Kujawińska

Praca dotyczy najważniejszych obszarów interferometrii, w których informacja o badanym zjawisku lub obiekcie przestrzennym jest zakodowana w postaci dwuwymiarowego obrazu prążkowego (interferogramu). Omówiono w niej podstawy interferometrii laserowej. Dokonano klasyfikacji układów interferencji dwuwiązkowej, sposobów kodowania informacji fazowej w przypadku obiektów nierozpraszających i rozpraszających światło oraz zwrócono uwagę na wiele aspektów praktycznych, w tym związanych ze stopniem koherencji czasowej promieniowania — zarówno laserów gazowych małej mocy, jak i laserów półprzewodnikowych (rozdz. 1). Opisano metody komputerowego przetwarzania obrazów prążkowych, umożliwiające ilościową analizę interferogramu badanego obiektu (rozdz. 2). Przedstawiono „klasyczne” układy interferometrów Michelsona, Twymana-Greena, Fizeau, Sagnaca, Burcha, Talbota itd., w których wykorzystuje się promieniowanie laserów. Interferometry te znajdują główne zastosowanie w technologii elementów optycznych. Kolejno opisano ich mikroskopowe wersje stosowane, przede wszystkim, do pomiaru współrzędnych powierzchni (kształtu) mikroelementów spotykanych w mikrooptyce, mikroelektronice oraz systemach typu MEMS i MOEMS (rozdz. 4). Omówiono także interferometrię obiektów rozpraszających światło — interferometrię holograficzną i plamkową. Zwrócono uwagę na rozwój cyfrowej interferometrii holograficznej i światłowodowych wersji interferometrów plamkowych (rozdz. 5 i 6). Przedstawiono podstawy, implementację i zastosowania tzw. interferometrii siatkowej, w której odbiciowa siatka dyfrakcyjna nałożona na badany obiekt (obciążany np. mechanicznie lub termicznie) stanowi jednocześnie sensor przemieszczenia w płaszczyźnie i element rekombinujący wiązki na wyjściu interferometru (rozdz. 7). Rozważono także interferometrię z wykorzystaniem źródeł promieniowania o celowo obniżonym stopniu koherencji czasowej. Długość koherencji spełnia w tym przypadku rolę selektywnej bramki, dzięki której uzyskuje się dużą przestrzenną rozdzielczość pomiaru wzdłuż kierunku propagacji wiązki, w szerokim zakresie pomiarowym (rozdz. 8). W końcowej części monografii (rozdz. 9) omówiono zagadnienia związane ze sprzęganiem wyników uzyskiwanych z pomiarów interferometrycznych z inżynierskimi narzędziami projektowania i analizy, a właśnie takie hybrydowe metody konstruowania, z interaktywnym wspomaganiem projektowania numerycznego przez metody doświadczalne, stanowią o nowoczesności i niezawodności rozwiązań naukowych i technicznych.