G - Physics – 01 – N
Patent
G - Physics
01
N
G01N 21/25 (2006.01)
Patent
CA 2042352
A method and apparatus for optically detecting transient motion from a scattering surface. A laser beam having a predetermined frequency is directed onto such a surface to thereby scatter the laser beam and produce a scattered laser beam defining an optical wavefront and having an optical spectrum with a central peak at the laser frequency and a sideband on either side of the central peak. The scattered laser beam is caused to interfere inside a photorefractive crystal with a pump beam derived from the laser beam so as to form an index of refraction grating diffracting the pump beam into a reference beam having an optical wavefront substantially matching the wavefront of the scattered laser beam and an optical spectrum with a single peak at the laser frequency and no sidebands, whereby to produce at an exit face of the photorefractive crystal a transmitted scattered laser beam and a diffracted reference beam interfering with one another. The interfering beams at the exit of the photorefractive crystal, or polarization components thereof, are at least temporarily out of phase, thereby obtaining an optical signal sensitive to phase perturbations produced by the transient motion, which optical signal is detected and converted into an electrical signal representative of the transient motion. The invention is particularly useful for detecting small surface deformations or displacements of a material subjected to ultrasonic energy, enabling displacements ranging from a fraction of 1.ANG. to a few hundred .ANG. to be detected with a large étendue or light gathering efficiency and a broad frequency bandwidth extending from frequencies as low as 1 KHz, and even below.
Méthode et appareil pour la détection optique du mouvement transitoire d'une surface de diffusion. Un faisceau laser d'une fréquence prédéterminée est dirigée vers une telle surface de façon à être diffusé et à produire un faisceau laser définissant un front d'onde optique et ayant un spectre optique avec une crête centrale à la fréquence laser et une bande latérale de part et d'autre de cette crête. Le faisceau laser diffusé est amené à brouiller, à l'intérieur d'un cristal photoréfractif, un faisceau pompe dérivé du faisceau laser de façon à former un réseau à indice de réfraction qui diffracte le faisceau pompe en un faisceau de référence ayant un front d'onde optique correspondant sensiblement au front d'onde du faisceau laser diffusé et un spectre optique avec une seule crête à la fréquence laser et aucune bande latérale, ce qui produit à une des faces de sortie du cristal photoréfractif un faisceau laser diffusé transmis et un faisceau de référence diffracté qui se brouillent mutuellement. Les faisceaux qui se brouillent à la sortie du cristal, ou leurs composantes de polarisation sont, au moins temporairement, déphasés, ce qui produit un signal optique sensible aux perturbations de phase causées par le mouvement transitoire; ce signal optique est détecté et converti en signal électrique représentatif du mouvement transitoire. L'invention est particulièrement utile pour la détection de petites déformations superficielles ou de faibles mouvements d'un matériau soumis à l'énergie des ultrasons, permettant la détection de mouvements allant d'une fraction d'angström à quelques centaines d'angströms avec une grande étendue ou efficacité de captage de la lumière et une grande largeur de bande de fréquences à partir de fréquences de pas plus de 1 kHz, voire en deçà.
Ing Ros Kiri
Monchalin Jean-Pierre
Ing Ros Kiri
Monchalin Jean-Pierre
Szereszewski Juliusz M.sc.
LandOfFree
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