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光をあてると屈折率が変化するPhotorefractive結晶のひとつである珪酸ビスマス(BSO)結晶をホログラムの記録媒体に用い、これによる実時間ホログラフィー干渉法を確立し、全電気的プロセスで流れの可視化、計測を行うシステムの実現を目的として以下の点が明かになった。
1.BSO結晶のホログラム記録特性について、理論的解析を行い、ホログラム回折効率に影響を及ぼす材料パラメータ、印加電界、照射光量、干渉縞間隔、再生入射角、結晶厚さとの関係を明かにした。
2.実験的にBSO結晶のホログラム記録、再生、消去特性についての検討を行い、BSO結晶の材料パラメータ、印加電界、再生入射角、結晶厚さ等に対する回折効率の関係を求めた。回折効率を最大にする結晶厚さは、吸収係数と再生光波長で決まり、また、印加電圧は、材料パラメータでその上限が決まる。
3.実時間ホログラフイー干渉法はBSOからの回折光と透過光を干渉をさせるため、その2光波の偏光特性が重要である。その2光波の偏光特性を実験的に調べ、その方向を一致させる方法を確立した。
4.CCDカメラとVTRにより、干渉縞画像を記録、ディジタル化し、その干渉縞の解析に画像メモリと画像解析用の計算機を導入し、小型の画像解析システムを構成した。干渉縞解析には、フーリエ変換法を使用した解析プログラムを作成した。
5.液体中での超音波波面の可視化、音圧測定を行った。200KHzの超音波による音圧で、液体の屈折率が変化し、光路長変化が干渉縞パターンとして現れる。この画像は、20万分の一秒で一周期振動する超音波を200万分の一秒の光パルスで、ビデオ信号1フレーム間、繰り返し記録したものである。このパターンより音圧変化を求め、画像化すると、超音波の可視化像が求められた。
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