Allmänt om defokuserade speckler

Forskningsprojektet handlar om att utveckla laserspecklemätmetoder för applicering på transparenta objekt som t ex strömmande gaser och flammor. Vid avbildning med en kamera av en laserbelyst diffus yta så uppstår ett kornigt mönster i bilden, ett så kallat specklemönster. Även fasen i specklemönstret kan detekteras genom att blanda det med ett referensljus. Om ett transparent objekt placeras mellan kameran och den laserbelysta ytan så uppstår en förändring av specklemönstret. Man får dels en förflyttning av specklerna och dels en fasförändring.

Fasen i specklemönstret kan också användas för att räkna ut vilken fördelning ljuset skulle ha haft i andra avbildningsplan än det som registrerades.

Denna teknik kallas för digital holografi och innebär att både fasen och intensiteten hos optiska fält kan jämföras i godtyckliga avbildningsplan. Ett objekt som placeras framför den laserbelysta ytan är inte i fokus, eftersom det är den belysta ytan som befinner sig i kamerans fokus. Genom att numeriskt propagera till ett önskat avbildningsplan kan ett objekt som från början befinner sig ur fokus komma att hamna i fokus.  

Figurerna visar ett munstycke med strömmande heliumgas som är placerat framför en laserbelyst diffus yta. I bilden högst upp ligger kamerans fokus på den belysta ytan och munstycket är därför suddigt. I bilden längst ner har en numerisk omfokusering genomförts till ett avbildningsplan mitt i gasens munstycke.

De fasförändringar och speckleförflyttningar som uppstår i olika avbildningsplan när ett transparent objekt placeras framför den laserbelysta ytan beror på att brytningsindex ändras i förhållande till den omgivande luftens brytningsindex. I förlängningen skulle denna mätmetod kunna användas till att mäta brytningsindexfördelningar eller densitetsfördelningar i två och tre dimensioner. Den föreslagna mätmetoden kan också användas till att bestämma andra data, såsom fasgradienter och det transparenta objektets position.

Sidansvarig och kontakt: Erik Olsson

Publicerad: 22 april 2006

Uppdaterad: 19 november 2007

Luleå tekniska universitet