лаборант Центра «Диагностические системы» (лаборатория оптической диагностики);
студент факультета радиофизики и компьютерных технологий
Laboratory Assistant, the Centre “Diagnostic Systems” (Laboratory for Optical Diagnostics);
Student of Radiophysics and Computer Technologies Faculty
младший научный сотрудник Центра «Диагностические системы» (лаборатория оптической диагностики);
старший преподаватель кафедры физики и аэрокосмических технологий
Junior Researcher, Centre “Diagnostic Systems” (Laboratory for Optical Diagnostics); Senior Lecturer at the Department of Physics and Aerospace Technologies
кандидат физико-математических наук, ведущий научный сотрудник Центра «Диагностические системы» (лаборатория оптической диагностики)
Ph. D. (Physics and Mathematics), Leading Researcher, Centre “Diagnostic Systems” (Laboratory for Optical Diagnostics)
Лазерное излучение широко используется для оптической диагностики различных рассеивающих сред. В подавляющем большинстве случаев для этих целей применяются лазерные пучки, имеющие гауссов профиль. В то же время световые пучки других типов имеют ряд особенностей, с помощью которых можно получить дополнительную информацию об исследуемых объектах. В данном контексте актуальной является задача выявления проникающей способности световых пучков различных типов в рассеивающей среде c целью их последующего применения для неразрушающего контроля различных объектов, в том числе биотканей. В настоящей работе проведен сравнительный анализ четырех различных конфигураций лазерных световых пучков: гауссова, лагерр-гауссова и бесселевых световых пучков нулевого и первого порядков в отношении сохраненной ими мощности после прохождения слоя рассеивающей среды. Для формирования световых пучков применялся гелий-неоновый лазер, излучающий на длине волны 0,633 мкм, и модульная оптическая схема, позволяющая изменять профиль светового пучка путем включения/исключения из светового тракта соответствующих модулей. В качестве рассеивающей среды использовались плоскопараллельные слои полупрозрачной силиконовой резины различных толщин в диапазоне от 0,17 до 6,61 мм. По результатам экспериментальных измерений построены аппроксимирующие кривые для зависимости мощности прошедших через слой рассеивающей среды световых пучков четырех типов от толщины слоя вида I = exp (–Dx), где D – показатель ослабления, I – суммарная мощность пучка, x – толщина слоя. Рассчитаны значения коэффициента D для разных типов пучков. Значения D мало (в пределах стандартной ошибки) отличаются для разных типов пучков, из чего следует, что тип пучка в данной конфигурации оптической схемы практически не влияет на его проникающие свойства и суммарную энергию света, прошедшего через слой рассеивающего материала.
Laser radiation is extensively used for optical diagnostics of various scattering media. In most cases, laser beams having a Gaussian profile are applied for this task. At the same time, other-type light beams have some features that can be used to obtain additional information about investigated objects. In this context, a relevant task is to reveal the penetrability of different-type light beams in a scattering medium with their subsequent application for the nondestructive testing of various objects, including biological tissues. In this article, a comparative analysis is carried out for four different configurations of laser light beams (Gaussian, Laguerre-Gaussian, and zero- and first-order Bessel light beams) in relation to the power stored by them after passing through a scattering medium layer. To form the light beams we used helium-neon laser emitting at a wavelength of 0.633 micrometers, and a modular optical system. This system makes it possible to change the light beam profile by the inclusion / exclusion of the corresponding modules from the light path. As the scattering medium we used plane-parallel layers of semi-transparent silastic with the thickness ranging from 0.17 to 6.61 mm. It is investigated experimentally how the power of the light beam passing through the scattering medium layer depends on the layer thickness. According to the obtained results, the approximating curves are plotted in the form I = exp (–Dx) where D is the attenuation coefficient, I is the total power of the beam, x is the layer thickness. The values of the coefficient D for different-type beams are calculated. The D values for different-type beams scarcely differ (within the standard error) from each other. It means that the beam type in the optical system configuration has almost no effect on the penetration properties of the light beam, and on the total energy of the light passing through the scattering medium layer.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.