Способ восстановления фазовых голограмм в фоторефрактивных кристаллах

 

Изобретение относится к оптическим измерениям и может быть использовано в оптоэлектронных устройствах. Освещают кристалл с записанной в нем голограммой предварительно расширенным сходящимся пучком когерентного линейно поляризованного света известной мощности. При этом кристалл размещают в фокусе этого пучка и ориентируют ось пучка параллельно оптической оси кристалла. В дифрагировавшей на голограмме компоненте выделяют поляризацию, образующую угол φ к поляризации падающего на кристалл света, определяемый как произведение величины ρ индуцированной фотогирационным эффектом оптической активности на длину пути света в кристалле, и измеряют мощность выделенного излучения. Приведено соотношение для вычисления ρ. Благодаря тому, что в освещенной области кристалла имеет место одновременное фотоиндуцированное изменение показателя преломления N и ρ, а в прилегающих областях наблюдается только изменение N за счет диффузионного механизма, выделение указанной поляризации обеспечивает увеличение пространственного разрешения и повышение отношения сигнал/шум. 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51) 5 G 02 В 5/18, 5 32

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЛ

Ч= 1 =С е,. G; I 7.1

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4452556/24-10 ! (22) 25.05.88 (46) 23.08,90. Бюл, №- 3 1 (71) Кемеровский государственный университет (72) С.М,Кострицкий (53) 535,853.3 1 (088.8) (56) Фридкин В.М. Фотосегнетоэлектрики. — M. Наука, 1978, с.186-211.

Авторское свидетельство СССР

¹ 1345156, кл. G 02 В 27/48, 1987. (54) СПОСОБ ВОССТАНОВЛЕНИЯ ФАЗОВЫХ

ГОЛОГРАММ В ФОТОРЕФРАКТИВНЫХ КРИСТАЛЛАХ (57) Изобретение относится к оптическим измерениям и может быть использовано в оптоэлектронных устройствах.

Освещают кристалл с записанной в нем голограммой предварительно расширенным сходящимся пучком когерентного линейно поляризованного света известной мощности. При этом кристалл разИзобретение относится к области оптических измерений и может быть использовано в оптоэлектронных устройствах. е

Целью изобретения является увеличение пространственного разрешения и повышение отношения сигнал/шум.

На чертеже показано пространственное распределение изменений показателя преломления gn и оптической активности о при освещении небольшой области фоторефрактивного кристалла.

Способ включает освещение кристалла с записанной в нем голограммой

„„SU „„1587460 А 1

2 мещают в фокусе этого пучка и ориентируют ось пучка параллельно оптической оси кристалла. В дифрагировавшей на голограмме компоненте выделяют поляризацию, образующую угол (g к поляризации падающего на кристалл света, определяемый как произведение величины р индуцированнрй фотогирационным эффектом оптической активности на длину пути света в кристалле, и измеряют мощность вьщеленного излучения, Прчведено соотношение для вычисления р . Благодаря тому, что в освещеннои области кристалла имеет место одновременное фотоиндуцированное изменение показателя преломления и и р, а в прилегающих областях наблюдается только изменение и за счет диффузионного механизма, вьщеление указанной поляризации обеспечивает увеличение пространственного разрешения и повышение отношения сигнал/шум, 1 ил., 1 табл. предварительно расширенным сходящимся пучком когерентного линейно поляризо ванного света известной мощности. При этом кристалл размещают в фокусе этого пучка и ориентируют. ось пучка параллельно оптической оси кристалла .

В дифрагировавшей на голограмме компоненте выделяют поляризацию, образующую угол < к поляризации подающего на кристалл света, определяемый по формуле

1587460 где — величина индуцированной фотогирационным эффектом оптической активности;

1 — длина пути света в кристалле;

k — коэффициент пересчета радиан

5 в градусы;

G " "компоненты симметрической !

3 части псевдотензора гирации; .п е . — направляющие: косинусы свето1,! 10 вой волны относительно осей и j кристалла i, j=х,у, г, и измеряют мощность выделенного излучения.

ВеличинУ фотоиндуцированной Удель- 15 ной оптической активности р можно

J определить и экспериментально из измерений спектров комбинационного

Рассеяния света (КРС) . Для этого измеряют значения коэффициентов асимметрии KPC k, которые численно равны отношению нормированных интенсивностей любой из линий анизотропных фононов, измеренных до и после поворота кристалла на 180 вокруг оптической оси. Определяют р по формуле

1 . + -1) (g -1)

J .1 у = — arctg

Ф

1 2 .» 1 ) (3 + 1 )

1 1 30 где l - длина пути света в кристалле; — значение коэффициента асим-! метрии; — то же, в геометрии z(xz)y; — то же, в геометрии z(ху)у.

Для обозначения поляризационных

КРС использованы порто-символы, кото-. рые вне скобок указывают направления падающего и рассеянного света, символы в скобках указывают поляризацию

40 падающего и рассеянного света, Выбор поляризационных геометрий для определения р связан с формой тензора

КРС для точечной группы симметрии С, к которой принадлежат ниобат и танта45 лат лития. Для номинально чистых и легированных кристаллов ниобата лития получены следующие значения оптической активности (см. таблицу) .

Фотоиндуцирован- 50 ная оптическая

Крис талл

Концентрация примеси, мас.Ж активность град/мм

?.1ИЬОЭ

0,10

0,25

0,65 (Г

0,015

0 05

1. iNb03 .

:Cu

11Р од олж ени е таблицы

) 3

0,35

0,90

0,01

0,05

LiNbO

:Fe

При прохождении линейно поляризованного света через фоторефрактивный кристалл с записанной фазовой голограммой происходит изменение гирационных свойств кристалла под действием света, т.е. наблюдается изменение состояния поляризации света, проходящего через кристалл (фотогирационный эффект). Плоскость поляризации проходящего через кристалл света отклоняется от направления поляризации падающего света на угол с .

Значение угла поворота монотонно увеличивается при увеличении пути света в кристалле и в значительной мере определяется оптической активностью, что связано с появлением отличной от нуля компоненты симметричной части псевдотензора гирации

G;.. Фотогирационный эффект обусловлен поперечными к оптической оси кристалла компонентами электрических полей, появляющимися за счет аномального фотовольтаического эффекта в освещенной области кристалла. Диффузионный механизм не создает полей с поперечной составляющей, так как он вызван во внутреннем поле спонтанной поляризацией, направленной по оптической оси. Поэтому за пределами освещенной области не произойдет изменения гирационных свойств кристалла.

Таким образом, выделение в прошедшем через образец свете поляризации, образующей угол (к поляризации падающего на кристалл света, позволит увеличить пространственное разрешение за счет устранения диффузионного вклада в изменение действительной части показателя преломления Дп. Кроме того, появляется возможность не пропускать свет, рассеянный на неоднородностях кристалла, так как при таком рассеянии свет не изменяет состояния своей поляризации. Это улучшает отношение сигнал/шум.

Пример. На образец фоторефрактинного кристалла, в котором записана объемная фазовая голограмма, направляют пучок когерентного линейно поляризованного света, который представ5 15874 ляет предварительно расширенный оптической системой сходящийся луч лазера, излучающего в видимом диапазоне длин о волн от 6760 (Кг+ — лазер) до 4416 А (Не — Cd лазер), так что Йаправление

его распространения в кристалле, помеще-ином в фокус пучка, параллельно оптической оси кристалла. В качестве образца используют легированные желе- о зом и медью монокристаллы ниобата и танталата лития (LiNb03 и LiTaO>).

После образца на пути пучка света устанавливают любой стандартный линейный поляризатор, пропускающий свет с поляризацией, образующей угол к поляризации падающего на кристалл света.

Измерение интенсивности дифрагировавшего на фазовой голограмме света 20 осуществляется с помощью любого из детекторов, обычно используемых в подобных устройствах, например фотоумножителя, фотодиодных матриц, линеек

ПЗС и т.п.

Формула изобретения

Способ восстановления фазовых голограмм в фотарефрактивных кристал- 30 лах, включающий освещение кристалла где

k

G;) и е..

1 величина индуцированной фото.гирационным эффектом оптичес-, кой активности; длина пути света в кристалле; коэффициент пересчета радиан в градусы; компоненты симметричной части псевдотензора гирации; направляющие косинусы свето вой волны относительно осей и j кристалла i,j,õ,у,г.

60 е с записанной в нем голограммой предваритсльно расширенным сходящимся пучком когерентного света известной ,мощности при размещении кристалла в фокусе этого пучка и ориентации оси пучка параллельно оптической оси кристалла и измерение мощности дифрагировавшей компоненты, о т л и ч а ю— шийся тем,что, с целью увеличения пространственного разрешения и повышения отношения сигнал/шум, кристалл освещают линейно поляризованным светом, а в дифрагировавшей компоненте выделяют поляризацию, образующую угол g ê поляризации падающего на кристалл света, определяемый по формуле

A n (= 1 = (1се; Г; .е ) 1, 1587460

Д м10

-2

У

О,У

О

0с5ещелная о&ась

Составитель В.Кравченко

Редактор Н,Бобкова Техред П. Серднжова Корректор О. Ципле

\ Т

Заказ 2418 Тираж 463 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101