Оптическая голография - Априль Ж.
Скачать (прямая ссылка):
Первую схему обращения волнового фронта, называемую четы-рехволновой, фактически повторяющую в динамическом варианте рассмотренную выше схему обращения статической трехмерной голограммы, предложили советские физики Степанов, Ивакин и Рубанов [42], а также независимо от них американский физик Ворд-ман [43]. На рис. 12 поясняется принцип действия этой схемы и возможный способ использования обращенной волны для компенсации влияния оптических неоднородностей рабочего тела лазерного усилителя. В этом случае созданная задающим генератором
R
Рис. 11. Коррекция формы волнового фронта излучения лазера с помощью динамической сдвиговой трехмерной голограммы. R — интенсивная неоднородная волна; S — слабая волна правильной формы; V — динамическая сдвиговая голограмма; S' — исправленный и усиленный волновой фронт. 9. Динамическая регистрация стационарных полей
719
слабая плоская волна W0 проходит слева направо через оптически неоднородное тело усилителя U. Оптические неоднородности усилителя приводят к искажению этой волны и ее трансформации на выходе в волну сложной формы Wu, усиленную относительно первоначальной. Четырехволновая динамическая голограмма H формируется в нелинейной среде вследствие смешения волны, вышедшей из усилителя, плоской опорной волны R и распространяющейся навстречу ей волны R*, полученной при отражении опорной волны от зеркала М.
Л
Рис. 12. Схема получения обращенной волны с помощью четырехволновой динамической голограммы и использования этой волны для коррекции излучения лазера. W0— исходная плоская волна; Wu— та же волна, деформированная после прохождения лазерного усилителя U; H — динамическая голограмма; R — опорная волна; M — зеркало, R* — считывающая волна; Wu — волна, обращенная по отношению к волне Wu ; W*0 — исправленная и усиленная волна.
При рассмотрении механизма действия этой голограммы можно принять, что в результате интерференции волны, вышедшей из усилителя, со встречной по отношению к ней опорной волной образуется трехмерная голограмма, характеризующаяся изофазными поверхностями d-г, d2, d3, .... При считывании такой голограммы волной, которая, отразившись от зеркала, распространяется навстречу опорной, формируется волна Wu, обращенная по отношению к волне, записанной на голограмме. С тем же основанием можно считать, что роль опорной волны при записи голограммы выполняет волна, отраженная от зеркала, а считывание осуществляется плоской волной R. В обоих случаях результат будет одинаковым; образуется волна, совпадающая по форме с объектной волной, падающей на голограмму, но распространяющаяся в противоположном направлении. Такая обращенная волна после прохождения строго по обратному пути через усилитель приобретает 720 Дополнение. Голография в трехмерных средах
искажения противоположного знака и трансформируется в плоскую волну W0, усиленную и распространяющуюся навстречу исходной волне W0-
Рагульский, Зельдович и др. [44] нашли еще один, более естественный способ получения обращенных волн. Оказалось, что если на кювету К, заполненную веществом, которое способно к вынужденному рассеянию Мандельштама— Бриллюэна (например, сероуглерод), направить волну Wu с неоднородным волновым фронтом, то от кюветы эта волна отразится в виде волны W*u, обращенной по отношению к волне, падающей на кювету (рис. 13). Система с такими свойствами называется «бриллюэновским зеркалом».
Рис. 13. Схема обращения волнового фронта бриллюэновским зеркалом и использования обращенной волны для фокусировки на мишень. L — диффузный экран; P — точка, подсвеченная излучением постороннего лазера; W0 — волна, исходящая из точки Р\ U — лазерный усилитель; IFu — волна, искаженная оптическими неодиородностями лазерного усилителя; К — кювета, заполненная веществом, способным к вынужденному рассеянию света на звуке; Wu — волна, обращенная бриллюэновским зеркалом; W0 — усиленная исправленная волна, фокусирующаяся на мишень.
Механизм действия бриллюэновского зеркала можно интерпретировать следующим образом. В данном случае в кювете регистрируется безопорная трехмерная голограмма типа рассмотренной на рис. 9. Отличие заключается лишь в характере реакции светочувствительной среды: в случае обычной голографической записи показатель преломления светочувствительной среды изменяется пропорционально интенсивности воздействующего излучения. В соответствии с этим световые «сгустки», образовавшиеся в результате интерференции падающего на голограмму излучения, регистрируются средой в виде соответствующих равномерно заполненных сгустков показателя преломления. В случае же бриллюэновского зеркала благодаря специфическим свойствам среды в местах расположения световых сгустков развивается процесс вынужденного рассеяния света на звуке, в результате чего каждый световой сгусток заполняется звуковой волной, распространяющейся в том же направлении, что и излучение, падающее на кювету. Гребни звуковой волны, следующие друг за другом на расстоянии А, сильно отражают в обратном направлении падающий на них свет, анало- 9. Динамическая регистрация стационарных полей
