Фоторефрактивные кристаллы в когерентной оптике - Петров М.П.
Скачать (прямая ссылка):
16 М. П. Петров и др.
241
9.7.1. Электрическое управление условиями брэгговской
дифракции
Этот метод основан на возможности влияния на брэгговские условия считывания объемной голограммы в ФРК приложением внешнего электрического поля Е0. Действительно, упрощенным образом результат воздействия поля Е0 на оптические свойства электрооптического ФРК можно рассматривать как изменение показателя преломления последнего. В силу того что это неизбежно изменяет длину волны считывающего света в кристалле, а также (при заданном угле падения) направление его распространения в объеме кристалла, следует ожидать, что приложение поля может приводить к изменению условий брэгговской дифракции на записанной ранее голограмме.
Сказанное означает, что если первоначально в отсутствие внешнего поля для считывающего светового пучка R выполнялись брэгговские условия дифракции на некоторой голограмме, то включение поля может полностью «выключить» дифракцию на ней. И наоборот, при невыполнении в исходном состоянии (при Е0 = 0) условий дифракции на другой объемной голограмме помещение кристалла во внешнем поле Е0 «включит» дифракцию на этой голограмме. Дальнейшее изменение поля может вывести из условий считывания и эту голограмму, однако «включить» третью и так далее. Таким образом, последовательное ступенчатое изменение внешнего поля Е0 дает возможность переключения (или электрической выборки) серии голограмм. Легко видеть, что запись такой серии должна последовательно осуществляться в данном объеме ФРК при том же фиксированном угле падения опорного пучка и при подаче на кристалл именно того значения поля, при котором данная голограмма впоследствии будет считываться.
Очевидно, что данная методика переключения основана на возможности записи в объеме ФРК относительно устойчивых и неде-градирующих в процессе их считывания объемных голограмм. Последнее, в частности, осуществимо при наличии некоторого механизма фиксирования голограмм типа термического фиксирования в LiNb03 [9.80, 9.84—9.86] или электрического фиксирования в SBN [9.871.
С практической точки зрения, эффективность той или иной схемы электрического управления определяется характерной величиной изменения поля АЕ0, которое приводит к заметному изменению в брэгговских условиях дифракции [9.102]. Предположим, что в исходном состоянии (т. е. до приложения к образцу поля Е0) для считывающего плоского светового пучка выполнялись брэгговские условия дифракции на элементарной синусоидальной решетке с волновым вектором К (рис. 9.16, а). Во внешнем электрическом поле оптическая индикатриса электрооптического кристалла деформируется, что приводит к смещению (относительно их исходного положения) участков поверхности волновых векторов, непосредственно примыкающих к точкам, соответствующим считывающей R и вос-
242
Рис. 9.16. Векторная диаграмма, иллюстрирующая нарушение условий Брэгга’ в результате приложения электрического поля к электрооптическому кристаллу.
а — пропускающая голограмма, б — отражательная.
Пунктирной линией показаны фрагменты поверхности волновых векторов, смещенные под действием внешнего поля. В общем случае это смещение не одинаково для считывающего н продифрагировавшего световых пучков.
станов ленной S световым волнам. Поскольку компонента волнового вектора считывающей волны Кн, касательная к поверхности образца, сохраняется, то приложение поля Е0 приводит к тому, что вершина вектора К начинает удаляться от поверхности волновых векторов по направлению нормали к поверхности образца, (рис. 9.16, а). Когда это рассогласование достигнет величины неопределенности волнового вектора решетки, т. е. примерно n/d„ интенсивность продифрагировавшего светового пучка уменьшится приблизительно в два раза, аналогично тому, как это происходит при изменении брэгговского угла падения (длины волны) на Д0о-5 (А^об) (см- раздел 5.6.1).
В качестве количественной меры степени влияния электрическога поля на выполнение брэгговских условий естественным представляется рассматривать величину АЕ0ш5, которая вызывает указанное-двухкратное ослабление интенсивности продифрагировавшего излучения. В приближении не слишком больших углов скрещивания световых пучков в объеме кристалла на основании представленного» выше рассмотрения удается сформулировать следующее правило: приложение к кристаллу электрического поля АЕ0Л Должно обеспечивать дополнительную фазовую задержку между световыми волнами R и S на выходе кристалла, равную я. Справедливость его следует из проведенного выше рассмотрения при учете того факта, что деформация поверхности волновых векторов кристалла под действием поля Е0 непосредственным образом связана с дополнитель-
16*
243
,5V
X
L*
LL-
Рис. 9.17. Серия изображений, восстановленных с объемных отражательных голограмм, записанных в LiNb03 : Fe (а), и поперечная геометрия электрически управляемой дифракции света на отражательной голограмме в LiNbOs (б).
L
0.5
z/Lx = 3; Uo
кВ: / —
3 —
1.5, 4
— 1.5, 2.5.
- 0.5, 2 — 5---------2.5,
иыми фазовыми задержками для этих световых волн на выходе кристалла (рис. 9.16, а).
