Фоторефрактивные кристаллы в когерентной оптике - Петров М.П.
Скачать (прямая ссылка):
На практике, как правило, используются две характерные ориентации вырезанных подобным образом образцов кубических ФРК в голографической установке, когда р=0 или р = 90° [5.31]. В первом из указанных случаев (К II [001]) собственные типы дифракции оказываются поляризованными Н- (хн = 0) и ^-образом (хд « —(я/2) Esc (rns/k)). При ортогональной ориентации решетки (К II [110]) собственные состояния поляризации световых волн
9S
#
Рис. 5.11. Экспериментальные зависимости угла поляризации (а) и амплитуды (б) собственных дифракционных процессов от угла поворота кубического ФРК ВТО
с ориентацией (110) [5.32].
Сплошные и пунктирные линии —¦ результаты теоретического анализа, выполиеииого для -?'gC «0.4 кВ.смг1 с учетом и без учета вклада эффекта фотоупругости. (3 — угол между
осью [110] и плоскостью падения; углы поляризации <р также отсчитываются от плоскости падения; К = 633 им, Е0 = 0, А » 3.9 мкм, Ер » 0.4 кВ.см"1, pd/2 « 19°.
оказываются направленными под углами ±45° к плоскости падения; амплитуды обоих дифракционных процессов одинаковые по величине и противоположные по знаку (и+45° = —х_45= = —(я/2) Esc (т3Д)) [5.21, 5.33].
При считывании такой фазовой решетки световым пучком, поляризованным Я- или ^-образом, компоненты дифракции +45° и —45° оказываются противофазными, что приводит к дифракции с поворотом плоскости поляризации [5.21, 5.33]. При записи голограммы в ориентированном таким образом кубическом ФРК это приводит к эффекту перекачки поляризации [5.35] в Я- ил^ ?-поляризован-ных записывающих световых волнах. В случае записи диффузионной голограммы смещенного типа выходные поляризации световых пучков разворачиваются в противоположные стороны [5.35, 5.36]. Для дрейфовой голограммы несмещенного типа, записываемой во внешнем постоянном поле Е0, эффект проявляется в уменьшении эллиптичности их поляризации, вызванной приложением Е0 [5.35].
96
5.6. Селективные свойства объемных фазовых голограмм в ФРК
Известно, что для объемных дифракционных решеток характерным является наблюдение лишь одного единственного дифракционного порядка, распространяющегося, как правило, в направлении второг?) светового пучка, участвовавшего в записи данной решетки. При этом интенсивная дифракция наблюдается только в некоторой окрестности около брэгговских условий (5.3). Таким образом, объемная дифракционная структура как бы отбирает (т. е. селектирует) из всех возможных длин волн и углов падения считывающего светового пучка некоторые их характерные «брэгговские» комбинации. В частности, если в эксперименте поддерживается постоянная величина угла падения считывающего пучка, то объемная решетка селектирует соответствующее брэгговское значение длины волны; при этом говорят о спектральной селективности решетки. И наоборот, если задана длина волны считывающего света, то объемная решетка демонстрирует свои угловые селективные свойства.
Важнейшими количественными характеристиками, связанными с указанными свойствами объемных дифракционных структур, яв^ ляются диапазоны возможных отклонений по длине волны (или по углу падения) от соответствующего брэгговского значения. Фактически речь идет об определении спектральной или угловой ширины брэгговского максимума дифракции, величины которых для случая изотропной фазовой решетки в оптически изотропной среде были приведены в разделе 2.2. В большинстве случаев эти же соотношения можно использовать и для анализа селективных свойств объемных фазовых голограмм в ФРК-
Следует сделать замечание относительно угловой селективности голограмм, записываемых в ФРК. Действительно, соотношение
(2.16) было получено для случая объемной решетки с неограниченными размерами в плоскости ху, в то время как линейные размеры голограмм, записываемых в ФРК, как правило, одинаковы по всем направлениям (Lx л; Ly « Lz = d). Тем не менее указанное соотношение справедливо и в рассматриваемом случае, поскольку угловая дифракционная расходимость светового пучка (« X/d) на ограниченной апертуре с размерами d X d значительно уступает по величине угловой ширине брэгговского максимума (2.16).
5.6.1. Схема с аномально низкой спектральной селективностью межмодовой дифракции
Существуют, однако, некоторые характерные геометрии наблюдения межмодовой (анизотропной) дифракции с селективными свойствами значительно отличающимися от селективных свойств внутримодовой (изотропной) дифракции на той же решетке [5.19, 5.23]. Один из наиболее важных примеров представлен на рис. 5.12, а. В то время как угловая селективность межмодовой дифракции остается неизменной, спектральная селективность решетки при считы-
7 М. П. Петров и др.
97
1
К____^ а 5
Рис. 5.12. Геометрия, при которой наблюдается брэгговская межмодовая дифракция с уменьшенной спектральной селективностью (а), и векторная диаграмма, поясняющая результаты общего теоретического анализа угловой и спектральной селективности дифракционных процессов в ФРК (б).
вании волной S (с меньшим показателем преломления п2) возрастает вдвое по сравнению со стандартной величиной (2.17). С другой стороны, спектральная селективность той же самой решетки при считывании волной R (с большим показателем преломления %) оказывается гораздо меньшей, чем в (2.17). Экспериментальная проверка этого факта впервые была проведена в фоторефрактивном LiNb03 : Fe [5.20] (см. рис. 5.13) и позднее в KNb03 [5.37].
