Фоторефрактивные кристаллы в когерентной оптике - Петров М.П.
Скачать (прямая ссылка):
5-г °-2 ^я/2ео (e2^i + е1^г) (7 71)
~ е я d]d2
Из (7.71) следует, что величина S-1 меньше и, значит, чувствительность ПВМС выше, если: 1) меньше полуволновое напряжение электрооптического кристалла Uk/2, 2) используемые в структуре модулятора материалы обладают меньшей диэлектрической проницаемостью, 3) структура модулятора имеет большую толщину входящих в нее слоев.
Выше (см. разделы 4.6 и 7.1) обсуждалось, что при записи изображений в фоторефрактивных ПВМС в кристалле формируется не плоский, а объемный заряд. В этом случае чувствительность ПВМС уменьшается. Сравнивая (7.58) и (7.60) при К = 0, можно получить, что отношение чувствительности S-1 для плоского заряда и заряда толщиной da составит [<4 — (1/2) da]/d2.
155
7.6.2. ПВМС с поперечным электрооптическим эффектом
Теоретически максимальная амплитуда модуляции считывающего света в этом случае может быть получена, когда плоская зарядовая решетка находится в объеме электрооптического кристалла. Если электроды нанесены на поверхность кристалла (dx = 0), то заряд должен для этого находиться в середине кристалла по его толщине (z0 = dj2; см. раздел 7.5). Анализ формулы (7.63) показывает, что максимум передаточной характеристики будет на пространственной частоте v ж 3/2Jid2. Используя формулы (7.43), (7.63) и (7.70), можно получить для кубического кристалла со срезом (111) в максимуме передаточной характеристики
0-1 ~ ЙС0 0-6 ик/2Ё0г2 р 72^
е
Принимая во внимание электрооптику для кристалла со срезом (110), получим, что S"1 будет приблизительно в 1.5 раза меньше по сравнению с (7.72). Как и в случае продольного электрооптического эффекта, S-1, согласно (7.72), уменьшается с увеличением толщины кристалла d? и уменьшением его диэлектрической проницаемости е2.
7.7. Шумы и фазовые искажения
При записи и затем считывании информации с ПВМС происходит ухудшение отношения сигнал/шум за счет шумов, которые вносят ПВМС и другие элементы оптической системы. Шумы ПВМС могут определяться рядом факторов. Среди них такие дефекты модулятора, как царапины и пыль на рабочих поверхностях, оптические неоднородности в объеме модуляторов, в том числе их механические напряжения, которые вызывают двулучепреломление за счет упругооптического эффекта. Такое двулучепреломление при использовании анализатора ведет к амплитудно-фазовым шумам. Приведенный перечень дефектов не отличает ПВМС от пассивных элементов оптических систем, таких как линзы, зеркала, призмы и т. п. Кроме того, структура ПВМС может быть неоднородной по фотоэлектрическим параметрам, что ведет к разбросу чувствительности ПВМС в разных частях его рабочей поверхности. Это также уменьшает отношение сигнал/шум.
Перечисленные дефекты ПВМС, как правило, не изменяются в процессе его работы и потому могут рассматриваться как стационарная помеха (фон при считывании изображения). В принципе влияние стационарной помехи на результат считывания изображений может быть устранено с помощью специальных мер индивидуальна для каждого образца ПВМС. Однако на практике это сделать весьма затруднительно. Поэтому здесь мы рассматриваем таю.е дефекты, как случайную помеху, т. е. шумовой сигнал, и оцениваем их влияние в среднем по ргзлччным образцам ПВМС каждого данного типа.
Такие характерные дефекты оптических элементов, как пыль и царапины, рассеивают свет преимущественно без деполяризации.
156
Использование для модуляции считывающего света линейного электрооптического эффекта позволяет ослабить, в некоторых случаях значительно, шумы, связанные с такими дефектами, причем дефектами не только самого ПВМС, но и других элементов, расположенных в оптической системе до ПВМС. Для того чтобы пояснить это утверждение, рассмотрим отношение сигнал/шум для частотной плоскости когерентно-оптического процессора, предположив, что на ПВМС записано изображение синусоидальной решетки. Свет, рассеянный на дефектах оптики и ПВМС, создает в этой плоскости ореол вокруг нулевого порядка дифракции, уменьшающий отношение сигнал/шум^ Без анализатора отношение сигнал/шум
S/N = IJlf, (7.73)
где /j — интенсивность света в дифракционном пятне, If — интенсивность ореола в области дифракционного порядка.
В разделе 7.4 было показано, что при считывании линейно поляри-зованным светом дифрагированный свет имеет линейную поляризацию, отличающуюся от исходной. В частности, поляризация света в дифракционном порядке может быть ортогональна к исходной» В этом случае, если за модулятором располагается анализатор, скрещенный для света исходной поляризации, то он полностью пропускает дифрагировавший свет, Нулевой порядок и ореол имеют в общем случае эллиптическую поляризацию. Степень эллиптичности зависит от средней по сечению считывающего пучка света разности фаз между собственными модами световой волны в кристалле Аф0~ Коэффициент пропускания по интенсивности скрещенного идеального анализатора для нулевого порядка и ореола Т — sin2 Аф0.. Если Аф0 = 0, то их поляризация не отличается от исходной, и должно происходить полное подавление шумов рассеяния (ореола). Реальный анализатор осуществляет такое подавление не полностью, для него можно записать Т = Т0 -j- sin2 А/0, где Т — коэффициент пропускания для света «скрещенной» поляризации. В случае, когда-дифракционный порядок имеет поляризацию, ортогональную к. исходной, по аналогии с (7.73) отношение сигнал/шум при установленном анализаторе, будет
