Фоторефрактивные кристаллы в когерентной оптике - Петров М.П.
Скачать (прямая ссылка):
1.17. Белиничер В. И., Стурман Б. И. Фотогальванический эффект в средах без центра симметрии//УФН. 1980. Т. 130, № 3. С. 415—458.
1.18. Петров М. П.,Грачев А. И. Фотогальванические эффекты в силикате висмута (Bi12SiO20)//riHCbMa в )КЭТФ. 1979. Т. 30, № 1. С. 18—21.
1.19. A mo d е i J. J. Electron diffusion effect during hologram recording in cry-stals//Appl. Phys. Lett. 1971. Vol. 18, N 1. P. 22—24.
1.20. Amodei J. J. Analysis of transport processes during holographic recording in insulators//RCA Rev. 1971. Vol. 32, N 1. P. 185—198.
1.21. К u с h t a r e v N. V., M a r k о v V. В., О d u 1 о v S. G. et al. Holographic storage in electrooptic crystals//Ferroelectrics. 1979. Vol. 22. P. 949—962.
1.22. Moharam M. G., Gaylord Т. К.. M a g n u $ s о n R.,Young L. Holographic grating formation in photorefractive crystals with arbitrary electron transport !engths//J. Appl. Phys. 1979. Vol. 50, N 9. P. 5642—5651.
1.23. Киттель Ч. Введение в физику твердого тела. М.: Гостехиздат, 1957. 523 с.
1.24. Ярив А., Ю х П. Оптические волнь! в кристаллах. М.: Мир, 1987. 616 с.
1.25. Сонин А. С., Василевская А. С. Электрооптические кристаллы. М.: Атомиздат, 1971. 328 с.
1.26. Брыксии В. В.,Коровин Л. И.,Петров М. П. Влияние неоднородного эффекта Поккельса на распространение световых волн в кристаллах// ЖТФ. 1988. Т. 58, № 9. С. 1641—1648.
Глава 2
ОСНОВЫ ГОЛОГРАФИИ И КОГЕРЕНТНООПТИЧЕСКИХ СИСТЕМ ОБРАБОТКИ ИНФОРМАЦИИ
В связи с тем что в настоящей книге рассматриваются применения фоторефрактивных кристаллов в качестве реверсивных светочувствительных сред"в голографических системах и устройствах оптической обработки информации, представляется целесообразным привести некоторые необходимые сведения об этих системах и устройствах. ¦
2.1. Голографическая запись волновых фронтов
В основе голографической записи лежит хорошо известное явление интерференции волновых полей [2.1—-2.3]. Интерференционная картина, образованная двумя когерентными лучами и записанная на светочувствительном материале, т. е. интерферограмма, содержит в себе информацию об амплитудах и разности фаз этих лучей. Таким образом, в принципе интерферограмма содержит в себе необходимые данные, чтобы восстановить все характеристики одного из этих лучей, если известны характеристики другого. В реальном эксперименте оказывается возможным восстановить один из исходных лучей, сформировавших интерферограмму, если осветить интер-ферограмму вторым из исходных лучей.
Рассмотрим кратко схему записи и восстановления голограммы. Пусть на тонкую фотопластинку (рис. 2.1) падают две когерентные плоские волны, одну из которых назовем опорной (Ат), другую предметной (Л0ь).
Мгновенное значение электрического поля этих волн можно записать в виде
АоЪ(х, у, г, <pob, t) = АоЪ cos (at — kobr + <р0ь).
(2.1)
Аг(х, у, г, фг, t) = Ar cos (со^ — кгг + фг),
где коЬг — волновые векторы, фоЬг—-начальные фазы световых волн. Эти волны формируют интерференционную картину интенсивности бвета в плоскости z (в данном случае 2 = 0):
/ (*, у, г) = А%ъ -\--А* + АоЪ (х, у, г) А* (х, у, г) +
+ АоЪ (*> У- г) Аг (х' У' г) = 71 + ;2 + 2АоЬАт C0S t(kob - kr) Г + ФоЬ - ФГ] •
, (2-2)
Здесь символ * означает комплексно-сопряженную величину;
21
Рис. 2.1. Схемы записи простейшей голограммы (синусоидальной решетки) (а)
и ее восстановления (б).
Л1 = Т0Аг{х< у¦ 0) л2 = Г1АгА Ob «• 0) e<_tfe°b zZ\ А3=Тха1а*ъ (х, у. 0) X
xe<"ife°bz2).
I (х, у, z) — используемое в-литературе по голографии определение интенсивности света в вакууме, отличающееся от обычного определения на множитель сг0/2; с — скорость света; АоЬг (х, у, г) — комплексная амплитуда соответствующей волны:
Лоь, г (X, У, Z) = Лоь, Ге~1 (kob.rr+'Pob,r). (2 3>
Теперь необходимо сделать предположение, что в результате экспозиции фоточувствительной пластинки после обработки (проявление, фиксация) ее коэффициент пропускания Т (х, у) по амплитуде (!) считывающего света будет пропорционален I (х, у). Тогда можно записать
Т (х, у) = T0+T^ob (х, у, г’) А* (х, у, г') + Т{А*Ь (х, у, г')Аг (х, у, г'),
(2.4)
22
где Т0 и 7\ — коэффициенты, зависящие от чувствительности фотоматериала.
Если на интерферограмму снова направить опорный луч, то амплитуда света сразу за фотопластиной будет описываться выражением
(*’ У> °) = Ат (*' У' °)т (х’ у) =
= Т0Аг (х, у, 0) + ТхА1АоЬ (х, у, 0) + ТХА\ (х, у, 0) А*ъ (х, у, 0). (2.5)
Вдали справа от голограммы поле волны имеет вид
Aont(x’ У¦ г) = Т0АЛх, у, 0)Г1кг*+Т1А*гАоЬ(х, у, 0)е“‘^Ьгг +
+ Trf (х, у, 0) А*ъ(х, у, 0) гг, (2 6)
тде k0bz = y k'1 — kibx — Hob у- Из этого выражения видно, что за пластинкой появляются три луча. Один из них (первое слагаемое) ¦есть просто считывающий луч с амплитудой Ат (х, у, г), умноженной на коэффициент Г0. Второй луч, описываемый соотношением Т\А\х х ЛоЬ (х, у, 0)e~lk°bzZ, есть предметный луч с амплитудой, умноженной на коэффициент Т\А\. Это очень важный результат, который и ¦отражает основную суть голографического метода, т. е. восстановление луча АоЬ (х, у, z) путем освещения интерферограммы лучом Ат (х, у, z). Сама интерферограмма Т (х, у) является в данном случае простейшей голограммой или голографической решеткой.
