Фоторефрактивные кристаллы в когерентной оптике - Петров М.П.
Скачать (прямая ссылка):
В работе [9.11, 9.12] рассмотрено два несколько различных варианта такой схемы: с плоским зеркалом, отражающим назад пучок R± после прохождения им кристалла, и с независимо формируемым считывающим пучком R2. Первая из них проще по конструкции и, соответственно, легче в юстировке, однако налагает более жесткие требования на фазовую однородность кристалла и плоскопараллель-ность его граней. Вторая, более сложная, допускает получение оптимального соотношения между интенсивностью записывающих и считывающего световых пучков (ISi + /Ri « /«2), в результате чего интенсивность восстановленной интерферограммы при ее использовании оказывается примерно в 2 раза больше.
Типичный пример интерферограммы вибрирующего диффузора, полученной в [9.12], приведен на рис. 9.4, б, в. Запись голограмм проводилась на зеленой линии аргонового лазера (X = 514 нм) в образце BSO толщиной d « 2 мм во внешнем постоянном поле Е0 =
(9.3)
215
1
%
Рис. 9.4. Схема непрерывного восстановления голографической интерферограммы с усреднением во времени с использованием встречнонаправленного считывающего» пучка R2 [9.11, 9.12] (а) и голографическая интерферограмма диффузора, колеблющегося на разных частотах (б, в).
1 — вибрирующий объект, 2 — образец ФРК, 3 — светоделитель, 4 — внднкон, 5 — монитор.
= 7 кВ-см-1. При суммарной мощности лазера 800 мВт интенсивность опорной записывающей волны на образце составляла lRi « « 15 мВ-см-2, что обеспечивало время записи голограммы около
0.5 с на пространственной частоте А-1 на 500—300 мм-1. Частотный диапазон наблюдаемых колебаний был 10-^-2-104 Гц.
Другой способ одновременного считывания усредненной по времени голограммы вибрирующего объекта, предложенный в [9.13], основан на использовании явления двухволнового усиления на смещенной голограмме в ФРК. В данном случае снижение контраста записываемой интерференционной картины (9.3) из-за вибрации объекта изменяет эффективный коэффициент усиления ФРК (см. раздел 5.2). В результате усиление интенсивности изображения вибрирующего объекта окажется зависящим от амплитуды его колебаний в данной точке. Помимо своей очевидной простоты, данная схема не требует сложной юстировки, а также отличается весьма низкими
216
•требованиями к качеству используемых световых пучков, фазовой однородности кристалла и плоскостности его граней. Она отличается еще и повышенной эффективностью по свету, так как в ней отсутствуют специальные считывающие пучки, снижающие контраст голограммы, и восстановленная интерферограмма испытывает усиление.
Вместе с этим возможность наблюдения достаточно контрастных интерференционных полос высокого порядка (для б = lk/2, где I 1) в данной схеме остается проблематичной. Последнее связано с тем, что при подобной синусоидальной модуляции объектного пучка эффективность двухволнового взаимодействия оказывается подавленной также и из-за непрерывно меняющегося фазового сдвига между взаимодействующими волнами.
Третий способ, впервые предложенный в [9.14], основан на использовании дифракции с поворотом плоскости поляризации. Главная идея заключается в том, что при некоторой специальной ориентации кубического ФРК поляризации исходной сигнальной и восстановленной световых волн могут быть сделаны ортогональными. Это достигается в образцах среза (110), когда кристаллографическая ось [110] лежит в плоскости падения, а поляризация записывающих голограмму световых пучков R и S — либо в плоскости падения, либо перпендикулярна к ней (см. раздел 5.5). В результате с помощью поляризатора, расположенного после ФРК и настроенного на подавление поляризации сигнальной волны, на выходе схемы можно получить лишь восстановленную волну (рис. 9.5, а).
На рис. 9.5, б приведены результаты использования данного способа непрерывного считывания усредненной во времени голограммы для визуализации колебательных структур диффузно рассеивающей мембраны. Запись осуществлялась на длине волны гелий-неонового лазера (к = 633 нм) в кубическом ФРК Bi12TiO20 >(ВТО) в отсутствии внешнего электрического поля. Необходимость использования диффузионного механизма записи диктовалась тем, что приложение внешнего поля к кристаллу сильно искажало поляризацию световых волн и делало ее неоднородной по сечению пучка, что затрудняло качественное подавление сигнальной волны. Вместе с этим дифракционной эффективности записываемой диффузионной голограммы при толщине образца d « 8 мм на пространственной частоте Л-1 » 500 мм-1 оказывалось вполне достаточно для обеспечения нормальной работы видикона телевизионной системы.
Не останавливаясь на обсуждении подробностей, укажем также, что в литературе представлены и результаты по использованию ФРК типа BSO и в других схемах интерферометрического контроля двумерных объектов в реальном масштабе времени. В частности, в [9.15] исследованы различные варианты спеклфотографии для измерения смещений и поворотов диффузно рассеивающих объектов. В [9.16] описана оригинальная методика голографического контроля вибрирующих объектов, основанная на голографической записи в BSO в синфазно изменяющемся электрическом поле. Интерферо-
