Фоторефрактивные кристаллы в когерентной оптике - Петров М.П.
Скачать (прямая ссылка):
224
щую после прохождения некоторого отрезка оптического волокна. В частности, для волокна со ступенчатым профилем показателя преломления дополнительная фазовая задержка в примерно я радиан между нулевой модой и модой наивысшего порядка достигается на характерной длине
Для типичных значений числовой апертуры N .А. да 0.2 и К да 1 мкм величина L оказывается равной приблизительно 0.2 мм.
Впервые использование ОВФ для компенсации модового рассогласования в оптических волокнах, необходимого для восстановления передаваемого изображения, было предложено в [9.45 ]. Суть эффекта заключается в том, что при ОВФ знак фазы каждой из световых мод, прошедших через отрезок волокна длиной L, изменяется на обратный. После прохождения еще одного отрезка волокна такой же длины с аналогичным модовым составом полученное приращение фазы каждой из мод полностью скомпенсируется, что означает максимально точное восстановление входного распределения амплитуды света. Насколько нам известно, подобная оптическая система, состоящая из двух отрезков идентичных многомодовых оптических волокон и устройства фазового сопряжения между ними, практически реализована не была. Основная трудность здесь заключается в необходимости точного подбора двух совершенно одинаковых оптических волокон.
Вместе с этим в литературе имеются данные о весьма успешных экспериментах по восстановлению изображения после двухкратного прохождения одного и того же волокна во встречных направлениях. В экспериментах в качестве нелинейно-оптической среды использовался BaTi03, включенный в стандартную схему активного [9.31 ] или пассивного [9.33] ОВФ-зеркала. Изображения передавались по отрезкам стандартных оптических волокон длиной 1.75 и 0.75 м со ступенчатым показателем преломления и числом мод до 104. Коэффициент отражения ОВФ-зеркала для слабого пучка, полученный в работе [9.31], составил 150%.
Несмотря на то что в обеих указанных выше работах было реально продемонстрировано действительное восстановление достаточно сложных изображений после прохождения многомодовых волокон, возможности практического применения данной схемы остаются ограниченными. Действительно, достаточно трудно представить себе практическую задачу, в которой изображение преднамеренно портится в результате пропускания через волокно для того, чтобы его потом опять восстановить на входе схемы, т. е. в том месте, где оно и так существует в неискаженном виде.
Важное исключение составляет, однако, случай, когда многомодовое волокно является одним из плеч высокочувствительного интерферометра Майкельсона. Возможность весьма точного восстановления гауссовского распределения светового поля на входе волокна, продемонстрированная, в частности, в [9.33], лежит в основе одного из способов построения высокочувствительных во-
15 М. П. Петров и др. 225
(9.10)
локоннсИоптических интерферометров на основе многомодовых волокон (см. раздел 9.2.2). Использование последних вместо одномодовых волокон существенно упрощает конструкцию и юстировку волоконно-оптического интерферометра.
9.3.3. Однопроходовые схемы компенсации фазовых искажений
В соответствии со своим названием подобные схемы должны позволять компенсировать фазовые искажения среды при однократном: прохождении света от плоскости объекта к плоскости наблюдения. В отличие от рассмотренной в предыдущем разделе двухпрохо-довой схемы компенсации подобные устройства (при условии использования в них достаточно быстрых динамических голографических сред) могли бы иметь гораздо более широкие практические применения для действительного наблюдения реальных объектов через слой динамической фазово-однородной среды: турбулентной атмосферы, колеблющейся поверхности жидкости и т. д.
Предложенные к настоящему времени схемные решения таких устройств, использующих ФРК [9.46, 9.47], в своей основе базируются на голографических методиках компенсации фазовых искажений, также предложенных еще в ранних работах [9.48, 9.49]. Их идея заключается в кодировании информации об априорно неизвестном фазовом рельефе аберратора в виде искажений прошедшей через него опорной волны с известным волновым фронтом.
Для этого в работе [9.48] в плоскости, расположенной непосредственно за аберратором, записывалась безлинзовая фурье-голо-грамма (рис. 9.8, а). При незначительной толщине аберратора последний практически не изменял записываемую интерференционную картину. Поэтому после его удаления и освещения голограммы исходным опорным пучком происходило восстановление неискаженного фронта сигнальной световой волны.
В методе, предложенном в [9.49], на стадии записи с помощью опорного светового пучка формировалась голограмма сфокусированного изображения аберратора (рис. 9.8, б). Записанная таким образом голограмма считывалась световым пучком, просвечивающим аберратор, в который дополнительно вводилось передаваемое изображение (слайд). Голограмма сфокусированного изображения фактически эквивалентна голограмме фазового фронта после аберратора. Поэтому в результате прохождения через нее искажения предметной волны, связанные с наличием аберратора, компенсировались и в первом порядке дифракции наблюдалась неискаженная предметная волна.
