Фоторефрактивные кристаллы в когерентной оптике - Петров М.П.
Скачать (прямая ссылка):
Как видно, основное различие в рассмотренных схемах заключается в том, что компенсация искажений в предметной волне в первом случае происходит на стадии записи голограммы, а во втором — на стадии ее восстановления. С точки зрения динамической голографии, где запись голограммы и ее считывание осуществляются одновременно, это различие не является принципиальным, как и введение дополнительной линзы проектирующей аберратор в плоскость голограммы.
226
а
Запись
б
1\ Z
Рис. 9.8. Схемы компенсации фазовых искажений на основе использования обычных (нединамических) голограмм, предложенные в [9.48] (а) и [9.49] (б).
1 — плоскость изображения, 2 — аберратор, 3 — записываемая/восстанавливаемая голограмма.
Вариант однопроходовой схемы на основе ВаТЮ3, использованный в [9.46] для компенсации фазовых искажений, приведен на рис. 9.9, а. В ней также используется принцип записи голограммы сфокусированного изображения аберратора, поэтому изменение порядка прохождения предметным пучком голограммы и аберратора не представляется существенным. Отметим, что наличие опорного пучка в данной схеме не является обязательным, поскольку здесь
б
Рис. 9.9. Схемы компенсации фазовых искажений на основе динамических голограмм в ФРК, предложенные в [9.46] (а) и [9.47] (б).
J — плоскость исходного изображения, 2 — аберратор, 3 — образец ФРК, 4 — светоделитель, 5 — выходная плоскость, Р — точечный отражатель.
15*
227
может Использоваться и пассивная (самонакачивающаяся) геометрия четырехволнового взаимодействия.
Схема компенсации фазовых искажений на основе BSO, исследованная в [9.47], отличается от предыдущей практически только тем, что в ней отсутствует специальный световой пучок, освещающий аберратор (рис. 9.9, б). Он возникает в процессе работы схемы в результате отражения от точечного отражателя, расположенного в центре плоскости, где формируется исправленное изображение объекта. В работе [9.49] также были подробно рассмотрены ограничения на информационную емкость передаваемых изображений, связанные с объемным характером формируемых в ФРК голограмм. Действительно, предельное число пикселов (разрешенных точек) в изображении в плоскости падения определяется следующей величиной:
Nx = Lx Д0/Я = Lx\JdX. (9.11)
Здесь Lx — линейный поперечный размер голограммы (кристалла); А0 — угловая ширина брэгговского максимума дифракции на объемной голограмме толщиной d с периодом Л. Для используемых в данной работе значений Lx да 10 мм, d да 3 мм, Л да 5 мкм, к да да 0.5 мкм Nx да 30. Отметим также, что дополнительные ограничения на качество компенсации фазовых искажений могут возникать и из-за принципиальной невозможности совмещения аберратора и голограммы, имеющей в случае использования ФРК конечную толщину [9.46].
В литературе имеется также и предложение по использованию ФРК в схеме компенсации искажений, построенной на основе четырехволнового взаимодействия в существенно нелинейном режиме [9.50].
9.4. Лазеры с ОВФ-зеркалами на основе ФРК
Использование ФРК в качестве одного из зеркал обычного лазера (газового, полупроводникового, на красителях и т. д.) связано с рядом нетривиальных свойств, приобретаемых резонатором, одно из зеркал которого заменено на ОВФ-зеркало [9.51, 9.52].
1. Волновой фронт световой волны, излучаемой со стороны обычного зеркала резонатора, определяется только кривизной этого зеркала и не зависит от наличия фазовых неоднородностей внутри резонатора (свойство автоматической компенсации фазовых искажений).
2. Даже при использовании выпуклого обычного зеркала резонатор остается устойчивым.
3. Если ОВФ-зеркало осуществляет сопряжение фазы отраженной волны по ее абсолютному значению, то в подобном резонаторе отсутствует дискретный набор продольных мод, и построенный на его основе лазер может генерировать любую частоту, лежащую внутри линии усиления активной среды.
Таким образом, основная цель использования ФРК в схеме обычного лазера — в качестве зеркала, обращающего волновой
228
фронт. Стандартная геометрия ОВФ на основе четырехволнового взаимодействия в ФРК связана с использованием вспомогательных плоских встречнонаправленных пучков накачки (см. раздел 6.3.4), что, естественно, значительно затрудняет ее практическое применение в схеме лазера (см., например, [9.52]). Пассивные (самонака-чивающиеся) схемы ОВФ в ФРК (см. раздел 6.5) не требуют внешних пучков накачки, поэтому именно с их внедрением и связаны первые эксперименты с ФРК как с ОВФ-зеркалом лазерного резонатора.
9.4.1. Первые эксперименты по включению ФРК в лазерный резонатор
Первые эксперименты с BaTi03 по схеме, представленной на рис. 9.10, а, были описаны в работе [9.53]. Фактически в данном случае одно из зеркал мощного аргонового лазера было замещено ОВФ-зеркалом на основе ФРК, включенного в пассивную схему ОВФ (с двух- или однозеркальным резонатором, рис. 6.7, а, б). Экспериментально была продемонстрирована возможность эффективной компенсации фазовых искажений, вносимых с помощью аберратора внутрь резонатора. При этом мощность излучения по сравнению с обычным резонатором с тем же аберратором возрастала с 1 до 500 мВт. Отмечалось наличие структуры продольных мод, характерных для стандартного лазерного резонатора.
