Физическая энциклопедия Том 4 - Порохов А.М.
Скачать (прямая ссылка):
ПОЛЯРИЗАЦИОННАЯ ГОЛОГРАФИЯ — метод записи, воспроизведения н преобразования состояния и степени поляризации поля когерентных эл.-магн. волн. Основан на отображении поляризации суммарного поля опорного и объектного источников излучения пол я ризациоино-чувств ител ьи ыми регистри ру ющимн
средами [эффект Вейгерта — индуцированная линейно поляризованным светом анизотропия (фотоанизотропия); нелинейный эффект Вейгерта — индуцированная циркулярно поляризованным светом гиро-тропия (фотогнротропи я)].
При сложении волн, имеющих параллельные поляризации, происходит модуляция лишь интенсивности (картина интерференции), что используется в скалярной голографии [1, 2] (рпс. 1, а, б). При сложении волн, имеющих ортогональные поляризации, происходит
Суммируемые ПОЛЯ Ct f + (
б о + о
е I + г О + О
Разность фаз
Проекционные картины
Ooo о • о ООО /ооъ\ъоа/
-~ч\\ }
• і if +if2*
Рнс. 1. Проекционные картины электрического вектора при сложении двух волн различной поляризации: параллельные линейная и циркулярная поляризации (а б) и ортогональные линейная и циркулярная поляризации (в, г) складываемых волн.
модуляция состояния поляризации при отсутствии модуляции интенсивности (рис. 1, в, г), что может быть отображено только поляриаационно-чувствнт. средой. В П. г. в общем случае сложения опорной и объектной воли произвольных поляризаций наряду с параллель-
иой опорной волие компонентой электрич. вектора объектной вол вы регистрируется также ортогональная его компонента, что позволяет смоделировать в голограмме векторный характер поля стоячих воли [3, 4]. При этом пространственно-переменное состояние поляризации суммарного поля вызывает в среде возникновение соответственно переменной фотоиндуциров. анизотропии и гиротропии. В процессе поляризациоино-голографич. воспроизведения поле объекта восстанавливается наряду с амплитудой и фазой также по состоя-вию и степени поляризации. Поляризац. голограмма может быть получена как в попутных (схемы Габора, Лейта), так и во встречных пучках (схема Деиисюка). В зависимости от времени запоминания среды возможна п.оляризационно-голографич. запись как в статич., так и в дйнамич. режимах {5, 6].
Теоретич. описание П. г. требует существ, усложнения матем. аппарата сравнительно со скалярной голографией. Соединение векторно-матричного метода Джойса с поляризац. обобщением Гюйгенса — Френеля принципа позволяет реформу л ировать дифракц. интеграл Кирхгофа в векторном виде, что даёт возможность анализировать поле при дифракции иа структурах не изотропии ого характера, в т. ч. иа поляризац. РОЛограмме (см. Джонса матричный метод [7]):
XME0bxy[U<at—kR)]dS0, (I)
где <* = 2л/Г, к = 2яД., T — период колебания, \ — даннд вдляы, M — матрица Джонса дифрагирующего іібіїїгт». В — вектор Джонса просвечивающей волны, R = Rtx, у, Z1 х9, у0) — расстояние от объекта до точ-ка цйблюдения; Iy т, п — направляющие косинусы дійового вектора от объекта до точки наблюдения, Sib — область, запятая объектом.
Количеств, описание индуцированных в среде анизотропии в зависимости от энергии и состояния поляризации излучения, воздействующего на среду в процессе записи, показывает, что под действием актниичиого излучения эллнптич. поляризации первоначально изотропная и негнротропная среда в общем случае становится подобной гиротропному кристаллу. При этом в трёх её сечениях в направлении воздействия актинич-ного вал учения и в перпендикулярных направлениях комплексный коэф. преломления принимает значения № ______________________________________________
я*-и2= ?(ZrH2Ji]^ [yL(/x—/8)]3+[^cU+—^-)]2 .
і в
п8—п2=«(/И-Л )±vL(Il + Ii)t (2)
2 О
Tl п +
3 о
где пв — исходный коэф. преломления; S, Vl H Va — коэф. реакция поляризациоиио-чувствит. среды, обусловившие соответственно изотропный, анизотропный и гиро-тропный отклики иа действующую интенсивность эл-липтич. поляризации; Z1 /2, Z1 — /* и /+. — /_ — соответственно первый, второй и четвёртый Стокса параметры действующего излучения.
Развита последоват. теория П. г. в двумерных и трёхмерных поляризациоино-чувствит. средах, основывающаяся на (1), (2), а также проведены эксперим. исследования, позволяющие сделать ряд заключений.
1. Имеет место асимметрия в состояннх поляризаций восстановленного и сопряжённых изображений. В частном случае ортогонально- н циркулярно-поляризованных опорной и объектной волн сопряжённые изображения не возникают. 2. Состояние поляризации опорной волиы оказывается необходимым согласовать с коэф. реаиции среды. Существенно важно, что как прн
наличии только фотоанизотропин (vL 0; v0 — 0) или только фотогнротропии (yt = 0; vc 0), так и в общем случае (s ?? 0; vL 0; v0 7s 0) произвольное пространственно-переменное по поляризации поле объекта возможно адекватно восстановить. При несогласованной со свойствами среды опорной волке имеют место преобразования состояния поляризации восстановленного поля. 3. Использование не поляризованной опорной волны позволяет воспроизвести степень поляризации частично поляризованного, а также микроструктуру неполяризованного волновых полей объекта.
