Введение к работе
Актуальность работы
Известно, что интерферометр Фабри-Перо (ИФП) имеет в пропускании аппаратную функцию (АФ), состоящую из узких светлых полос на темном фоне, а в отражении - «обращенную» АФ, что не всегда удобно для конкретных применений Ранее были исследованы и экспериментально изготовлены многолучевые двухзеркальные отражательные интерферометры (ОИ), которые имели в отражении «необращенную» АФ, то есть узкие светлые полосы на темном фоне Интерференционные приборы с такой АФ могут использоваться как отражательные узкополосные светофильтры, спектральные приборы, работающие в отражении, селекторы мод в резонаторах лазеров и как составные части сенсорных устройств в частности, детектора гравитационных волн Для того, чтобы получить «необращенную» АФ в отражении, необходимо, чтобы переднее зеркало интерферометра имело асимметрию коэффициента отражения Асимметрия достигалась с помощью включения в структуру переднего зеркала специально согласованной тонкой (толщина много меньше длины волны света) металлической пленки, либо тонкой металлической дифракционной решетки или диэлектрической фазовой решетки Были экспериментально изготовлены интерферометры с «необращенной» АФ в отражении, которые, в основном, применялись для селекции лазерных частот и мод С помощью тонкой металлической пленки в сочетании с диэлектрическим мно-гослойником был создан интерферометр, имеющий «трансмиссионную» АФ в отражении, то есть подобную АФ в пропускании у ИФП, которая является более ценной, по сравнению с «необращенной» Помимо всех достоинств «необращенной» АФ, таких, как высокий коэффициент отражения и резкость полос, «трансмиссионная» АФ может иметь высокий и даже идеальный контраст (который принципиально недостижим для ИФП) Переход к дифракционным структурам был обусловлен проблемой низкой энергетической стойкости тонкой сплошной металлической пленки Однако интерферометров с «трансмиссионной» АФ на основе дифракционных структур не было создано Поэтому разработка методов изготовления, реализация и исследование дифракционных интерферометров с «трансмиссионной» АФ в отражении представляет большой интерес
Асимметричные зеркала для создания «трансмиссионной» АФ в отражении могут быть применены для дополнительного управления видом АФ интерферометра в отражении Рассмотрение новых интерференционных от-
ражательных систем с определенным видом АФ в отражении может быть востребовано для специальных задач оптики
Представляет большой интерес применение наработанных методов отражательных интерферометров в области волоконной оптики, которая динамично развивается в последнее время В частности, для селекции частот в волоконном лазере
Цель работы
Исследование амплитудно-фазовых характеристик отражательных и отражательных дифракционных интерферометров (ОДИ) с асимметричным дифракционным зеркалом, рассмотрение различных вариантов практического изготовления ОДИ с «трансмиссионной» АФ в отраженном свете Разработка методов применения ОИ (ОДИ) в волоконных системах
Основные задачи
- провести аналитический и численный расчет пространственного
распределения АФ ОДИ в отражении для случая дифракции гауссова пучка на
одномерной решетке, получить характеристики интерферометра в зависимо
сти от угла дифракции,
выработать предложения и методы для изготовления и оптимизации переднего зеркала ОДИ,
исследовать новые типы дифракционных интерферометров с «необращенной» интерференционной картиной в отражении со специальными характеристиками,
- применение и адаптация ОИ (ОДИ) для волоконных систем
Научная новизна
предложены формулы, описывающие пространственные характеристики аппаратной функции ОДИ в отражении,
предложен простой с точки зрения технологии способ изготовления асимметричных дифракционных зеркал, метод может быть легко адаптирован для получения ОДИ как с «трансмиссионной», так и с «необращенной» характеристикой (с коэффициентом отражения близким к единице),
практически изготовлены ОДИ на основе тонкой металлической решетки в сочетании с диэлектрическим многослойником и чисто диэлектрической решеткой с характеристиками, близкими к характеристикам высокоразрешающего ИФП,
предложены и исследованы новые трехзеркальные интерференционные системы с «трансмиссионными» амплитудно-фазовыми характеристиками в отраженном свете,
- предложены и реализованы варианты для применения ОИ (ОДИ) в оптических волокнах
Основные положения, выносимые на защиту
На основе приближений Фраунгофера и Френеля для дифракционного интеграла Френеля-Кирхгофа могут быть получены формулы, описывающие пространственное распределение АФ и другие характеристики ОДИ для случая, когда интерферометр (с согласованной геометрией) возбуждается гауссовским пучком
Для получения «трансмиссионной» интерференционной картины в отраженном свете переднее зеркало интерферометра может быть изготовлено на основе тонкой металлической решетки или фазовой диэлектрической полуволновой решетки в сочетании с диэлектрическим многослойником
С использованием асимметричного дифракционного зеркала возможно изготовить новые многолучевые интерференционные системы с «трансмиссионными» характеристиками в отраженном свете
Разработанные теоретические и практические методы ОИ могут применяться в волоконных системах
Личный вклад
Автор принимал непосредственное участие в проведении экспериментов, разработке методов численного расчета, моделирования физических процессов, обработке и обсуждении результатов
Апробация работы
Основные положения и результаты диссертации представлялись устными докладами на Международной конференции Laser Optics - 2003 и Laser Optics - 2006 (г Санкт-Петербург), стендовым докладом на семинаре «Российский семинар по волоконным лазерам» (г Саратов), конкурсах трудов молодых ученых ИАиЭ СО РАН 2002, 2003, 2005 гг
Публикации
Материалы диссертации опубликованы в 5 статьях в реферируемых журналах [1-5]
Структура и объем диссертации
Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав и заключения, изложенных на 135 станицах, содержит 31 рисунок и 1 таблицу Список литературы состоит из 119 наименований
