Введение к работе
Актуальность тема. ФСП применяется для решения многих фундаментальных епктроскопических проблем (определение температурной зависимости однородной ширины БФЛ, изучение динамики матрицы, исследование механизмов фотовыжигания и др.) [6*-8*J . Этот метод, позволяющий осуществлять селективную и стабильную при низких температурах трансформацию спектральных характеристик сред находит практическое применение в создании узкополосных оптических фильтров,устройств записи информации, модуляторов оптических импульсов, пространственно-временной голографии и др.[6*-8*] . Во многих применениях метода ФСП используется высокий контраст выжигаемых провалов. Осуществление
выжигания в средах с высокой начальной оптической плотностью существенно повышает контраст провала. Применение к таким средам теории, , описывающей ФСП в оптически тонком образце, не является корректным: в случае оптически плотного объекта условия выжигания для точек, находящихся на разном расстоянии от освещаемой поверхности образца, являются различными, а наблюдаемый контур провала формируется как результирующая провалов, выжженных в разных слоях образца и имеющих различную форму и ширину. Теоретическое описание распространения света в спектрально-селективной среде, изменяющей под действием света свои характеристики, является важной для оптики задачей. Такая задача требует совместного рассмотрения поглощения света, трансформации его спектрального состава и изменения свойств среды, т.е. обобщения: с одной стороны, существующих теорий выжигания, описывающих случай оптически тонкого образца, а, с другой стороны, теорий, посвященных фотохимии в толстых слоях, созданных для спектрально неселективных фотореакций (входящие в уравнения этих теорий величины, описывающие интенсивность света и параметры среды, не содержат частотных переменных) .
Для многих задач (изучение работы фильтров на базе ФСП, пространственно-временная голография, световое восстановление начального спектрального распределения центров и др.) существенным является немонохроматичность светового воздействия на среду с ФСП. Поэтому актуальным является и распространение теории выжигания в оптически плотных образцах на„случай немонохроматического света.
Основной целью настоящей работы является создание теоретической модели ФСП в оптически плотных образцах и распространение этой модели на случай немонохроматического (в частности, двухцветового и спектрально белого) светового воздействия; а также разработка прикладных методов записи изображений, базирующихся на спектрально селективном действии лазера на среду с ФСП в сочетании с воздействием других (например, немонохроматического светового или механического) полей .
Основные защищаемые положения диссертации следующие:
-
Построены теоретическая модель и алгоритм расчета, позволяю-е описывать выжигание спектрального провала в оптически толстом ъекте. В кинетике выжигания а образцах с начальной оптической этностью более 0,A3 существует стадия сужения провала. При ОСП в гически плотном образце во встречных световых і'учках достигается пее сильное сужение провала и увеличение его /Контура/ по сравнению эдносторонним выжиганием.
-
При последовательном двухцветовом выжигании в оптически тол-эм образце образующиеся в спектре два провала не являются зеркэль-
симметричиыми друг с другом, и неравенство их пиковых интенсивного отражает временную последовательность выжигания на разных ча-этах.
3. Исследованы особенности временного отклика фильера на основе
1 с учетом его высокой начальной оптической толщины. Отклонение
эктра пропускания фильтра от лоренцевой кривой, обусловленное аы-
<ой оптической плотностью образца, является причиной наблюдаемой
эксперименте немонотонности временного отклика фильтра,
h. При воздействии спектрально белого света на оптически тол-нй объект, в котором происходит фотоиндуцироеанное перераспределе-; центров внутри исходной неоднородной полосы, в образце происхо-г трансформация неоднородной полосы поглощения (сдвиг полосы и из-іение оптической плотности).
-
При селективном торможении фотореакции стимулированным опу-їшением возбужденного состояния в спектре возникает антипровал,' (ающийся в процессе фотореакции.
-
Применение спектрально селективных фогохромных сред 8 соче-іии с лазерным освещением позволяет фотографировать с помощью ФСП ітящиєся объекты с вы^сокой световой температурой в отраженном !те, исследуя рельеф таких объектов.
-
Реализован метод визуализации и запоминания поля механических іряжений с помощью ФСП (с чувствительностью регистрации напряжений
10 Н-м 1),
Научно-практическая ценность результатов работы. Разработанный метод расчета выжигания в оптически толстых объектах позволяет оценивать и учитывать влияние большой начальной оптической плотности образца на ширину провала в спектроскопических экспериментах. С помощью этого метода описываются важные параметры и аспекты работы (спектральные характеристики, взаимодействие со спектрально белым светом) устройств на базе высококонтрастных спектральных провалов: узкополосных оптических фильтров, модуляторов оптических сигналов, устройств записи оптической информации.
Предложенный метод фотографирования светящихся объектов может быть применен для исследования поверхности образцов, нагретых до более высокой световой температуры, чем это позволяют существующие методы, или, при более низкой и доступной имеющимся методам температуре, для фотографирования больших фрагментоз поверхности образца. Результаты по регистрации поля механических напряжений могут быть применены' для исследования с помощью созданного устройства возникающих в образце механических нагрузок.
Апробация работы и публикации. Основные результаты доложены на Всесоюзном семинаре "Проблемы тонкоструктурной и селективной спектроскопии" (Москва, 1988)^.Всесоюзном совещании по оптической памяти (Переславль-Залесский, 1989) и на Межреспубликанском семинаре
"Современные проблемы спектроскопии, лазерной физики и физики плаз-
,,Мчнск „ . мы" (/4 ос к в»', 1989).
По результатам диссертации опубликовано 12 работ, список которых приведен в конце автореферата.
Объем и структура диссертации. Работа состоит из введения четырех глав, заключения, списка литературы из 165 наименований и двух приложений. Материал диссертации, включая Ш рисунка и 1 таблицу, изложен на 127 страницах, в том числе текст основной части на Ik страницах.
