Введение к работе
Актуальность темы, фоторефрактивные кристаллы являются весьма перспективной средой для динамической голографии, обращения и коррекции волнового фронта, усиления оптических изображений, оптической обработки информации, реализации оптических нейронных сетей и др.1. По этой причине данные кристаллы активно исследуются на протяжении последних двух десятилетий.
Запись динамических голограмм в фоторефрактивных кристаллах может осуществлятся как за счет диффузии носителей заряда, так и их дрейфа во внешнем электрическом поле (постоянном или переменном), а также во внутреннем фотовольтаическом поле1. Существенным недостатком использования постоянного поля для записи голограмм является его экранировка при неоднородном освещении. При использовании переменного поля такая экранировка отсутствует. В настоящее время используются два способа записи голограмм в переменном электрическом поле. Первый из них - запись голограммы статической интерференционной картиной2.- применим только в кристаллах, у которых дрейфовая длина при допустимых внешних полях может, превосходить период интерференционной картины. Второй - метод синхронного детектирования (МСД)3 - может использоваться в кристаллах с произвольной дрейфовой длиной. В случае МСД запись голограммы осуществляется пучками, разность частот которых равна частоте внешнего переменного поля, и энергообмен между ними носит нестационарный характер. Вследствие этого представляется актуальной задача обеспечения стационарного энергообмена в кристаллах с малыми дрейфовыми длинами при Петров М.П,, Степанов СИ., Хоменко А.В., Фоторефрактивные кристаллы в когерентной аптеке, СПб., Наука, 1992,317С. 'Степанов C.IL, Петро* М.П., Письма в ЖТФ, 1984, т.Н), N22, с. Ш6-Ш2 'ffiaykh P.N., Nestiotkin О.Р., Zel'dovich B.Ya., Opt. Lett, 1991, v.16, p. 414-416
записи во внешнем переменном электрическом поле.
До настоящего времени при записи голограмм традиционно использовалось внешнее поле, направление которого выбиралось перпендикулярным полосам интерференционной картины. В тоже время, при записи голограмм волнами со сложной пространственной структурой ориентация полос интерференционной картины в кристалле может изменятся в довольно широком угловом спектре. В связи с этим представляет интерес рассмотрение записи голограмм во внешнем поле, направление которого параллельно полосам интерференционной картины.
Как было показано в работе4, усиление сигнальных волн в фоторе-фрактивной среде может осушествлятся не только при двухволновом смешении, но и при попутном четырехволновом взаимодействии в постоянном электрическом поле. Представляется актуальным вопрос об обеспечении такого усиления в переменном поле.
В связи с интенсивным развитием интегральной оптики в последние десятилетия5 все большее внимание уделяется записи голограмм в фоторефрактивных волноводах. Вследствие этого приобретает значимость исследование возможных схем записи голограмм в планар-ных волноводах в переменном поле.
Все вышеизложенное подтверждает актуальность темы диссертации.
Цель диссертационной работы.
* Теоретическое и экспериментальное исследование возможности
увеличения фоторефрактивного отклика во внешнем переменном
поле за счет фазовой модуляции интерферирующих пучков;
теоретическое и экспериментальное исследование записи голо-
«Au L.V., Solymar L., Appl. Phys. В, 1988, v.45, p. 125 Хансперджер .P., Интегральны оптика, М., Мвр, 1985, 379С.
грамм во внешнем переменном поле, параллельном полосам интерференционной картины;
теоретическое исследование трех- и четырех- волнового попут
ного взаимодействия в фоторефрактивном кристалле, а также
взаимодействия мод в планарном волноводе в случае, когда за
пись голограмм осуществляется во внешнем переменном поле с
асимметричной зависимостью от времени.
Научная новизна работы заключается в следующем:
предложен и реализован вариант механизма синхронного детектирования, позволяющий увеличить стационарный энергообмен и дифракционную эффективность голограммы при двухволновом взаимодействии в фоторефрактивном кристалле, находящемся во внешнем переменном электрическом поле.
предсказана и реализована экспериментально возможность записи голограмм при помощи внешнего переменного поля, направленного параллельно полосам интерференционной картины.
предложен способ записи голограмм, при котором достигается эффективный энергообмен между коллинеарными модами фото-рефрактивного планарного волновода.
Практическая а ааучнал ценность работы. Полученные результаты могут быть использованы для повышения эффективности взаимодействия вола на фоторефрахтивной нелинейности во внешнем переменном поле, для записи голограмм волнами со сложной пространственной структурой, а также для определения параметров кристаллов. Кроме того, применение рассмотренных схем взаимодействия волн расширяет возможности использоваши переменного поля при записи голограмм в фоторефрактиных пленарных волноводах.
Основные положения, выносимые на защиту:
При взаимодействии фазомодулнрованных световых пучков в фо-торефрактивном кристалле, находящемся во внешнем переменном электрическом поле, оптимальным, с точки зрения энергообмена и амплитуды записанной решетки, является случай, промежуточный между заппсью статической интерференционной картиной и заппсью по механизму синхронного детектирования.
Эффективная запись голограмм по механизму синхронного детектирования во внешнем переменном электрическом поле, приложенном параллельно полосам интерференционной картины достигается при размере освещенной области в направлении поля, сравнимом с периодом интерференционной картины.
Стационарный энергообмен между коллинеарнымп модами фо-торефрактивного планарного волновода может осуществляться при приложешш перпендикулярно плоскости волновода переменного поля с асимметричной зависимостью от времени. Энергообмен между модами имеет пороговый характер по величине разности постоянных распространения мод.
Апробация работы. Результаты докладывались на международной конференции "Photorefractive Materials, Effects and Devices", Киев 1993г., на международной конференции "hiternational Conference on Coherent and Nonlinear Optics", С-Петербург 1995г., на сема-нарах Челябинского государственного технического университета, Томской академии систем управления и радиоэлектроники, Института электрофизики УрО РАН (г. Екатеринбург).
Публикации. Основные результаты диссертации изложены в десяти публикациях.
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, четырех глав заключения и списка литературы, содержащего |Ьв наименований цитируемой литературы. Полный объем диссертации — )І2страниц, включая'І рисунков.
