Спосіб паралельної передачі оптичної інформації через багатомодове волокно

Изобретение относится к области оптических линий, нелинейной и интегральной оптики и может быть использовано для параллельной передами оптической информации через слабопоглощающие сильно диспергирующие среды. Известен способ параллельной передачи оптической информации [1], элементом разрешения изображения, в котором является отдельная собственная мода волокна. Недостатком такого способа является возникновение модовой дисперсии и на больших длинах волокна изображение при этом расплывается. В качестве прототипа выбран способ [2], в котором первоначально лазерный пучок на частоте w 0 проходит амплитудный, фазовый или амплитудно-фазовый транспарант, который посредством оптической системы проецируется на входной торец первого волокна с заданными параметрами и фиксированной длиной. После прохождения волокна это поле проецируется на нелинейный кристалл, где проходит параметрическое нелинейное смещение поля изображения, промодулированное полем мод волокна с полем лазерной накачки. На частоте w1 = 2w 0 в результате параметрического смещения происходит обращение волнового фронта каждой моды на частоте w 2 = w1 - w0 = w 0 . Далее излучение мод проецируется на входной торец второго многомодового волокна с фиксированными параметрами и длиной. Недостатком такого способа является уменьшение числа разрешаемых элементов и наличие сильной модовой дисперсии из-за невозможности подбора двух совершенно одинаковых секций волокон. В основу изобретения поставлена задача усовершенствовать способ параллельной передачи оптической информации через многомодовое волокно, путем использования трехпучковой записи голограммы обеспечивают снижение модовой дисперсии и за счет этого уменьшение помех при передаче информации. Поставленная задача решается тем, что в способе параллельной передачи оптической информации через мномодовое волокно, включающем введение лазерного излучения, промодулированного изображением амплитудного, фазового или амплитудно-фазового транспаранта в волокно, затем на кристалл, на котором осуществляют обращение волнового фронта, воздействие на кристалл излучением накачки и формирование на выходе изображения транспаранта, согласно изобретению, лазерное излучение предварительно разделяют на два пучка, один из которых вводят в многомодовое волокно, затем смешивают со вторым пучком, прошедшим через транспарант и на первый кристалл проецируют оба пучка, где происходит формирование первой динамической голограммы. Затем на кристалл направляют считывающий пучок второго лазерного источника навстречу второму пучк у излучения, первый пучок повторно пропускают через волокно и проецируют на второй кристалл. Излучение опорного пучка, когерентное пучку выходного излучения направляют на второй кристалл, где формируется вторая динамическая голограмма, при восстановлении которой изображение транспаранта выделяют фильтром. При этом, когда ближнее поле выходного торца волокна проецируется на нелинейный r фоторефрактивный кристалл, одновременно на этот кристалл в плоскость проекции поля EВ направляются два r r поля лазерной накачки на частоте поля пробного пучка w 0 : опорное E ou поле и считывающее Ecr поле. r r В одно из полей Ecr или Ecr вводится амплитудный, фазовый или амплитудно-фазовый транспарант. r t(r, jd ) , где r - радиус вектора, j - азимутальный угол, d - фазовая задержка. Причем опорное E ou поле r направлено навстречу считывающему Ecr полю. Это объясняется тем, что в результате вырожденного четырехпучкового взаимодействия на фоторефрактивном кристалле возникает волна с обращенным волновым фронтом (ОВФ), промодулированная транспарантом EB * t(r, jd ) . При обратном распространении эта волна на выходном торце волокна возбудит поле собственных мод, несущих информацию о транспаранте, и шумовое поле перекрестных мод. После полного обратного прохода волокна поле ОВФ собственных мод полностью r скомпенсирует модовую дисперсию, проявляясь как сигнальное E C поле, а поле ОВФ перекрестно r возбужденных мод дисперсию скомпенсирует только частично и проявится как шумовое EШ поле. r r Далее совокупность E C и EГ проецируется в плоскость фазового топографического фильтра, который r разделяет поля, разность фаз которых относительно входного торца волокна кратна 2p n (n = 0, 1, 2, 3…) - E C r другими полями - EШ по направлениям. В результате в плоскости наблюдения с помощью оптической системы r формируется сигнальное поле E C несущее оптическую информацию о транспоранте t(r, jd ) , при этом , уменьшаются помехи за счет снижения модовой дисперсии. Энергетическая эффективность способа повышается, когда в качестве передающей среды выбирается среда с квадратным профилем показателя преломления и длиной t = 2 pu / q(u = 1 2,3...) , где q2 - постоянная , поперечной неоднородности сердцевины волокна. На чертеже представлена оптическая схема передачи информации. Способ осуществляют следующим образом, Пробный когерентный световой пучок от лазерного источника 1 посредством микрообъектива 2 в плоскости Z = 0 входного торца волокна 3 возбуждает спектр собственных мод волокна. M r r На выходном торце волокна в плоскости Z = d поле будет иметь вид EВ = Clm Ylmll ´ b cm z где b lm , å l,m постоянная распространения lm - моды. r Ближнее поле EВ измерения в плоскости Z = d посредством микрообъектива 4 проецируется в плоскость фоторефрактивного кристалла 5. В эту же область посредством оптической системы 6 проецируется поле Еоп(1)` r опорной волны, промодулированное транспарантом t(r, j) : E O П (1)` = E ОП (1)` × t , когерентное полю EВ . Третье r r r r считывающее E ce лазерного поля направлено навстречу опорному полю E OП (1)` . Поля EВ и E OП (1)` на фотоr рефрактивном кристалле записывают динамическую голограмму. Считывающее поле Ecr , дифрагируя на этой голограмме, образует волну ОВФ: r r r EBP * » E OП(1) E crE B * t (r, j) r r Поляризация волн E OП (1)` , Ecr и ориентация оси кристалла обеспечивает поляризационное ОВФ. При r обратном распространении промодулированное ОВФ поле EВ1 * , на выходном торце в плоскости Z = d возбудит дві типа полей. Совокупность полей с постоянными распространения b lm при обратись распространении через волокно полностью скомпенсирует модовую дисперсию и в плоскости выходного торца Z = 0 образуют полe r r r r r полезного сигнала E C » E л t(r, j ) . Моды b l`m` образуют шумовое поле. Далее E л = E c + Eш посредством микрообъектива 2 делительное призмы 8 проецируется в плоскость динамической голограммы 9. На эту же голограмму направляется под углом q опорный гауссов пучок Еоп(2), когерентный пучку Ел*. Динамическая голограмма может быть записана на фоторефрактивном кристалле в реальном масштабе времени пучками Еоu(2) и Ел*. На голографической решетке поле Е испытывает дифракцию, причем максимум дифракционной интенсивности в направлении опорной Еоп (2) волны будет максимален для тех волн, чьи фазы окажутся кратными 2p n(n = 0, 1, 2...) относительно плоскости торца Z = 0 и опорной волны Еоп*. Очевидно, что этому r условию отвечает поле E C сигнала. Проходя через поляризационный фильтр 10, который отсекает поле r опорной волны Еоп (2), поле E C сигнала посредством линзы 11 сформирует в плоскости наблюдения 12 изображение транспаранта.