Спосіб поляризаційного обертання хвильового фронту світлової хвилі
Номер патенту: 3200
Опубліковано: 26.12.1994
Автори: Лапаєва Світлана Миколаївна, Кухтарев Микола Васильович, Воляр Олександр Володимирович, Одулов Сергій Георгійович
Формула / Реферат
1. Способ поляризационного обращения волнового фронта световой волны, включающий направление на фоторефрактивный кристалл объектной и опорной волн и их перекрещивание, отличающийся тем, что ось кристалла из LINbO3 ориентируют перпендикулярно плоскости регистрации объективной и опорной волн и направляют на кристалл считывающую волну.
2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что опорную и считывающую волны линейно поляризуют под углом ±45°и 45° и направляют на кристалл LINbO3, легированный Fe3+.
3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что опорную и считывающую волны поляризуют по крагу с противоположными направлениями поляризации и направляют на кристалл LINbO3, легированный Fe3+.
4. Способ по п. 1, отличающийся тем, что опорную и считывающую волны линейно поляризуют и направляют на кристалл LINbO3, легированный Cu3+.
5. Способ по п. 1, отличающийся тем, что опорную и считывающую волны поляризуют по кругу с одинаковым направлением поляризации и направляют на кристалл LINbO3, легированный Сu3+.
Текст
Изобретение относится к измерительной технике, к области оптического приборостроения, оптоэлектронике, квантовой электронике и компьютерной оптике. Известны способы поляризационного обращения волнового фронта (ОВФ), основанные на записи статической поляризационной голограммы на поляризационно чувствительной фотоэмульсии, специальной обработке фотографического материала химическими методами, считывании голограммы электромагнитной волной, встречной опорной волне, и получения за счет дифракции считывающей волны ОВФ волны с сохранением состояния поляризации объективной волны [1]. Недостатком этого способа является статическая запись голограммы с последующей обработкой фотоэмульсии, что делает невозможным отслеживание волнового фронта, меняющегося во времени и, как следствие, его нестабильность в нестационарных внешних усло виях. В качестве прототипа выбран способ [2], включающий направление волны с произвольным состоянием поляризации E в интерферометр Маха-Цендера, входное зеркало (поляризационная призма) которого разделяет первоначальный поляризованный пучок на два пучка с ортогональными поляризациями. Далее через одно плечо интерферометра свет распространяется без изменения линейной поляризации (обозначим напряженность поля этого пучка через Ех). Во втором параллельном плече интерферометра свет с поляризацией Еу проходит через λ/2 пластинку, поворачивающую поляризацию света на 90° (Ey-Ey(X)), так что на выходе интерферометра оба пучка имеют одинаковое направление поляризации и различаются абсолютными величинами и фазовыми множителями, задаваемыми исходной поляризацией пучка. После интерферометра каждый пучок падает на фоторефрактивный кристалл титана бария (ВаТіО3), оптическая ось которого ˆ параллельна оси x . В кристалле каждый из пучков испытывает обращения волнового фронта с одинаковой дифракционной эффективностью. Обращенные пучки в обратном направлении проходят плечи интерферометра. Причем один из пучков не испытывает изменения поляризации (Ех*), а второй пучок, проходя в обратном направлении λ/2 пластинку, компенсирует полученную фазовую задержку и вновь обретает первоначальную ориентацию вектора электрического поля [Еу(x)*] ® Еи*). На входе интерферометра два пучка вновь r объединяются и образуют первоначальную поляризацию E * , но с обращенным волновым фронтом. Недостатком этого способа является: высокие энергетические потери поля, проходящего элементы интерферометра, сложность юстировки всей системы обращения, дополнительные искажения поляризации на каждом оптическом элементе схемы, и невозможность управления состоянием поляризации ОВФ пучка вследствие строгих ограничений, налагаемых на пространственную ориентацию оси c с фоторефрактивного кристалла. Также этот способ не применим в оптоэлектронных системах, где требуе тся введение такого узла, как интерферометр Маха-Цендера, обладающего строго заданными поляризационными характеристиками. Это резко сужает область использования способа, который показывает только возможность поляризационного ОВФ света. В основу изобретения поставлена задача упростить способ поляризационного обращения волнового фронта световой волны путем смещения четырех пучков с различными поляризациями на фоторефрактивном кристалле, что позволяет упростить реализацию и повысить точность поляризационного обращения волнового фронта. Поставленная задача решается тем, что на фоторефрактивный кристалл, ориентированный перпендикулярно плоскости записи объектной и опорной волн, направляют линейно-поляризованные под углом 45° и -45° или, наоборот, к плоскости схождения пучков, либо предварительно поляризованные по кругу с противоположными направлениями циркуляции и считывающий пучки на кристалл LINbО3 легированный Fe3+, а на кристалл LINbО3 легированный Cu3+ направляют линейно-поляризованные под углом 45° или -45°, либо предварительно поляризованные по кругу с одинаковыми направлениями циркуляции опорный и считывающий пучки, что обеспечивает возникновение решетки фотогальванического тока, переносящего заряды, которые захватываются ловушками и образуется ОВФ волна с поляризацией, совпадающей с поляризацией объектной волны. Таким образом, заявляемый способ позволяет как управлять поляризацией ОВФ волны, так и получать полное поляризационное ОВФ. На чертеже представлен чертеж фоторефрактивного кристалла с указанием направления поляризации объектной, опорной и считывающей волн. Способ осуществляется следующим образом. На фоторефрактивный кристалл (для определенности выберем кристалл наобата лития LINbО3) падает r r æC ö æC ö объектная волна с поляризацией E 3 = ç 3x ÷ опорная волна с поляризацией E1 = ç 1x ÷ и считывающая волна çC ÷ çC ÷ è 3z ø è 1z ø r æC с поляризацией E 2 = ç 2x çC è 2z r r ö ÷ . Волны с произвольными поляризациями E1 и E 2 записывают в кристалле ÷ ø r объемную голографическую решетку, а считывающая волна E 2 испытывает анизотропную дифракцию на этой r r r r решетке и образует E 4 ОВФ волну, состояние поляризации которой зависит от поляризации E1 , E 2 и E 3 волн. r r В общем случае при взаимодействии опорной E1 и объектной E 3 волн в кристалле возникают по крайней мере два основных процесса, ответственных за запись дифракционной решетки: скалярный диффузионный и r r векторный фотогальванический механизм. Выберем углы схождения волн E1 и E 3 так, чтобы выполнялось приближенное равенство sin θ » θ, где θ - угол схождения световых пучков. Тогда период интерференционной картины будет относительно большой и вклад диффузионных процессов окажется пренебрежимо мал. При векторном механизме в записи решетки играет роль не распределения интенсивности интерференционной картины, а распределение состояний поляризации света в объеме кристалла возникающей при взаимодействии перпендикулярных составляющи х интерферирующи х полей. Так, поле "поляризационной интерференции" будет иметь периодический меняющийся характер состояний поляризации - от левоциркулярной через линейную до правоциркулярной поляризации (вместо полос интенсивности, возникающих при интерференции волн с одинаковой поляризаций). При этом в кристалле возникает фотогальванический ток, величина направления которого зависит от состояния поляризации светового поля. Таким образом, возникают решетки фотогальванического тока, переносящего заряды, которые захватываются ловушками (приемными центрами) и формируется дифракционная решетка электрического поля и решетка изменения показателя преломления в электрическом кристалле. Экспериментально наблюдалась, что при угле схождения пучков θ » 17° (диффузионный механизм записи r решетки пренебрежимо мал) имело место полное ОВФ линейной поляризации волн, углы наклона вектора E 3 которых изменялись в Интервале j =(0,2 p ). Время записи t=2 мин. Обращенная волна однозначно отображалась в том же интервале углов с точностью ±0,25°, точность воспроизведения линейной поляризации составляла ± 0,01. Аналогичные результаты были проведены и циркулярными поляризациями волн накачки. r При считывании динамической голограммы волной E 2 картина дифрагированных волн симметрично отображается относительно центра О. Обыкновенная волна Е20 анизотропно дифрагирует на решетке с вектором q1 , превращаясь в необыкновенную волну Е4е, сопряженную объектной волне Е2е. Необыкновенная волна Е2е анизотропно дифрагирует на решетке с вектором q2 , преобразуясь в обыкновенную волну Е4о, сопряженную обыкновенной объективной волне Е30. Таким образом, перекрестная связь между дифрагируемыми волнами исключается. Волны Е4е Е40, взаимодействуя друг с др угом, образуют ОВФ волну с поляризацией, совпадающей с поляризацией объектной волны.
ДивитисяДодаткова інформація
Назва патенту англійськоюMethod for polarization rotation of wave front of light wave
Автори англійськоюVoliar Oleksandr Volodymyrovych, Lapaieva Svitlana Mykolaivna, Kukhtarev Mykola Vasyliovych, Odulov Serhii Heorhiiovych
Назва патенту російськоюСпособ поляризационного вращения волнового фронта световой волны
Автори російськоюВоляр Александр Владимирович, Лапаева Светлана Николаевна, Кухтарев Николай Васильевич, Одулов Сергей Георгиевич
МПК / Мітки
МПК: G01J 4/00
Мітки: поляризаційного, спосіб, хвильового, хвилі, обертання, фронту, світлової
Код посилання
<a href="https://ua.patents.su/2-3200-sposib-polyarizacijjnogo-obertannya-khvilovogo-frontu-svitlovo-khvili.html" target="_blank" rel="follow" title="База патентів України">Спосіб поляризаційного обертання хвильового фронту світлової хвилі</a>
Попередній патент: Спосіб зупинки кровотечі при операціях на щитовидній залозі
Наступний патент: Пристрій для пробивання отворів в порожнистих деталях
Випадковий патент: Спосіб інгібування реакції на етилен у рослин, циклопропенамінні сполуки та їх композиції