Разработка и расчет объемных голографических оптических элементов

• Автор: Батомункуев, Юрий Цыдыпович
• Шифр специальности: 01.04.05
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2003
• Место защиты: Новосибирск
• Количество страниц: 184 с. : ил

ф Содержание

Введение

1 Аналитический обзор

1.1 Основные критерии классификации голограмм

1.2 Методы расчета голографических оптических элементов

1.3 Расчет схемы записи тонкого голографического оптического элемента

1.4 Дифракционная эффективность тонкого голографического оптического элемента

1.5 Объемные голографические оптические элементы

1.6 Динамические голографические среды

1.7 Особенности записи динамических голограмм

1.8 Основные практические применения голографических опти-

^ ческих элементов
1.9 Заключение
2 Расчет объемных голографических оптических элементов
2.1 Расчет схемы восстановления и зеркально-линзовой модели объемного осевого цилиндрического ГОЭ
2.2 Расчет схемы восстановления и зеркально-линзовой модели объемного внеосевого цилиндрического ГОЭ
2.3 Расчет схемы восстановления объемного осевого сферического

2.4 Расчет схемы восстановления объемного внеосевого сферического ГОЭ
2.5 Увеличение объемного ГОЭ
2.6 Дисперсия объемного ГОЭ
^ 2.7 Особенности аберраций объемного внеосевого ГОЭ
2.8 Особенности аберраций объемного осевого ГОЭ
3 Расчет схемы записи и разработка объемного ГОЭ для голографических устройств
3.1 Расчет положений источников волн и допустимых погрешностей схемы записи объемного осевого цилиндрического ГОЭ
3.2 Расчет схемы записи объемного внеосевого цилиндрического

3.3 Расчет положений источников волн и допустимых погрешностей схемы записи объемного осевого сферического ГОЭ
3.4 Расчет схемы записи объемного внеосевого сферического ГОЭ

3.5 Разработка объемного ГОЭ голографического нивелира
3.6 Разработка объемного ГОЭ голографического спектроуказателя
3.7 Голографический датчик перемещений
4 Особенности процесса записи ГОЭ в динамической диэлектрической среде
4.1 Перекачки энергии при записи объемного ГОЭ цилиндрическими волнами
4.2 Анализ сложения типов перекачек энергии цилиндрических

4.3 Определение дифракционной эффективности шумовых решеток и величины рассогласования интерференционной картины при записи ГОЭ
4.4 Перекачки энергии при записи объемного ГОЭ сферическими волнами
4.5 Экспериментальные результаты
4.6 Стабилизация интерференционных полос при записи объемного

Заключение
Приложение
Библиография
Введение
Диссертация посвящена разработке и расчету объемных голографических оптических элементов, исследованию особенностей записи и восстановления этих элементов.
Актуальность работы. За последние годы достигнуты значительные успехи в разработке объемных голографических сред, причем происходит как улучшение характеристик уже известных сред, так и создание новых голографических сред, превосходящих существующие не только по отдельным своим характеристикам (чувствительность, разрешение), но и по совокупности своих оптико-технических и голографических параметров, в том числе по себестоимости и технологичности изготовления. Это обеспечивает возможность создания высокоэффективных голографических оптических элементов с улучшенными оптическими характеристиками.
В то же время значителен прогресс в создании обладающих несомненными достоинствами полупроводниковых лазеров видимого диапазона - малогабаритных, недорогих и экономичных источников когерентного света. Неоптимальность использования этих лазеров в оптических системах, базирующихся на традиционных оптических элементах (линзы, призмы, зеркала), наиболее сильно проявляется в существующей в настоящее время тенденции уменьшения массы и габаритов оптических приборов и устройств. Как правило, оптические элементы существенно превосходят по массе и габаритам полупроводниковые лазеры и тем самым задают массо-габаритные характеристики всего оптического прибора. Эти обстоятельства диктуют необходимость создания оптических элементов для когерентного излучения, которые при сопоставимых оптических характеристиках были бы меньше по массе и габаритам.
Одним из путей создания оптических элементов для когерентной оптики является запись с помощью лазеров объемных голографических оптических элементов — ГОЭ. Анализ свойств тонкого и объемного ГОЭ показывает на существенную разницу в свойствах формирования изображения, вызванную различием дифракционных структур. В наибольшей степени это проявляется для отражающих ГОЭ. Поэтому методы расчета тонких ГОЭ не всегда могут быть использованы для расчета объемных ГОЭ.
Для расчетов ГОЭ с помощью существующих компьютерных программ необходима исходная модель записывающих волн. Расчет схемы записи объемного ГОЭ отличается от расчета схемы записи тонкого ГОЭ, так как требуется учитывать объемность среды и особенности объемных сред. На начальной стадии практическое применение объемных ГОЭ ограничивалось использованием их в комбинации с традиционными оптическими элементами. Но с улучшением характеристик голографических элементов применение их в качестве важных, но все же вспомогательных элементов, заменяется тенденцией разработки оптических систем, основанных только на

1 - объемный пропускающий ГОЭ, 2 - объемный отражающий ГОЭ, 3 - сопряженные плоскости.
Рисунок 2 - Построение сопряженных плоскостей (плоскости предмета и плоскости изображения) пропускающего (а) и отражающего (б) объемного осевого цилиндрического ГОЭ