Селективные свойства объемных голограмм, записанных в фоторефрактивных кристаллах

• Автор: Шамрай, Александр Валерьевич
• Шифр специальности: 01.04.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2002
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 134 с. : ил

Содержание
ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. СЕЛЕКТИВНОСТЬ ОБЪЕМНЫХ ГОЛОГРАММ- ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

1.1. Классификация и характеристики голограмм

1.2. Селективные свойства объемных голограмм

1. 2. 1. Теория связанных волн

1. 2. 2. Пропускающие голограммы

1. 2. 3. Отражательные голограммы

1.3. Мультиплексирование объемных голограмм

1. 3. 1. Угловое мультиплексирование

1. 3. 2. Спектральное мультиплексирование
1. 3. 3. Фазовое кодирование волнового фронта
1.4. Материалы для записи объемных голограмм
1. 4. 1. Экспозициям чувствительность
1. 4. 2. Разрешающая способность
1. 4. 3. Сохраняемость и стирание голограмм
1. 4. 4. Наиболее перспективные материалы для голографической затеи
1. 5. ЭЛЕКТРИЧЕСКОЕ УПРАВЛЕНИЕ УСЛОВИЯМИ ДИФРАКЦИИ
1. 6. ПРАКТИЧЕСКОЕ ПРИМЕНЕНИЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ ОБЪЕМНЫХ ГОЛОГРАММ
1. 7. ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЙ
ГЛАВА 2. ГОЛОГРАФИЧЕСКАЯ ЗАПИСЬ В ФОТОРЕФРАКТИВНОМ КРИСТАЛЛЕ ЬШВОз
2. 1. МЕТОДИКА ГОЛОГРАФИЧЕСКОЙ ЗАПИСИ
2. 1. 1. Источник света для записи голограмм
2. 1. 2. Требования к механической стабильности при затеи голограмм
2. 1. 3. Источник света для восстановления голограмм
2. 1. 4. Экспериментальная установка для записи отражательных голограмм
2. 2. ФОТОРЕФРАКТИВНЫЙ КРИСТАЛЛ НИОБАТА ЛИТИЯ
2. 2. 1. Физические свойства
2. 2. 2. Голографические характеристики
2.3. Механизм фоторефрактивной записи
2. 3. 1. Диффузионный механизм
2. 3. 2. Дрейфовый механизм
2. 3. 3. Общий случай затеи фоторефрактивных голограмм
2. 3. 4. Стационарный режим
2. 3. 5. Характерное время и скорость записи голограмм
2. 3. 6. Эффект насыщения ловушек
2. 4. ЭЛЕКТРООПТИЧЕСКИЙ ЭФФЕКТ В КРИСТАЛЛЕ ЫЛВОз
2. 5. ФОТОГАЛЬВАНИЧЕСКИЙЭФФЕКТ
2. 6. Основные выводы
ГЛАВА 3. ЭЛЕКТРИЧЕСКОЕ УПРАВЛЕНИЕ УСЛОВИЯМИ ДИФРАКЦИИ
3. 1. Электрическая селективность
3.2. Оптимальная конфигурация для электрического управления условиями дифракции и электрического мультиплексирования объемных голограмм
3. 2. 1. Максимальная электрическая селективность

3. 2. 2. Максимальная дифракционная эффективность
3.3. Экспериментальная демонстрация электрического мультиплексирования
ОБЪЕМНЫХ ГОЛОГРАММ
3. 4. Эквивалентность спектральной и электрической селективности.
Электрически управляемый оптический фильтр
3. 4. 1. Электрически переключаемый фильтр
3. 4. 2. Непрерывно перестраиваемый фильтр
3.5. Результаты главы
ГЛАВА 4. ВЛИЯНИЕ ФОТОГАЛЬВАНИЧЕСКОГО ПОЛЯ НА УСЛОВИЯ БРЭГГОВСКОЙ ДИФРАКЦИИ
4.1. Сдвиг управляющего электрического поля при электрическом
МУЛЬТИПЛЕКСИРОВАНИИ ОБЪЕМНЫХ ГОЛОГРАММ В ОЫвОз
4. 2. Теоретический анализ процессов возникновения электрического сдвига
4.3. Результаты главы
ГЛАВА 5. ФАКТОРЫ, ВЛИЯЮЩИЕ НА УРОВЕНЬ ПЕРЕКРЕСТНЫХ ПОМЕХ ПРИ ЭЛЕКТРИЧЕСКОМ МУЛЬТИПЛЕКСИРОВАНИИ ОБЪЕМНЫХ ГОЛОГРАММ
5.1. Факторы, снижающие электрическую селективность объемных голограмм.
5. 1. 1. Влияние поляризации света
5. I. 2. Неоднородность прикладываемого электрического поля
5.2. Влияние некогерентносги считывающего света
5. 2. 1. Теоретический анализ дифракции немонохроматического света
5. 2. 2. Экспериментальное исследование дифракции немонохроматического света.
5.3. Результаты главы
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
Введение.

Актуальность темы.
Высокая селективность объемных голограмм находит широкий круг практических применений. Прежде всего, это системы голографической памяти и использование голографических элементов в волоконно-оптических системах связи.
Не смотря на то, что концепция голографической памяти, позволяющей запись и хранение огромного количества информации, была предложена более тридцати лет назад [1-3], такие системы по сей день остаются лишь предметом лабораторных исследований или единичных коммерческих продуктов. Однако, современные компьютерные приложения требуют все большего объема памяти и меньшего времени доступа к необходимой информации, где основные преимущества голографических систем, а именно огромная емкость и параллельный доступ, позволяют решить целый ряд проблем [4-5]. Поэтому, более глубокое исследование факторов, определяющих селективность объемных голограмм, и новых методов мультиплексирования (записи большого числа голограмм в одном и том же объеме светочувствительного материала ) является актуальной задачей.
Другая область практического применения высокой селективности объемных голограмм - это узкополосные оптические фильтры [6]. Такие голографические фильтры могут использоваться в спектроскопии, в системах формирования изображений и в источниках когерентного света. Наиболее перспективным направлением является спектральное уплотнение в волоконно-оптических системах передачи информации (WDM) [7]. Спектральное уплотнение позволяет наиболее полно использовать пропускную способность оптического волокна, что особенно важно в свете постоянного роста объема передаваемых данных. Информация передается по близко расположенным спектральным каналам (50 ГГц), распространяющихся по одному и тому же волокну. Причем для использования новых возможностей, которые дает WDM, необходимо минимизировать количество преобразований оптического сигнала в электронный вид. Оптические фильтры, позволяющие селектировать спектральные каналы, стали неотъемлемой частью современных волоконных систем связи. А исследование и разработка новых технологий по созданию управляемых оптических фильтров для переключения спектральных каналов одна из приоритетных задач в этой бурно развивающейся области современной оптики. Управление условиями дифракции на объемных голограммах, записанных в фоторефрактивных кристаллах, одно из возможных решений данной проблемы.

Л = — (1.66)

Принимая А. = 500 нм и п = 2,2 получаем разрешающую способность необходимую для записи отражательных голограмм.
V = — * 9000мм'1 Л
Из этих простых расчетов видно, что разрешающая способность материалов для регистрации голограмм существенно превышает разрешающую способность обычных фотографических материалов, для которых высоким считается значение 200 мм'1 [11].
1. 4.3. Сохраняемость и стирание голограмм
Голограмма должна сохраняться, по крайней мере, в течение промежутка времени, необходимого для восстановления записанной информации. Требования к сохраняемости и стираемое в значительной степени определяется характером решаемой задачи. Так в архивной голографической памяти необходимы не разрушаемые голограммы [1-5], а в некоторых методах голографической интерферометрии голограмма все время перезаписывается [11, 35, 36].
При записи в фотослоях образуется постоянная голограмма, но такой материал нельзя использовать повторно. Голограммы, записанные в реверсивных средах (фоторефрактивные и фотохромные материалы) имеют промежуточную степень устойчивости и исчезают за сравнительно короткое время. Однако самопроизвольное стирание является нежелательным эффектом. Большинство прикладных задач предъявляют следующие требования к сохраняемости: голограмма сохраняется
неограниченно долгое время, однако старание голограммы может быть вызвано путем дополнительного внешнего воздействия (нагрева, приложения внешнего электрического поля, и т. п.).