СПОСОБ ТРАНСФОРМАЦИИ ФАЗОВОЙ МОДУЛЯЦИИ ОПТИЧЕСКОГО ИЗЛУЧЕНИЯ В МОДУЛЯЦИЮ МОЩНОСТИ Российский патент 2012 года по МПК G02F1/00 

Изобретение относится к области оптоэлектроники и может быть использовано в оптических системах, предназначенных для обработки изменяющегося во времени оптического излучения в условиях медленных или однократных изменений обрабатываемого сигнала, вызванных неконтролируемым воздействием внешних факторов. Способ включает в себя подачу оптического сигнала на входную грань гиротропного фоторефрактивного кристалла среза (100) без центра симметрии, в котором формируется отражательная голограмма. Голограмма формируется в результате встречного взаимодействия неистощаемого светового пучка накачки, имеющего круговую поляризацию, с модулированным по фазе слабым плоскополяризованным сигнальным пучком. В качестве выходного сигнала используется сигнальный пучок, прошедший кристалл.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является способ трансформации фазовой модуляции оптического сигнала в модуляцию мощности, описанный в работе Ромашко Р.В. Адаптивный интерферометр на основе анизотропной дифракции на фоторефрактивной отражательной голограмме / Р.В.Ромашко, Ю.Н.Кульчин, А.А.Камшилин // Изв. РАН. Сер. Физич. - 2006. - Т.70. - №9, - С.1296. В указанной работе способ реализуется по схеме с делителем мощности входного излучения и большим количеством классических отражающих и преломляющих элементов, что сохраняет виброчувствительность такой схемы. Опорная волна имеет линейную поляризацию, а сигнальная - эллиптическую.

Недостатком этого технического решения являются: большое количество классических отражающих и преломляющих элементов, что сохраняет виброчувствительность такой схемы; использование делителя мощности оптического излучения для формирования опорной и сигнальной волны.

Техническая задача изобретения: адаптивная трансформация фазовой модуляции оптического сигнала в модуляцию мощности, снижение виброчувствительности измерений, формирование отражательной голограммы без использования делителя мощности оптического излучения, снижение себестоимости.

Поставленная задача достигается следующим образом. Поляризацию входного лазерного излучения преобразуют в круговую и подают на выходную грань кубического фоторефрактивного кристалла без центра симметрии. Прошедшее через кристалл излучение направляют на исследуемую отражающую поверхность и затем направляют в кристалл, предварительно преобразовав поляризацию излучения в линейную. Поляризация сигнальной волны выбирается оптимальной для линейной трансформации фазовой модуляции в модуляцию мощности. Входная и сигнальная волны в кристалле должны пересекаться для формирования голограммы. Встречная геометрия обеспечивает малый пространственный период голограммы и высокую дифракционную эффективность без приложения внешних электрических полей. Выходным сигналом служит сигнальная волна, прошедшая через кристалл и взаимодействовавшая с входной волной. Линейность фазовой трансформации в данной схеме, использующей анизотропный характер дифракции в кристалле, достигалась за счет того, что внутренняя разность фаз в π/2 между ортогональными компонентами волны с круговой поляризацией переносится в интерференционную картину прошедшей сигнальной волны и распространяющегося в том же направлении дифрагированного на голограмме поля входной волны. Сигнальная волна сформирована из входной волны, прошедшей кристалл.

Технический результат - возможность преобразования изменяющегося во времени оптического излучения при исследовании отражающей поверхности.

К существенным признакам изобретения следует отнести:

- использование в качестве среды для формирования динамической голограммы кубического фоторефрактивного кристалла без центра симметрии;

- прошедшее через кристалл излучение направляют на исследуемую отражающую поверхность.

На чертеже изображена принципиальная схема для реализации предложенного способа. Схема содержит лазер 1, четвертьволновую пластинку 2, входное излучение 3, кубический фоторефрактивный кристалл без центра симметрии 5 с входной гранью 4 и выходной гранью 10, зеркало 6, исследуемую отражающую поверхность 7, поляризатор 8, сигнальную волну 9, выходной сигнал 11, фотодетектор 12, устройство обработки выходного сигнала 13.

В качестве лазера 1 целесообразно использовать твердотельный лазер с длиной волны 532 нм, а в качестве кристалла 5 использовать монокристаллический образец титаната висмута Bi₁₂TiO₂₀: Cu среза (100) и толщиной 1 мм.

Изобретение относится к области оптоэлектроники и может быть использовано в оптических системах для адаптивной трансформации фазовой модуляции оптического излучения в модуляцию мощности. Поляризацию лазерного входного излучения преобразуют в круговую при помощи четвертьволновой пластинки. Излучение подают близко к нормали на входную грань фоторефрактивного кристалла среза (100). С помощью зеркала прошедшее через кристалл излучение направляют на отражающую поверхность, вносящую фазовую модуляцию в лазерное излучение. Фазомодулированный лазерный пучок направляют через поляризатор на грань, противоположную к входной. Поляризация сигнального пучка выбирается оптимальной для линейного режима трансформации фазовой модуляции в модуляцию мощности. Встречная геометрия обеспечивает малый пространственный период голограммы и высокую дифракционную эффективность без приложения внешних электрических полей. В качестве выходного сигнала используется сигнальный пучок, прошедший кристалл. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Способ трансформации фазовой модуляции оптического излучения в модуляцию мощности, в котором входное лазерное излучение с круговой поляризацией подают близко к нормали на входную грань кубического фоторефрактивного кристалла среза (100) без центра симметрии и прошедшее через кристалл излучение направляют на исследуемую поверхность, а фазомодулированный сигнальный пучок направляют на противоположную грань, при этом в качестве выходного сигнала используется сигнальный пучок, прошедший через кристалл.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что поляризация сигнального пучка выбирается оптимальной для линейной трансформации фазовой модуляции в модуляцию мощности

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что сигнальным пучком служит входное лазерное излучение, прошедшее через кристалл и отразившееся от поверхности, вносящей фазовую модуляцию в излучение.