Устройство для голографической регистрации информации Советский патент 1985 года по МПК G03H1/04 

QD

00

;о Изобретение относится к гологра фии и может быть использовано в био логии, медицине, кристаллофизике, физике твердого тела„. а также в ми нералогии для исследования анизо-. тропньгх объектов. Целью изобретения является повышение точности регистрации информации. Существо изобретения заключается в следующем. Расположение между скрещенными цилиндрическими линзами кюветы с электрроптическим веществом, на которое с помощью треугольных электродов подается напряжение, приводит к тому, что линейно поляризованное лазерное излучение на выходе из кюветы имеет Другое состояние поляризации, зависящее от длины пути, пройденного светом в электроопти- ческом веществе, подверженном действию электрического поля. Электро- оптическое вещество под действием приложенного поля становится анизотропным и ведет себя как одноосный кристалл, оптическая ось которого параллельна направлению электричес- когб поля. Поскольку свет распространяется перпендикул5грно оптической оси анизотропного вещества, то при этом наблюдается двулучепреломление т.е.. ортогональные линейно поляризо ванные компоненты распространяются с разной скоростью И приобретают на вькоде разность фаз ЛЧ, равную . dtf 1. 11.10-5 К1Е 2/1, К - постоянная Кбфра электро- где К оптического вещества; длина пути, пройденного све том в веществе; Е - напряженность электрическог А - длина волны излучения. Так как электроды выполнены в ви де треугольника, то величина Д изменяется по сечению пучка, что приводит к изменению разности хода меж ду компонентами и, следовательно, к изменению состояния поляризации выходного излучения по сечению пучк Так, для луча, проходящего через ве шину треугольного электрода, f О и 4 О и его состояние поляризации не изменяется. Для некоторого друго го луча, проходящего внутри треугол ника, л Ч принимает значение и на выходе получается циркулярно по- ляризованный луч. При значении лУ /2 на выходе имеем линейно поля- ризоганный луч с ориентацией, ортогональной падающему лучу. При увеличении разности фаз до ЗА/4 опять получаем циркулярно поляризованный луч, но с противоположным направлением вращения. В промежуточном значении вькодной луч имеет эллиптическую поляризацию с различным знач-.нием соотношения между осями. Таким образом, на выходе из кюветы формируется пучок, содержащий линейно, циркулярно и эллиптически поляризованные компоненты. Разность фаз зависит также от напряженности электрического поля Е. Поэтому, изменяя величину Е, можно изменять диапазон состояний поляризации, укладьшающихся в сечение пучка. Пропуская излучение, выходящее из кюветы, через цилиндрическую линзу и поляризатор, создающий линейный поворот плоскости поляризации по сечению пучка (кювету с перегородкой, заполненную оптически активным веществом), получаем в плоскости голограммы опорный пучок, содержащий полный набор поляризационных компонент. Это позволяет повысить точность регист-. рации состояния поляризации, так как в этом случае неполяризованный или частично поляризованный фон легко отделяется от циркулярно и эллиптически поляризованного излучения. Кроме то-, го, появляется возможность определения знака эллиптичности. Так, например, если от объекта распространяется лево-циркулярное излучение, то минимум интенсивности восстановленного изображения наблюдается в том участке голограммы, на который падало право-циркулярное излучение опорного пучка. Если же от объекта распространяется неполяризованное излучение, то интенсивность восстановленного изображения во всех . голограммы одинакова, что и позволяет отделить один вид излучения от другого. На чертеже дана схема устройства для голографической регистрации информации. Устройство содержит цилиндрические линзы 1 и 2, кювету 3, поляризатор 4, регистрирующую среду 5, объект 6, электроды 7 и регулируемый источник 8 напряжения.

3I

в устройстве использованы стек- лянные короткофокусные цилиндрические линзы. Кювета 3 выполнена из стекла, на боковые грани которой наклеены медные электроды- 7. В качестве электрооптического вещества использован нитробензол, постоянная Керра которого равна 2,210. При размерах кюветы 0,3x10x10 см и на- пряженности поля 1,5 В/см разность хода изменяется от О до 2/, ч что достаточно для получения полного набора поляризационных компонент. Поляризатор 4 выполнен в виде стеклянной кюветы, разделенной диагональной перегородкой, одна часть которой заполнена 60%-ным раствором сахара, а вторая - глицерином. При размерах кюветы 10x18x24 см поворот плоскости поляризации составляет 155.

Устройство работает следующим образом.

Излучение лазера полупрозрачным

зеркалом не показано расщепляется на опорный и объектный каналы. Опорный пучок цилиндрической линзой I расширяется в вертикальном направлении и проходит через кювету 3. Под действием электрического поля, приложенного к треугольным электродам 7 от регулируемого источника 8 напряжения, электрооптическое вещество из изотропного состояния переходит в анизотропное и опорный линейно поляризованный пучок, проходя через кювету, на выходе приобретает, различные состояния поляризации от линейной до круговой в зависимости от длины пути, пройденного светом в анизотропной части кюветы (переход в анизотропное состояние происходи только в промежутке между электродами, в остальных участках кюветы вещество находится в изотропном состоянии и не изменяет поляризацию излучения ). Далее опорный пучок расширяется цилиндрической линзой 2 и попадает на поляризатор 4, который пово-рачивает плоскость поляризации так, что падающее излучение с фиксированным азимутом превращается в последовательность поляризационных компонент, азимут которых непрерьшно изменяется в горизонтальном направле-

794

НИИ. Таким образом, на выходе поляризатора 4 формируется опорный пучок, в горизонтальном направлении которого изменяется азимут поляризационных компонент, а в вертикальном - их эллиптичность . Излучение в предметном канале проходит через исследуемый анизотропный объект 6 и попадает на регистрирунмцую среду 5, где интерфе-

рирует с поляризационными компонентами опорного пучка. В. результате в каждом участке голограммы регистрируется проекция состояния поляризации объектной волны на состояние

поляризации опорного пучка, падающего на данный участок голограммы. Изменение состояния поляризации по объекту превращается в изменение интенсивности восстановленного по голо-

грамме изображения.

Рассматривая восстановленное изображение через различные участки голограммы, перемещая глаз в горизонтальном и в вертикальном направле-

ниях, можно определить состояние поляризации излучения, распространяю щегося cfT исследуемого объекта.

По сравнению с известными предлагаемое устройство позволяет повысить точность регистрации состояния поляризации за счет того, что в опор- ном пучке, кроме линейных, содержатся циркулярные и эллиптические поляризационные компоненты с различными

азимутом и эллиптичностью. Это позволяет на одной голограмме за короткий промежуток времени зарегистрировать полную информацию об амплитуде, фазе и поляризационной структуре прошед-

шего через исследуемый объект излучения. Кроме того, устройство позволяет регистрировать частично поляризованное излучение, а также регулировать точность путем изменения на-

пряжения, приложенного к электродам.

Наиболее полно преимущества предложенного устройства реализуются в импульсном режиме.При этом на электро-

Ды можно подавать напряжение от импульсного источника питания ламп накачки. На голограмме, сформированной в течение одного импульса, может быть записана полная информация об иссле-

дуемом объекте.

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ГОЛОГРАФИЧЕСКОЙ РЕГИСТРАЦИИ ИНФОРМАЦИИ, содержащее лазер, оптически связанный через предметный и опорный каналы с регистрирующей средой, причем опорный канал состоит из последовательно установленных скрещенных цилиндрических линз и поляризатора в виде прямоугольной кюэеты, одна часть которой, вьделеннаядиа- гоналЬной перегородкой, заполнена оптически активным веществом,а другая - иммерсионной жцдкостью, о т- лича 9щееся тем, что, с целью повьшения точности регистрации состояния поляризации, устройство дополнительно снабжено кюветой с электрооптическим веществом, расположенной между скрещенными цилиндрическими линзами, на боковых гранях которой параллельно и симметрично оптической оси канала расположены электроды в форме треугольников, электрически соединенные с управля-, ющим источником питания. .