Способ самообращения волнового фронта Советский патент 1991 года по МПК G02F1/35 G03H1/00 

Изобретение относится к оптике, в частности к нелинейной оптике, динамической голографии, и может быть использовано в системах оптической обработки информации.

Цель изобретения - обеспечение стационарного самообращения волнового фронта и уменьшение времени его установления.

Известный способ самообращения вол- нооого фронта включает введением светового пучка в фоторефрактивный кристалл с диффузионным механизмом нелинейности с расположением каустики фокусируемого излучения внутри кристалла (при условии непревышения отношения поперечного к продольному размеров области взаимодействия пар отношением поперечного к продольному масштабов пространственной неоднородности интенсивности пучка), ориентирование кристалла до получения отра жения в его объеме. Освещают облпсть нелинейною взаимодействия дополнительным некогерентным с обращенным излучением источником излучения, интенсивность которого выбирают из условия наведения в кристалле фотопроводимости, превышающей как темновую проводимость, так и одну треть от фотопроводимости, наводимой обращаемым пучком Коээфициентусиления Г в этой ситуации имеет вид Г r0lL/(lL+ In), где IL - интенсивность обращаемого пучка; In - интенсивность дополнительного излучения подсветки, Г0 - коэффициент стационарного усиления при IL In. При IL Ј In

о со ел

СП

VI

имеет место зависимость стационарного коэффициента усиления Г слабого сигнаоа от локальной интенсивности IL и поэтому существует дискриминация в усилении обращенной и необращенных компонент рассеянного излучения. Коэффициент дискриминации, равный отношению инкрементов усиления обращенной и необращенных компонент рассеянного излучения составляет (2ln + li)/(ln -.), где |L -среднее значение интенсивности обращаемого излучения, п - интенсивность излучения подсветки, При 1П « In, когда Г IL обращенная компонента имеет почти двухкратное преимущество в усилении по сравнению с необращенными компонентами, как и в случае при вынужденных рассеяниях. - 31п коэффициент дискриминации равен 1,25. При дальнейшем увеличении |L коэффициент дискриминации падает. Это приводит к тому, что необращенные компоненты рассеянного назад излучения тоже хорошо усиливаются и о результате доля обращения будет падать. Время же установления процесса Гу;Т о этом случае будет гу.т ( L In) и приблизительно в ( + Ir,)/ раз меньше, чем в прототипе.

На мертеже представлена схема эксперимента, в соответствии с которой осущест- влялась реализация стационарного самообращения волнового фронта в фото- рефрактивном кристалле.

Схема содержит гелий-кадмиевые лазеры 1 и 2 (Я 0,44 мкм), наборы ослабляющих фильтров 3 и 4, полупрозрачное зеркало 5(Ri 80%). фокусирующую линзу 6 с фокусным расстоянием см, неоднородную по толщине стеклянную фазовую пластинку 7, дву- лучепреломляющий клин 8 из исландского шпзтз. фокусирующий объектив 9 с fc 5 см. фоторефрактивный кристалл 10 BaTiO измерители мощности 11, 12 и 13, клин 14 из плавленного кварца.

Излучение гелий-кадмиевого лазера 1 мощностью 60 МВТ пропускалось через набор ослабляющих фильтров 3, позволяв; ших менять интенсивность лазерного излучения, отражалось от зеркала 5, проходило через линзу б, через вносящую в лазерный пучок спекл-структуру неоднородную по толщине стеклянную фазовую пластинку 7, стандартную для экспериментов по обращению волнового фронта, через клин 8 и фокусировалось объективом 0 в фотороф- рактивный кристалл 10 ВаТЮз. Кристалл 10 ориентировался до получения нелинейного отражения лазерного излучения в его объеме. В нашем случае заметное нелинейное

отражение в кристалле возникло при углах падения излучения на кристалл, превышающих 50° в воздухе. При измерениях угла падения излучения на кристалл фиксировался и составлял 65°. Оптическая ось кристалла была перпендикулярна входной грани кристалла. Падающая в фоторефрактивный кристалл 10 подлежащая обращению волна была е-поляризована.

0 Прошедшая в обратном направлении отраженная волна попадала на измеритель 12 мощности, который позволял измерять коэффициент нелинейного отражения от кристалла и долю обращения. Мощность

5 излучения лазера 1 регистрировалась измерителем 11 мощности. В качестве излучения подсветки некогерентного с обращенным пучком использовалось излучение лазера 2, мощность которого изменялась с помощью

0 фильтров 4 Часть излучения лазера 2 отражалась от клина 14 и попадала на измеритель 13 мощности, измерявший мощность излучения подсветки. Излучение лазера 2 вводилось в кристалл 10 с помощью двулу5 чепреломляющего клина 8 и объектива 9 и было в кристалле Ополяризованным. Поскольку коэффициент нелинейного взаимодействия в кристалле ВаТЮз для получения 0-поляризованной полны много меньше,

0 чем для е-поляризованной волны, то излучение подсветки в нашем случае не вызывало само по себе нелинейного рассеяния назад. Отношение поперечного к продольному масштабов пространственной неоднород5 ности интенсивности обращаемого пучка задавалось отношением размера лазерного пучка на объективе 9 к его фокусному расстоянию В условия/, когда указанное отношение превышало отношение поперечного

0 к продольному размеров гбласти нелинейною взаимодействия, наблюдаюсь обращение волнового фронта излучения лазера 1. Причем обращение волнового фронта имело место не только в несгациоларном

5 режиме, но и в установившемся (стационарном) режиме Измеренный в стационарном режиме коэффициент нелинейного отражения достигал -± 20% при доле обращения 50% В условиях, когда отношение попереч0 ною к продольному размеров области взаи- м о д и и с т в и я превышало отношение поперечного к продольному масштабов пространственной неоднородности интенсивности этого пучка, в отраженной волне

5 обращенная компонента отсутствовала. Обращение также огсу ствовало и в случае невыполнения условия на величину фотопроводимости, наведенной дополнительным источником излучения. Временной ход обращенной воины представлял собой

на начальном участке монотонно возрастающую функцию, которая затем выходила на стационарное значение. Время установления процесса, измеренное по половине значения стационарного коэффициента отражения при 1| - In, было приблизительно в 1,8 раз меньше, чем в случае ln 0. Использование способа самообращения волнового фронта позволяет обеспечить стационарное самообращение волнового Фронта и уменьшает времена устранения процесса.

Формула изобретения Способ самообращения волнового фронта, включающий фокусировку излучения в объем фоторефрактивного кристалла

0

с диффузионным механизмом нелинейности с расположением каустики фокусируемого излучения внутри кристалла и ориентирование кристалла до получения нелинейного отражения в его объеме, отличающийся тем,что, с целью обеспечения стационарного самообращения волнового фронта и уменьшения времени его установления, область нелинейного взаимодействия освещают дополнительным некогерентным с обращаемым излучением источником излучения, интенсивность которого выбирают из условия наведения в кристалле фотопроводимости, превышающей как темновую проводимость, так и одну треть фотопроводимости, наводимой обращаемым пучком.

Изобретение относится к оптике, в частности нелинейной оптике, динамической голографии, и может быть использовано в системах оптической обработки информации. Цель изобретения - обеспечение стационарного самообращения волнового фронта и уменьшение времени его установления Способ включает введение светового пучка в фоторефрактивный кристалл с диффузионным механизмом нелинейности с расположением каустики фокусируемого излучения внутри кристалла и ориентирование кристалла до получения нелинейного отражения в его объеме Область нелинейного взаимодействия освещают дополнительным некогерентным с обращаемым излучением источником излучения, интенсивность которого выбирают из условия наведения им в кристалле фотопроводимости, превышающую как темновую, так и одну треть фотопроводимости, наводимой обращаемым пучком 1 ил (Л с

12