Взаимодействие световых волн на отражательных динамических голограммах в фоторефрактивных кристаллах С.М. Шандаров*, В.В. Шепелевич** *Томский государственный. - презентация

1 Взаимодействие световых волн на отражательных динамических голограммах в фоторефрактивных кристаллах С.М. Шандаров*, В.В. Шепелевич** *Томский государственный университет систем управления и радиоэлектроники, Томск, Россия **Мозырский государственный педагогический университет им. И.П. Шамякина, г. Мозырь, Белоруссия

2

3 План лекции 1. Введение 2. Виды объемных голограмм 3. Голограммы Денисюка 4. Формирование отражательных голограмм в фоторефрактивных кристаллах 5. Адаптивная голографическая интерферометрия 6. Интерферометрия на основе встречного взаимодействия световых волн на отражательных голограммах Денисюка 7. Флексоэлектрический вклад в фоторефрактивный отклик при встречном взаимодействии волн на динамических голограммах Денисюка 8.Заключение

4 Введение

5

6 Виды объемных голограмм

7

8 Голограммы Денисюка

9

10

11

12 Формирование отражательных голограмм в фоторефрактивных кристаллах

13 Опорная волна Сигнальная волна Интерференционная картина Минимумы Максимумы Опорная (R) и сигнальная (S) волны распространяются во встречных направлениях в фоторефрактивном кристалле, формируя интерференционную картину. V.N. Naunyka, V.V. Shepelevich, S.M. Shandarov, A.E. Mandel R S zI(z)

14 Свет индуцирует перераспределение носителей заряда в кристалле за счет диффузии. Распределение поля пространственного заряда сдвинуто на четверть пространственного периода относительно картины интерференции. Линейный электрооптический эффект обуславливает основной вклад в модуляцию оптических свойств кристалла отражательной голограммой. V.N. Naunyka, V.V. Shepelevich, S.M. Shandarov, A.E. Mandel

15 The joint contribution of the piezoelectric (+ flexoelectric!) and photoelastic effects induces the additional changes in phase relief of the holographic grating.

16 Формирование поля пространственного заряда в фоторефрактивных кристаллах

17

18

19

20 Обратный флексоэлектрический эффект

21

22

23

24 Адаптивная голографическая интерферометрия

25 Высокая степень когерентности лазерного излучения предопределила, после реализации его генерации, развитие лазерной интерферометрии и оптической голографии.

26 … Шумы в системе подразделяются на две категории. Первая включает шумы, которые могут быть исключены: выходные шумы лазера; тепловые шумы фотодетектора; случайные флуктуации оптического пути. Ко второй категории относятся шумы, которые не могут быть исключены, а именно, квантовые шумы фотодетектора, или дробовые шумы. Эти шумы и ограничивают предельные параметры рассматриваемых устройств. Приведенная выше оценка дана для лазера с длиной волны 633 нм и мощностью 1 м Вт. При полосе анализа выходного сигнала фотодетектора Δf = 20 Гц минимальную измеряемую амплитуду колебаний поверхности можно оценить как 5 фм.

27 Интерферометрия на основе встречного взаимодействия световых волн на отражательных голограммах Денисюка

28 Интерферометр на голограммах Денисюка в фоторефрактивном кристалле 1 – laser; 2 – beam splitting cube; 3 – light emitting diode (515 nm); 4 – imaging lens; 5 – mirror; 6 – oscillating mirror; 7,10 – quarter-wave plates; 8 – polarizer; 9 –photorefractive crystal; 11 – photodiode; 12 – selective voltmeter;13 – oscilloscope;14 – sound signal generator

29 Принцип голографической интерферометрии при встречном взаимодействии волн в фоторефрактивных кристаллах IS0IS0 IP0IP0 IP1IP1 ISIS IS1IS1 IPIP Operation principle of holographic interferometer

30 Суммарный фазовый сдвиг при встречном взаимодействии волн в фоторефрактивных кристаллах

31

32

33 Amplitude characteristics of interferometer on the base of (100)-cut Bi 12 TiO 20 crystal Experimental (symbols) and calculated (solid lines) dependences of output amplitude for holographic interferometer versus mirror oscillation amplitude. The modulation frequencies are 300 Hz (1, 4) and 3 kHz (2, 3); the load resistance are 8.8 (1-3) and 43 (4) kΩ; the selectivity are 40 (1, 2, 4) and 25 (3) dB Oscillation amplitude (nm). Out put am plit ude (V)

34 Theoretical model for amplitude characteristic

35 REMARKS Адаптивный голографический интерферометр, использующий встречное взаимодействие на отражательных динамических голограммах в кристалле Bi 12 TiO 20 :Fe,Cu среза (100) без прилагаемого к нему внешнего электрического поля, лазерное излучение с длиной волны 532 нм, сигнальный пучок с мощностью 200 мк Вт, фотодиодный приемник с токовой монохроматической чувствительностью 0.4 А/Вт и селективный вольтметр с полосой анализа 20 Гц, обеспечивает дистанционное обнаружение и измерение вибраций исследуемой зеркальной поверхности с амплитудами менее 5 пм.

36 Флексоэлектрический вклад в фоторефрактивный отклик при встречном взаимодействии волн на динамических голограммах Денисюка

37

38

39

40

41 0 y z x kpkp ksks eses epep θpθp θsθs -d-d Модель встречного взаимодействия

42

43

44

45

46

47

48 Scheme of experiments in the (100)-cut crystal 1 – He-Ne laser; 2 – beam splitting cube; 3 – light emitting diode (515 nm); 4 – imaging lens; 5 – mirror; 6 – oscillating mirror; 7,10 – quarter-wave plates; 8 – polarizer; 9 – BTO:Fe,Cu crystal; 11 – photodiode; 12 – selective voltmeter;13 – oscilloscope;14 – sound signal generator

49 Results of experiments and fitting in the (100)-cut crystal

50

51

52

53 Заключение

54 Благодарности

55 Спасибо за внимание!