Способ коррекции волновых фронтов

Способ коррекции волновых фронтов

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

СПОСОБ КОРРЕКЦИИ ВОЛНаВЫХ ФРОНТОВ, аакпючакяцийся в пространстве нвой модуляции фазы этих с пос5ледующим осушесгвлеввем ойтичеокой иитегральиой операции автокорреляции по фазе, отличающийся тем, что, с целыо коррекции произвольно ся шавного состояния поляризации валповых фронтов в заданное, не зависящее ot йростраЕственных и динамических искажений поляризации и фазы волнового фронта, в процессе пространственной модуляции фааы осуществляют одшвременно пространственнуй ) модуляцию поляризации, причем операции авт жоррепяции по фазе со;путствует двумерная операция автокоррвпя I ции по поляризации с реконструкцией ЗЕ ШШОi го состояния поляризации вап нЬвого({ч5онта, /

„„SU„„,! О! 5333

СОЮЗ СОВЕТСКИХ .. СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ. СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ вф э IY",-, ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABTOPCHOIVIV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

5 Фиг.1 (21) 3363999/18 25 (22) 09.12.81 (46) 30.04.83. Бюл. ¹ 16 (72) Г.Д.Басиладзе, А.М.Быков, А.В. Воляр, .А. В, Гнатовский, В. Б. Па нченко и.В. В.Спевчук (71) Симферопольский государственнЫй университет им. М.В. Фрунзе (53) 772.99 (088.8) . (56) 1, Какичашвили Ш.Д. Поляризаци онная запись -.олограмм. — В сб.: Проблемы голографии, вып. 2, М., МИРЭА, 1973, с. 222-226.

2. Авторское свидетельство СССР № 511776, кл. Я 02 F 1 00; (j 03 С 9/08, 1974 (прототип). (54) (57) СПОСОБ KOPPEKUHH ВОЛНОВЫХ ФРОНТОВ, заключающийся в apoer ранственной модуляции фазы этих фронтов с последующим осуществлением оптичесэкой интегральной операции .автокорреля« ции по фазе, о т л и -ч а ю шийся тем, что, с целью коррекции произвольно смешанного состояния поляризации волновых фронтов в заданное, Be зависящее ют пространственных и динамических искаже ний поляризации и фазы волнового фронта, в процессе пространственной модуляции фазы осуществляют одновременно пространственну1о модуляцию поляризации, причем операции автокорреляции по фазе сопутствует двумерная операция автокорреля- I

4М цнн по поляризации с реконструкцией зеленно го состояния поляризации волнового фронте, 1016333

Изобретение относится к оптическому приборостроению, оптической связи, голографии, волоконной и интегральной оптике.

Известны способы голографической записи и восстановления волновых фронтов, 5 модулирующей состояние поляризации световых волн в виде переменной по поверхности голограмм аниэатропии. Способы основаны на эффекте Вейгерта, который позволяет реконструировать состояние поляризации световых электромагнитных полей 1 j.

Недостатком известных способов является невозможность восстановления поляризации опорного пучка сигнальной волной, если поляризация последней на стадии воспроизведения отличается от ее состояния поляризации на стадии записи, т.е. восстановление заданной поляри зации волнового фронта произвольно смешанным состоянием невозможно. Кроме того, укаэанные способы, давая возмож-: ность восстанавливать поляризацию опор ной волны, оставляют искаженным фазовый фронт. 25

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является способ коррекции волновых фронтов, заключающийся в пространственной модуляции фазы этнх фронтов с последующим осуществ- 30 лением оптической интегральной операции автокорреляции по фазе. Способ основан на осуществлении надсигнальным световым пучком операции пространственной модуля-, ции фазы с одновременным разложением в

Фурье-спектр с последующими пропусканием через Фурье-фильтр и корреляцией с опорнь|м световым пучком, имеющим заданную форму волнового фронта.

На первом этапе модуляция осуществляется посредством фазового дифракционного модулятора типа зонной пластинки

Френеля, который разбивает первичный световой пучок на ряд вторичных, фаза каждого из которых сдвинута íà 7i по отношению к соседнему. В процессе запи," си пространственного Фурье-фильтра, роль которого может играть голограмма, образуется дифракционная структура, ко50 торая соответствует используемому настадии:записи модулятору. В случае стационарности параметров корректора (модулятор плюс голограмма) голограмма способна вновь сдвигать фазы вторичных

55 пучков через один на Jl тTа кK, чтобы исправить промодулированный световой пучок и довести его до пучка с плоским волновым фронтом (2 j.

Недостатком данного способа является невозможность коррекции состояния поляризации волнового фронта одновре менно с коррекцией фазы вследствие использования только лишь пространственной модуляции фазы с последующим пропуоканием через фазовый Фурье-фильтр.

Цель изобретения - универсальная коррекция произвольно-смешанного состояния поляризации волновых фронтов в заданное, не зависящее от пространственных и динамических искажений поляризации и фазы волнового фронта.

Р

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу коррекции волновых фронтов, заключающемуся в пространственной модуляции фазы этих фронтов с последующим осуществлением оптической интегральной операции автокорреляции по фазе, в rrpoaecce пространственной модуляции фазы осуществляют одновременно пространственную модуляцию поляризации, причем операции автокорреляции по фазе сопутствует двумерная операция автокорреляции по поляризации с реконструкцией заданного состояния поляризации волнового фронта.

Универсальная коррекция осуществляется следующим образом.

Вначале коррекции разбивают первичный пучок на ряд вторичных со сдвигом фаз на Л между соседними пучками. Однс временно с этой операцией осутцествляют i пространственную модуляцию поляризации с одинаковым значением векторов Стокса внутри каждого пучка и ортогональными значениями векторов Стокса по отношению к соседним пучкам. На втором этапе способом фазовой поляризационной записи фиксируются как фазовые скачки между соседними вторичными пучками, так и скачок вектора Стокса.

Посредством двух описанных операций можно осуществить преобразование не только произвольного фазового фронта к

d -виду, но и одновременно синтезировать

s скорректированном таким образом пучке заданное состояние поляризации. Предлагаемый способ позволяет осуществлять коррекцию произвольно смешанного состояиий пбляризации в заданное, не зависящее от состояния поляризации сигнального пучка и пространственно-динамических искажений поляризации волнового фронта, Способ может быть реализован с помощью устройства в виде последовательно расположенных пространственно-поляризационного модулятора и пространственно-поляриэационного Фурье-фильтра.

3. 201 ВЗ

На фиг. 1 схематически изображено устройство для коррекции волновых фронтов; на фиг. 2 - распределение векторов

Стокса в процессе коррекции; на фиг. 3 распре деле ние ортогональных составляющих вектора Е на фазовом модуляторе.

На фиг. 1. показаны пучок 1 света, пространственно-поляризационный модулятор в виде. пленки 2 из поливинилцинамата (HBG) .и фазового модулятора 3, про- Ы модулированный пучок 4 света, пространственно-поляризационный Фурье-фильтр 5 и скорректированный пучок 6 света.

На фиг. 2 схематически изображены произвольно смешанное состояние 7 по- gs ляризации волнового фронта (проекции векторов Стокса волнового фронта на экваториальную плоскость сферы Пуанкаре), проекции 8 векторов Стокса промодулированного волнового фронта и состоя- рй ние 9 поляризации на выходе корректирующей системы.

1

1 !

На фиг. 3 показаны составляющие

E и Е вектора Е. Область A с распре- 2g х делением поляризации описывается вектором Стокса „, область В с распределением поляризации описывается вектором Стокса 5

Пространствейно-поляризационный модулятор выполнен в виде твердой пленки

2 из llBll, совмещенной с фазовым модулятором 3. На пленке из HBL((например, в линейном базисе), может быть записано требуемое распределение состояния поляризации. Совмещение пленки из ПВЦ с фазовым модулятором производится так, чтобы на области А фазового модулятора приходилось распределение поляризации в пленке из ПВИ с вектором Стокса

1 t а на области В, дающие фазоО вый сдвиг в пучке относительйо областей

А на Jt, приходилось распределение по- -1 ляризации.с вектором Стокса 9 =

33 4

Роль пространственно-поляризационного

ФурьЬ-фильтра 5 выполняет объемная голограмма.

Первичный пучок l с произвольно смешанным состоянием 7 поляризации, попадая на пространственно-поляриэационный модулятор, разбивается на ряд вторичных с взаимно ортогональными проекциями 8 векторов Стокса между соседними пучками и свигом фаз на У(.

При попадании вторичных пучков 4 на пространственно-векторный Фурье-фильтр

5 - происходит преобразование волнового фронта как по фазе, так и по поляризации по заданному. Когерентное излучение,поляризация которого описывается вектором Стокса, пвредается через направляющую систему, например через волоконный световод или пространственно неоднородную турбулентную среду, на выходе из которой получается пространственно неоднородное по поляризации излучение Это излучение в модуляторе, разбивается на пучки с фазами, отличающимися на У, И ортогональными векторами Стокса между соседними пучками.

Излучение после модулятора смешивается с опорным пучком, имеющим заданное значение (или распределение вектора

Стокса на чувствительной к поляризации пластине), образуя таким образом пространственю-векторный Фурье-фильтр (объемную поляризационную голограмму). На втором атапе при засветке системы корректор-голограмма восстанавливается . объектный пучок „c пространственно неоднородным распределением поляризации в световой пучок с d -видным фазовым фронтом, имеющим заданное состояние поляризации.

Таким образом, предлагаемый способ решает задачу коррекции сложных волновых фронтов с пространственно неоднородным распределением поляризации в узлах оптоалектронных схем, в линиях связи для уплотнения оптического канала, s различных оптических метрологических устройствах, интерферометрах, гироскопах.

1015333

Составйтепь В. Аджалов

Редактор А. Огар Техред О.Неце Корректор М. Коста

Заказ 3206/43 Тираж. 473 Подиисное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам. изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д, 4/5

Фнпиап ППП. Патент, г. Ужгород, уп. Проектная, 4