Способ преобразования когерентных световых пучков

Способ преобразования когерентных световых пучков

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к квантовой электронике и голографии. Целью изобретения является повышение эффективности энергообмена пучков и расширение класса используемых сред. Когерентные световые пучки свЬдят под неравными друг другу углами падения в нелинейной среде с локальным откликом . Время релаксации среды одного порядка или больше длительности импульсов преобразуемого излучения и формирования голограммы. В процессе преобразования среду подвергают внешнему воздействию, плавно изменяющему ее коэффициент преломления. К средам с электрооптическим эффектом прикладывают плавно изменяющееся напряжение . Среду с тепловым механизмом подвергают импульсному нагреву. В газообразных средах изменяют давление. , г (Л

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (51) 4 G 03 Н 1/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3981166/31-25 (22) 28. 11.85 (46) 23.07.87. Бюл. У 27 (71) Институт физики АН УССР (72) С.Г.Одулов, М.С.Соскин, Т.Е.Запорожец и С.С.Слюсаренко (53) 772.99(088.8) (56) Винецкий В.Л. и др. Динамическая самодифракция когерентных световых пучков. — УФН, 1979, т. 129, вып. 1, с. 113-137. Авторское свидетельство СССР

У 1090152, кл. G 03 Н I/00, 1980. (54) СПОСОБ ПРЕОБРАЗОВАНИЯ КОГЕРЕНТНЫХ СВЕТОВЫХ ПУЧКОВ (57) Изобретение относится к квантовой электронике и голографии. Целью

„„Я0„„1325398 А 1 изобретения является повышение эффективности энергообмена пучков и расширение класса используемых сред. Когерентные световые пучки сводят под неравными друг другу углами падения в нелинейной среде с локальным откликом. Время релаксации среды одного порядка или больше длительности импульсов преобразуемого излучения и формирования голограммы. В прбцессе преобразования среду подвергают внешнему воздействию, плавно изменяющему ее коэффициент преломления. К средам с электрооптическим эффектом прикладывают плавно изменяющееся напряжение. Среду с тепловым механизмом подвергают импульсному нагреву. В газообразных средах изменяют давление. пе

Е >у

2 Kî,K s in 8/2 I 1ЗгК

Изобретение относится к квантовой электронике и может быть использовано в голографии в устройствах оптической памяти и обработки информации, в оптоэлектронике для преобразования когерентных световых пучков.

Цель изобретения — повышение эффективности энергообмена пучков и упрацление им и расширение класса ис- о пользуемых сред.

Существо изобретения поясняется на примере взаимодействия в элекърооптическом кристалле.

Известно, что к полупроводниковому 5

Кристаллу, помещенному в область пересечения двух световых пучков, прикладывают. электрическое поле с целью получения энергообмена в стационаре

I за счет пространственного сдвига ди— намической решетки относительно кар— тины интерференции световых пучков при малой постоянной времени, причем величина электрического поля Е должна быть не меньше yr

8 2

Как показано в известном способе, в средах, где 3 и линейно и локально зависит от интенсивности света, происходит изменение среднего показателя преломления и и" = по + п = п + c((I + I ), (1) где I„, I — интенсивности взаимодействующих пучков, коэффициент пропорциональности.

Именно это изменение dn sa время релаксации непинейной среды приводит к изменению модулей волновых векторов в среде, что, в конечном итоге, при водит к изменению пространственного положения интерференционной картины от положения, определяемого исходным показателем преломления п до положения, определяемого стационарным значением п = и" + и п . Достигаемая в результате пространственного рассогласования величина энергообмена пропорциональна изменению среднего показателя преломления hn Как известно, предельная разность фаз равна где — длина волны излучения, n — концентрация заряженных час- 30 тиц в 1 см, 6 и — диэлектрическая постоянная вакуума и среды, е — заряд электрона, Π— угол схождения записываемых пучков, что составляет 200 кВ/см.

В предлагаемом способе прикладывают плавно меняющееся электрическое поле к нелинейной среде с локальным 4р откликом, время релаксации которой одного порядка или больше длительности импульсов преобразуемого излуче— ния и формирования голограммы.

Величина приложенного электричес- 45 кого поля в данном способе должна быть не менее 3 /Zn х, где Z — толщина нелинейной среды„ у — электрооптический коэффициент, n — - показатель преломления среды, что составля- бд ет 8 кВ/см, Благодаря приложению электрического поля возможно лишь получение энергообмена в стационарном режиме записи динамических решеток, а в предлагаемом способе возможно улучшение энергообмена и управление им в нестационарном режиме записи, причем величина приложенного электрического поля может быть небольшой.

2Р(ап + dn) Z cos2ce, 2 созЗ

cos24

cos3 4 где и q — углы падения взаимодей2 ствующих пучков на среду, и соответственно, дает дополнительный вклад в энергообмен.

В линейном приближении при dn

= a n следует ожидать двукратное повы27дп Z cos24, cos24z

cos3 q сов 3 9z

В предлагаемом же изобретении речь идет о дополнительном изменении D nп, а именно

n = и + an + лп" = n + d(I„+,)+

+ pF где n — показатель преломления среды, D n = Ы(Т, + I ) — изменение показателя преломления среды под воздействием преобразующих пучков, лп = 3F — изменение показателя преломления в результате внешнего воздействия (F — внешнее воздействие, р- коэффициент пропорциональности) .

Дополнительное изменение an приводит к изменению разности фаз .

an = an/àT лт, где d Т вЂ” импульсный нагрев среды.

Для газообразных нелинейных сред

Формула изобретения

Составитель В. цжалов

Техред Л.Сердюкова Корректор А.Тяско

Редактор Е.Папп

Заказ 3105/41 Тираж 420 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Производственно-полиграфическое предприятие, r. Ужгород, ул. Проектная, 4

3 13253 шение величины энергообмена. Для сред с электрооптическим эффектом дп = z и Е, где Ю вЂ” электрооптический коэффици5 ент, n — - показатель преломления, Š— плавно меняющееся электрическое поле, приложенное к элек- трооптическому кристаллу.

Для сред с тепловой нелинейностью

dn = Bn/8P-лР, где ДР— плавно меняющееся давление.

Во всех случаях внешнее воздействие

1 должно быть таким, чтобы Ln совпадало по знаку с dn или было не меньше

его. Исходя из этого расчет показывает, что для среды с электрооптическим эффектом, в качестве которой может 25 использоваться кристалл LiNbO толщиной 2 мм, с n = 2,34, х= 30 .1(Т"см/В, достаточно приложить электрическое поле 8 кВ/см для того, чтобы энерго-, обмен увеличился в 2 раза. Изменяя величину приложенного электрического поля, можно регулировать изменение дп и, тем самым, управлять энергообменом. Для среды с тепловой нелинейностью например этилового спир1 Э

35 та, в кювете толщиной 400, достаточен нагрев 5 С. Для газообразной же нелинейной среды, например, азот в кювете толщиной 1 см, достаточно изменение давления 10 атм для того, 40 чтобы энергообмен увеличился в 2 раза.

98

Таким образом, с использованием предлагаемого способа можно создать эффективный управляемый преобразователь световых пучков для широкого класса нелинейных материалов. Использование предлагаемого способа открывает новые возможности при создании элементов и приборов оптоэлектроники и автоматики с высоким коэффициентом преобразования и малым временем обрабатывания, что является весьма актуальным для устройств оптической памяти и обработки информации.

Способ преобразования когерентных световых пучков путем сведения их под углами падения неравными друг другу в нелинейной среде с локальным откликом, время релаксации которой одного порядка или больше длительиости импульсов преобразуемого излучения и формирования голограммы, о т— л и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения эффективности энергообмена пучков и управления им и расширения класса используемых сред, среду подвергают в процессе преобразования внешнему воздействию, плавно изменяющему ее коэффициент преломления так, чтобы знак изменения показателя преломления в результате воздействия совпадал со знаком изменения показателя преломления под воздействием самих преобразуемых пучков, а величина изменения под внешним воздействием была порядка или больше такового под действием преобразуемых пучков.