Устройство для голографической записи информации на фототермопластический носитель

Устройство для голографической записи информации на фототермопластический носитель

Реферат

 

Изобретение относится к оптическому приборостроению. Цель изобретения - расширение функциональных возможностей устройства. Для реализации поставленной цели в устройство для записи голограмм на фототермопластическом носителе введен двухчастотный поляризатор, обеспечивающий разделение p- и s-компонент монохроматического лазерного излучения и удвоитель частоты. Устройство содержит, помимо основного теплоизлучающего канала, дополнительный теплоизлучающий канал, позволяющий производить нагрев носителя в период времени, когда свободная генерация с s-компонентой отсутствует и в основном теплоизолирующем канале после экспонирования еще нет ИК-излучения. 1 ил.

Изобретение относится к оптическому приборостроению, а именно к устройствам для накопления информации, и может быть использовано в быстродействующих оперативных системах регистрации, а также хранения и обработки информации. Целью изобретения является расширение функциональных возможностей за счет обеспечения управления параметрами лазерного излучения независимо по каналам экспонирования и теплового воздействия путем создания оптической связи обоих каналов с основным резонатором лазера посредством независимых p- и s-компонент излучения. На чертеже показано предлагаемое устройство. Оно содержит активный элемент 1, электрооптический модулятор 2, диэлектрический поляризатор 3, удвоитель частоты 4 лазерного излучения, диафрагму 5, основной резонатор 6 лазера, зеркала 7 основного резонатора, канал 9 экспонирования, голографическую систему 10 проецирования, зеркала 11 голографической системы проецирования с r> 99%, коллиматор 12, транспарант 13, Фурье-линзу 14, поворотное зеркало 15 99% <r <100%, теплоизлучающий канал 16, полупрозрачное зеркало 17 с r 30-40% для s-компоненты излучения, резонатор 18 для s-поляризованного излучения ₁, средство регистрации 19 теплового излучения, линию задержки 20, блок управления 21 электрооптического модулятора 2, поворотное зеркало 22, вспомогательный послеэкспозиционный теплоизлучающий канал 23, фототермопластическую регистрирующую среду 24, держатель 25 ФТП носителя, средство электризации 26 поверхности ФТП носителя, высоковольтный блок 27, двухчастотный поляризатор 28, зеркальный отражатель 29, дополнительное глухое резонаторное плечо для s-компоненты излучения. Устройство работает следующим образом. В исходном состоянии на модулятор 2 от блока управления 21 подается постоянное напряжение смещения, равное четвертьволновому. В начальный момент времени t₀ включается оптическая накачка активного элемента 1. Неполяризованное излучение активного элемента 1 в момент времени t₁(t₁>t₀) падает на поляризатор 3, а также поляризатор 28, при этом s-компонента отражается в плечи 18 и 30 дополнительного резонатора, а p-компонента проходит в основной резонатор 6. Модулятором 2 излучение направляется к зеркалу 7, отражается обратно и в результате двойного прохода управляемого электрическим полем промежутка 2 модулятора. Плоскость поляризации при этом поворачивается на 90^о. Излучение с измененной поляризацией отражается гипотенузой гранью модулятора 2 в направлении 23. Зеркало 7 оптически уже не связано с активным элементом 1 и зеркалом 8. Положительная обратная связь, для обеспечения которой и строятся открытые лазерные резонаторы, устраняется. Это делает невозможным развитие генерации. Поэтому в основном резонаторе 6 при наличии четвертьволнового напряжения на электродах модулятора 2 излучение отсутствует. В то же время s-компонента излучения поляризаторами 3 и 28 отражается соответственно в направлении зеркал 17 и 29, которые образуют резонатор, оптически связанный через выходное полупрозрачное зеркало 17 с теплоизлучающим каналом 16. При достижении коэффициентом усиления К_ус активной среды порога генерации в резонаторе в нем начинает развиваться генерация. Излучение с ₁ по теплоизлучающему каналу 16 достигает ФТП носителя 24 и начинает его нагревать. Спустя время t₁₃, задаваемое линией задержки 20, в момент времени t₂>t₁, происходит сброс напряжения с модулятора 2. За этом время вязкость термопластического слоя снижается вследствие нагрева и он приобретает способность к деформированию. Отрезок времени t₁₃ выбирается в зависимости от применяемого ФТП носителя, его реологических и электрофизических свойств. Им определяется длительность этапа предварительного (т.е. перед экспозицией) нагрева. В отличие от прототипа нет потерь энергии, связанных с выходом ИК-излучения в тракт канала экспонирования при включенном теплоизлучающем канале и поглощением его спектральным фильтром, так как каналы независимы. После сброса напряжения с модулятора 2 для излучения ₁ активного элемента открывается путь в основной резонатор 6, так как выхода излучению в направлении 23 вспомогательного канала нет. Возникает ситуация, когда при отсутствии напряжения на модуляторе 2 для излучения ₁, открыты оба резонатора: для s-компоненты - элементы 18, 1, 30, связанные с теплоизлучающим каналом 16, для p-компоненты резонатор 6, связанный с экспозиционным каналом 9. Однако излучение ₁ распространяется только в резонаторе 6, так как его добротность выше, чем в элементах 18-1-30. Следовательно, в элементах 18, 1, 30 потери больше, чем в элементах 7-6-1-8. В результате кратковременного (десятки нс) включения высокодобротного резонатора 6 высвечивается моноимпульс излучения высокой мощности. Его энергия зависит от разности потерь К₂-К₁ элементов 18-1-30 и основного резонатора 6. Чем выше потери К₂К₂ = - lnr₁₇ + , где l - длина элементов 18-1-30; r₁₇ - коэффициент отражения зеркала 17; - внутренние потери, тем большая энергия запасается в активной среде 1, чтобы затем высветиться в условиях высокодобротного резонатора 6. Моноимпульс излучения с ₁ и поляризацией, соответствующей p-компоненте излучения, проходит двухчастотный поляризатор 28 и удвоитель 4. Полученное излучение второй гармоники с длиной волны ₂выходит через зеркало 8 в систему проецирования 10 по направлению опорного луча. Моноимпульс излучения с ₁ после отражения от зеркала 8 повторно проходит удвоитель 4. Полученное излучение с ₂ отражается двухчастотным поляризатором 28 в голографическую систему 10 по направлению предметного луча, а моноимпульс с ₁ пропускается в резонатор 6. Предметный луч ₂ проходит коллиматор 12, расширяется и освещает всю апертуру транспаранта 13. Затем Фурье-линзой 14 луч проецируется на ФТП носитель 24 в зону записи, где интерферирует с опорным лучом и формирует Фурье-голограмму транспаранта. Расширение функциональных возможностей устройства появляется также в том, что с его помощью можно осуществлять также запись голограмм Френеля различных объектов (например, изделий электронной техники), для которых глубина голографируемой сцены больше, чем в случае плоскости транспарантов. Это является следствием повышения когерентных свойств излучения в канале экспонирования. После действия сбросового импульса, имевшего противоположную по отношению к постоянному напряжению смещения полярность, на модуляторе 2 вновь восстанавливается исходное напряжение U. Излучение ₁, не преобразованное в вторую гармонику и оставшееся в резонаторе 6, выводится модулятором 2 во вспомогательный канал 23. Механизм вывода излучения (так же, как в прототипе) в направлении 23, отличающемся на некоторый угол от направления основного резонатора, основан на электрооптическом эффекте в сочетании с явлением полного внутреннего отражения на границе раздела анизотропной и изотропной сред (имеется в виду гипотенузная грань анизотропного кристалла, из которого выполнен модулятор). Излучение ₁ по вспомогательному каналу 23 попадает на ФТП носитель 24 в период времени, когда в элементе 18-1-30 с s-компонентой излучения свободная генерация отсутствует, а в теплоизлучающем канале 16 после экспонирования еще нет ИК-излучения. Наличие темновой паузы связано с тем, что в результате высвечивания моноимпульса происходит обеднение возбуждаемого состояния в активном элементе 1 до такой степени, что усиление падает ниже пороговой величины, обусловленной уровнем потерь резонатора 6. Переключение излучения после момента экспонирования t_экс в элементах 18-1-30 с более высоким уровнем потерь К₂, чем в резонаторе 6, затрудняет условия для возникновения свободной генерации с ₁, необходимой в теплоизлучающем канале 16. Отличительная от прототипа особенность предложенного устройства заключается в том, что свободная генерация в элементах 18-1-30 с s-компонентой излучения занимает всю апертуру активного элемента 1, в моноимпульсная генерация в резонаторе 6 с p-компонентой излучения лишь его центральную часть из-за наличия диафрагмы 5 в канале экспонирования. Вследствие этого генерация моноимпульса в резонаторе 6 снимает инверсию только в центральной части активной среды, не влияя на остальную область. Это значительно (в 2-42,5 раза) сокращает темновую паузу и повышает эффективность проявления записи после экспонирования. При продолжающейся накачке в момент времени t₃(t₃>t₂) при достижении порога генерации (К_ус=К₂) в элементах 18-1-30 вновь выявляется ИК-излучение свободной генерации ₁. Это ИК-излучение используется для проявления скрытого электростатического изображения, которое формируется в структуре ФТП носителя 24 в результате экспонирования заряженной с помощью средства 26 рабочей поверхности. В процессе дальнейшего нагрева происходит преобразование скрытого зарядового рельефа в регулярный геометрический рельеф термопластического слоя и окончательное формирование рельефофазовой голограммы на ФТП носителе. Таким образом, в предлагаемом устройстве реализуются условия, когда при включенном теплоизлучающем канале 16 генерации осуществляется в независимых от канала экспонирования элементах 18-1-30, а при включенном канале экспонирования 9 - в элементах 7-6-1-8. При этом устраняются потери энергии, связанные с выходом изучения на этапе предварительного нагрева ФТП носителя 24 из теплоизлучающего канала в тракт канала экспонирования и поглощением его спектральным фильтром перед системой проецирования. На этапе предварительного нагрева энергия ИК-излучения в зоне проявления голографической записи увеличивается на величину до 40-50%. Кроме этого, достигается упрощение устройства, так как отпадает необходимость в электрооптическом элементе с блоком питания, спектральном фильтре и светоотделителе голографической системы проецирования. Коэффициент преобразования во вторую гармонику за счет двукратного прохода моноимпульса с ₁ через нелинейный кристалл удвоителя увеличивается в 1,5-1,9 раза, возрастает эффективность проявления записи после экспонирования при сокращении темновой паузы в теплоизлучающем канале и направлении в этот период на ФТП носитель излучения с длиной волны ₁.

Формула изобретения

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ГОЛОГРАФИЧЕСКОЙ ЗАПИСИ ИНФОРМАЦИИ НА ФОТОТЕРМОПЛАСТИЧЕСКИЙ НОСИТЕЛЬ, содержащее средство электризации поверхности носителя, оптически связанные импульсный твердотельный лазер инфракрасного диапазона, состоящий из резонатора с активным элементом, электрический модулятор с блоком управления, глухое дополнительное резонаторное плечо, канал экспонирования с поляризатором, удвоителем частоты лазерного излучения и голографической системой проецирования, состоящей из опорного и предметного каналов, оси которых пересекаются в плоскости фототермопластического носителя, зеркальный отражатель, а также теплоизлучающий канал для разогрева фототермопластического носителя, средство регистрации теплового излучения, связанное через линию задержки с блоком управления электрооптическим модулятором, отличающееся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей, в устройство введен дополнительный двухчастотный поляризатор, расположенный между активным элементом и удвоителем частоты лазерного излучения, помещенным в резонатор и дополнительный независимый канал вывода теплового излучения, вход которого связан с выходом модулятора, а ось вывода пучка пересекается в области фототермопластического носителя с осями предметного и опорного каналов, при этом теплоизлучающий канал оптически связан с резонатором лазера через поляризатор, расположенный между электрооптическим модулятором и активным элементом, а глухое дополнительное резонаторное плечо образовано двухчастотным поляризатором и зеркальным отражателем, причем вход системы проецирования канала экспонирования оптически связан с дополнительным двухчастотным поляризатором.

РИСУНКИ

Рисунок 1