Способ самообращения волнового фронта

 

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

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ГОСУДАРСТВЕ ННЫ Й КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

Ail и

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ДВТОРСК0МУ СВИДЕТЕЛЬСТВ /, с

1(.А) (Jl (Я

V (21) 4452337/25 (22) 29.06.88 (46) 15.03.91. Бюл. N -10 (71) Институт проблем механики АН СССР (72) А.В. Мамаев и В.В. Шкунов (53) 772.88(088.8) (56) Зельдович Б.Я., Пилипецкий Н.Ф., Шкунов В.В. Обращение волнового фронта, М.:

Наука. 1985.

Ма)лаев А.В„Шкунов В.В. Нестационарное само-ОВФ в кристалле ниобата лития. Квантовая электроника, т. 15, М 7, 1988, с. 1317 — 1318. (54) СПОСОБ САМООБРАЩЕНИЯ ВОЛНОВОГО ФРОНТА (57) Изобретение относится к оптике, в частности нелинейной оптике, динамической голографии, и может быть использовано в

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 волнового 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 пог1еречного к про„„. Ж„, 1635157 А1 (505 6 02 F 1/35, 5 03 Н 1/00 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 обьеме, 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. дольному масштабов пространственной неоднородности интенсивности пучка), ориентирование кристалла до получения отра жения в его объеме. Освещают обл".сть нелинейного взаимодействия дополнител ьным 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, Козэфициент усиления Г в этой ситуации имеет вид Г = Г01б/(IL+ In), где li -- интенсивность обращаемого пучка;

1л — интенсивность дополнительного излучения подсветки; Г0 — коэффициент стационарного усиления при Ii » In. При Ii < In

1б3 Т157 имеет место зависимость стационарного коэффициента усиления Г слабого сигнала от локальной интенсивности 11 и поэтому существует дискриминация в усилении обращенной и необращенных компонент 5 рассеянного излучения. Коэффициент дискриминации, равный отношению инкрементов усиления обращенной и необращенных компонент рассеянного излучения составляет(21п+ <1!>)/(!и+ ), где <1! > — среднее 10 значение интенсивности обращаемого излучения, If — интенсивность излучения подсветки, При < !и> « I>, когда Г обращенная компонента истлеет почти двухкратное преимущество в усилении по rpae- 15 нению с необращенными YohiïoHBHTàìè, как и в случае при вынужденных рассеяниях. При<1! > — 3lп коэффициент дискриминации равен 1,25. При дальнейшем увеличении <1 > коэффициенгдискримина- 20 ции падает. Это приводит к тому. что необращенные компоненты рассеянного назад излучения тоже хорошо усиливаются и B результате доля обращения будет падать, Времй же установления процесса 7y:х в 25

-1

ЭТОМ СЛУЧаЕ бУДЕт 7у,т - (< lf> . „) И ПРИбпиэительно в (<1(> + 1„)/ рзэ меньше, чем в прототипе.

1-!а чертеже представлена схема эксперимента, в соответствии с которой осущест- 30 влялась реализация стационарного самообращения волнового фронта в фоторефрактивном кристалле.

Схема содержит гелий-кадмиевые лазеры 1 и 2 (Л= 0,44 h1KM), наборы ослабляющих 35 фильтров 3 и 4, полупрозрачное зеркало 5 (8.80%), фокусирующую линзу б с фокусным расстоянием f--8 см, неоднородную по толщине стеклянную фаэовую пластинку 7, двулучепреломляющий клин 8 из исландского шпата, фокусирующий объектив 9 с f= 5 с л. фоторефрактивный кристалл 10 BBTiO" измерители мощности 11, 12 и 13, клин 11 lfa плавленного кварца.

Излучение гелий-кадмиевого лазера 1 45 мощностью б0 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 -0 п пучок спекл-структуру неоднородну о fio то щине стеклянную фаэову,п пластинку 7, стандартную для экспериментов по обращению волнового фронта, ioр03 клин 8 и фокусировалось объективо л в фотореф- 55 рактивный кристалл 10 ВаТ!Оз. Кристалл 10 ориентировался до получения нелинейного отражения лазерного излучения в его объеме. И нашем случае заметное нелинейное отражение в кристалле возникло при у!лах падения излучения на кристалл, превышающих 50 в воздухе, При измерениях угла падения излучения на кристалл фиксировался и составлял б5О. Оптическая ось кристалла была перпендикулярна входной грани кристалла, Падающая в фоторефрактивный кристалл 10 подлежащая обращению волна была е-поляризована.

Прошедшая в обратном направлении отраженная волна попадала на измеритель 12 мощности, который позволял измерять коэффициент нелинейного отражения от кристалла и долю обрзщения, Мощность излучения лазера 1 регистрировалась из лерителем 11 мощности. B качестве излучения подсветки некогерентного с обращенным пучком использовалось излучение лазера 2, мощность которого изменялась с помощью 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 двупучепрепомпяющего клина 8 и обьектива 9 и было в кристалле О-поляризованным. Поскольку коэффициент нелинейного взаимодействия в кристалле ВзТ!Оз дпя получения

О-поляризованной волны много меньше, чем дпя е-поляризованной волны, то излучение подсветки в нашем спу зе не вызывало само по себе нелинейногo оассеяния назад.

От ошение попере IHof o к продольному масштабов пространственной неоднородности интенсивности OfypaB1aBt40fo пучка задавалось отношением раз лера лазерного пучка на обьективе 9 к его окусному рассгоянию. В условиях, когда укаэанное отношение превышало отношение поперечного к продольному размеров области нелинейliof o BaaIIhIfIäBéc TLIHfI. нзбпюдзп ось о6ращение волнового фронта излучения лазера

1 . П р и ч е и 0 6 p a I.U i. I!» e Б 0 и н О в 0 Г 0 ф р 0 н т д имело место не только в нестзционарном режиме, но и в установившемся (стационарном) режиме. Измеренный в стационарном режиме коэффициенг нелинейного отражения достигал -: 20 "/, при доле обращения

=50%. В успoвvяx, когда отношение поперечно о к прсдопьHOIIy размеров области взаимодейс вия превышало отношение поперечного к продольному масштабов прост ранствен ной неоднородности интенсивности этого пучка, в отраженной волне

o6paufBfiHafI компонента отсутствовала. Обращение также orcyicTBOBafio и в случае невыполнения условия на величину фотопроводимости, наведенной дополнитель.- ым исто III liKoh излучения, Временной ход 06рзщенной волны представлял собой

1635157

Формула изобретения

Способ самообращения волнового фронта, включающий фокусировку излучения в обьем фоторефрактивного кристалла

Составитель Е,Дорофеева

Техред М,Моргентал Корректор Т.Малец

Редактор А.Долинич

Заказ 755 Тираж 339 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКН1 СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 на начальном участке монотонно возрастающую функцию, которая затем выходила на стационарное значение. Время установления процесса, измеренное по половине значения стационарного коэффициента отражения при < ii> I, было приблизительно в 1,8 раз меньше, чем в случае 1л = О.

Использование способа самообращения волнового фронта позволяет обеспечить стационарное самообращение волнового фронта и уменьшает времена устранения процесса. с диффузионным механиэмбм нелинейности с расположением каустики фокусируемого излучения внутри кристалла и ориентирование кристалла до получения не5 линейного отражения в его объеме, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью обеспечения стационарного самообращения волнового фронта и уменьшения времени его установления, область нелинейного взаимо10 действия освещают дополнительным некогерентным с обращаемым излучением источником излучения, интенсивность которого выбирают из условия наведения в кристалле фотопроводимости, превышаю15 щей как темновую проводимость, так и одну треть фотопроводимости, наводимой обращаемым пучком.