Припустимо, що на вхід волоконного світловода подається зображення, яке переноситься когерентним монохроматичним променем з розподілом електричного поля в поперечному перерізі E0(r). Це поле збуджує деяку кількість мод з різними поперечними індексами. В процесі поширення це зображення спотворюється через відмінності фазових швидкостей різних поперечних мод. Якщо випромінювання після проходження довільної довжини L обернути, то після зворотного проходу по світловоду отримаємо початкове зображення в результаті ефекту самокомпенсації. Точніше кажучи, отримаємо відновлене поле E2(r)~E0(r), яке дає те ж зображення, тобто картину інтенсивності I2(r)~|E0(r)|2, що і у початкового поля. Дійсно, світловод без втрат можна розглядати в якості спотворюючого елементу. Більш того, якщо світловод ідеально однорідний (однаковий) по всій довжині, то зворотній прохід по тому ж світловоду можна замінити на еквівалентний йому прохід по другому світловоду тієї самої довжини L (рис.4.2).
Рис. 4.1 Двохпрохідна схема самокомпенсації спотворень підсилювача
Рис. 4.2 Схема компенсації спотворень, що вносяться оптоволокном
Тим самим передачу зображень по багатомодовому волоконному світловоду можна здійснити без спотворень, якщо використовувати дві послідовні ділянки світловода однакової довжини з операцією обернення або фазового спряження в проміжку між ними. Якщо ми хочемо відновити не тільки інтенсивність, але і поле, то після другого світловода слід встановити ще один фазоспряжуючий пристрій.
4.2.4 Автофокусування випромінювання
В задачі лазерного термоядерного синтезу (ЛТС) існує проблема фокусування потужних світлових імпульсів на мішень малих розмірів. В установках ЛТС треба одночасно вирішувати дві задачі: по-перше, створити потужний світловий імпульс з малою кутовою розбіжністю і, по-друге, точно сфокусувати його на мішень. Використання ОХФ можливе, передусім, для вирішення першої задачі. Але властивості оберненої хвилі дозволяють в принципі розв’язати обидві ці задачі одночасно. Відповідна схема приведена на рис. 4.3.
Імпульс допоміжного лазера невеликої потужності освітлює мішень М. Частина відбитого мішенню випромінювання попадає в апертуру силового лазера, проходить підсилювач і попадає на пристрій ОХФ. Обернена хвиля повторно підсилюється, причому на зворотному проході автоматично компенсуються спотворення, пов'язані як з неоднорідностями підсилювача, так і з недосконалостями виготовлення і юстування фокусуючої системи. В результаті випромінювання точно подається на мішень так, ніби ні в підсилювачі, ні в фокусуючій системі не існує ніяких спотворень. Більш того, при досить широкому пучку допоміжного лазера нема необхідності знати наперед положення мішені: треба лише, щоб освітлена мішень містилася в межах кута бачення ОХФ - системи. Розглянута схема носить назву “ОХФ - самонаведення”. Можлива також ситуація, коли система “мішень – підсилювач – ОХФ - дзеркало” без допоміжної підсвітки утворює своєрідний генератор з жорстким або м'яким режимом самозбудження.
Рис. 4.3 Схема ОХФ самонаведення (автофокусування)
Схема самонаведення працює і в тому випадку, коли на шляху між лазерною установкою і мішенню є значні фазові неоднорідності, наприклад атмосферні. В задачах лазерного зв'язку через атмосферу досить шкідливий вплив викликають турбулентні неоднорідності показника заломлення, які обмежують допустиму дистанцію зв'язку із-за нерегулярного відхилення променів. Схема, яка використовує ОХФ, могла б виглядати слідуючим чином. В тому місці, куди слід передати світловий сигнал, установлюють сигнальний лазер, направлений в бік передавача. Передавач обертає і підсилює сигнальну хвилю і вносить в неї інформацію, наприклад, шляхом модуляції по часу. Використання ОХФ - самонаведення корисно в двох відношеннях: по-перше, для автоматичного контролю правильного напрямку зв'язку, в тому числі при повільному переміщенні приймача і передавача, і, по-друге, для компенсації шкідливої дії неоднорідностей.
Як при самонаведенні, так і при зв'язку швидке відносне переміщення джерела і приймача приводить до ряду додаткових ефектів: повздовжнє переміщення з швидкістю v; - до допплерівського зсуву відбитого сигналу Δω/ω=2v;/с, а поперечне переміщення з швидкістю v^--до кутової похибки самонаведення α^=2v^/с. Методи ОХФ дозволяють компенсувати і навіть використовувати ці ефекти.
ВИСНОВКИ
1. При фоторефракції зміна показника заломлення є оборотною, фоторефрактивні кристали - реверсивні світлочутливі середовища. Що дозволяє використовувати фоторефрактивні кристали в динамічній гологарафії і в пристроях оптичної обробки інформації.
2. Фоторефрактивний ефект має багато різних застосувань деякі з яких розглянуто в даній курсовій роботі. А саме:
− Голографічна інтерферометрія. Застосування ФРК в системах голографічної інтерферметрії найдоцільніше в тих випадках. коли проводиться швидкий якісний контроль виробів при поточному виробництві, безперервному спостереженні за об'єктами або процесами.
− Для енергообміну між фазомодульваними світловими пучками. Можна переводити фазову модуляцію в амплітудну.
− Обернення хвильового фронту і його практичне використаня.
3. Через обмеженість обєму роботи не розглянуто ряд інших важливих засстосувань. Наприклад:
− Так званий фільтр новин. Цей пристрій виконує функцію динамічної фільтрації зображень, виділяючи нестаціонарну (рухому) частину картини, причому може виділяти також і фазові об’єкти.
− В системах голографічної памяті. В елементах упавління оптичних схем і т.д.
ЛІТЕРАТУРА
1. Фридкин В.М. Фотосегнетоэлектрики.- Москва: Наука, - 1979.- 264с.
2. Фейберг Дж. Фоторефрактивная нелинейная оптика // Физика за рубежом. Сборник статей. - 1991. - Т.А. - С.162-179.
3. Glass A.M. The photorefractive effect // Opt.Eng. - 1978. - Vol.17. - P.470.
4. Кольер Р., Беркхарт К., Лин Л. Оптическая голография. М: Мир, 1973.- 686 с.
5. Вест Ч. Голографическая интерферометрия;. М.; Мир, 1982. 504 с.
6. Островский Ю.И., Бутусов М.М., Островская Г.В. Голографическая интерферометрия. М.: Наука, 1977. - 336 с.
7. Brandt G.В Holographic interferometry//Handbook of optical holography/Ed, by H.J. Caulfieid. New York etc.: Academic Press, 1979. P. 463—502.
8. Huignагd J.P., Miсherоn F. High-sensitivity read-write volume holographic storage in Bi12SiO20 and В112GеО20 crystals//Appl. Phys. Lett. 1976. Vol. 29, N 9. P. 591—593.
9. Huignard J.P., Herriаu J.P. Real-time double-exposure irrterferometry with Bi12SiO20 crystals in transverse electrooptic configuration//Appl. Opt. 1977. Vol. 16, N 7. P. 1807—1809.
10. Herriau J.P., Marrakchi A., Huignard J.P. Conjugaison de phase dans les cristaux BSO. Application an controle destructif en temps reel//Rev. Techn. Thomson—CSF. 1981 Vol. 13, N3. P. 501-520.
11. Трофимов Г.С., Степанов С.И. Фоторефрактивный кристалл Bi12TiO20 для голографической интерферометрии на длине волны λ=0.63 мкм//Письма в ЖТФ. 1985. Т. 11, № 10. С. 615—621.
12. Кuchel Е.М., Tiziani H.J. Real-time contour holography using BSO-crystals//Opt. Commun. 1981. Vol. 38, N1. P. 17—20.
13. Huignard J.P., Herriau J.P., Valentin T. Time average holographic interferomeiry with photoconductive electrooptic Bi12SiO20 crystals/Appl. Opt. 1977. Vol. 16, N 11. P. 2796—2798.
14. Маrrakchi A., Hiugnard J.P., Herriau J.P. Application of phase conjugation in Bi12SiO20 crystals to mode pattern visualization of diffuse vibrating structures//Opt. Commun. 1980. Vol. 34, N1. P. 15—18.
15. Степaнов С.И. Фоторефрактивные кристаллы для адаптивной интерферометрии// Оптическая голография с записью в трехмерных средах/Под ред. Ю.Н. Денисюка. Л.: Наука. Ленингр. отд-ние, С.64—74.
16. Князьков А.В., Кожевников H.M., Кузьминов Ю.С. и др. Энергообмен фазомодулированных световых пучков в динамической голографии//ЖТФ. 1984. Т. 54, №9. С. 1737—1741.
17. Степанов С.И., Шандаров С.М., Xатьков Н.Д. Фотоупругий вклад в фоторефрактивный эффект в кубических кристаллах//ФТТ. 1987. Т. 29, № Ю- С. 3054—3058.
18. Dos Santos Р.А., Сеsсatо L., Frejlich J. Interference-term real-time measurement for self-stabilized two-wave mixing in photorefractive crystals//Opt. Lett. 1988. Vol. 13, N 11. P. 1014—1016.
19. Hall T.J., Fiddу М.A., Ner M.S. Detector for an optical-fiber acoustic sensor using dynamic holographic interferometry//Opt. Lett. 1980. Vol. 5,N 11, P. 485—487.
20. Jackson D.A., Priest R., Dandridge A., Tveten A,B. Elimination of drift in a single-mode optical fiber interferometer using a piezoelectrically stretched coiled fiber//Appl. Opt. 1980. Vol. 19, N 17, P. 2926— 2929.
