Способ записи голографической решетки

О П И С А Н И Е 1111526208ИЗОБРЕТЕНИЯ Союз Советских Социалистических Республик) Заявлено 05,08.74 (21) 2049654,18-2 ЗН 1,присоединением заявки е Гасударственные комитетСоаета Министров СССРло делам изобретенийи открытий 23) Приоритет(45) Дата опубликования описания 21,08.78(72) Авторы Марков, С. Г. Одулов и М ститут физики АН Украинс зобретецця(71) Заявцтел й С ЧЕСКОЙ СПОСОБ ЗАПИСИ фАЗОВОЙ ГОДОГРЕШЕТКИ 2 риру - сег зионИзобретение относится к обдаст и голографии, презназначено для динамического преобразования когерентных световых пучков и может прцмецяться в области оптической обработки информации для повышения бы стродействия систем, в квантовой электронике для повышения осевой яркости излучеция ОКГ с переменным во времецц прострацс;всццым распрсделсццем.Известен способ записи динамических го лограмм в материалах, показатель преломления которых зависит от интенсивности световой волны, падающей на образец, состоящий ц помещении материала в область перссечецця двух когерснтцых волн 11. 15Прц записи объемной фазовой решетки эцергообмсц 1 ежду двумя записывающими пучками, а следовательно, ц динамическое преобразование интенсивностей опорного и предметного пучков возможно только в том 20 случае, если записываемая решетка смещена относительно порождающей ее интерференционной картины 121.Известен единственцый класс регистющих сред, где условие выполняется,нетоэлектрические кристаллы с диффуным характером записи 13.Так, в кристаллах нцобата лития под действием видимого света наводится голографичсская решетка, смещенная на четверть ЗО периода по отношению к интерференционной картине. В результате при достижении 50 оо эффективности и при равенстве по интенсивности пучков, падающих на кристалл, в котором записывается голограмма, на выходе большая часть энергии концентрируется водном пучке. Экспериментально получено перераспределение интенсивностей 18: 2.Однако данный класс регистрирующих сред, используемых для записи динамических голограмм, имеет большую инерционность, что позволяет записывать переменные во времени процессы с постоянной времени порядка нескольких секчнд,Значительное уменьшение постоянной времени прц сохранении возможности энергообмеца между пучками необходимо, в частности, прц осуществлении динамического преобразования или коррекции расходимости лазерных пучков методами голографии. Если в хаотическом режиме генерации твердотельного лазера в отдельных пучках излучаются волны с различными пространственнымц распределениями, то постоянная времени динамической голограммы-корректора не должна превышать временного интервала между пучками, т. е. должна быть порядка 10 - " с.Наиболее близким к предлагаемому техническим решением яв,чяется способ записифазовой голографичсской решетки ием помещения пою проводццкового кристалла в область пересечения двух световых пучков ц приложения к нему электрического поля Я.Ряд полупроводниковых кристаллов с линейным лцоо двухфотонцым поглощением света (кремний, сульфцд и селенид кадмия, ОКИСЬ ЦИНК 2) ДОПУСКают 32 ПИСЬ фаЗОВЫ. Го. лограмм с временем жизни порядка 10- - 10 - " с. Однако создаваемые решетки сказываются несдвцнутыми и, таким образом, энергообмен между проходящими пучками невозможен.Цель изобретения - получить дш амцческую голографическую решетку с пространственным сдвгром относительно кар) ины интерференции световых пучков при малой постоянной времени." Для этого вектор напряженности электрического поля ориентируют перпендикулярно к бцссекторцальной плоскости угла схождегня пучков, причем для получения оптимального сдвига, напряженность электрического поля выбирают в соответствии с условиемпей3 2 з 1 п -2 де и - концентрация сободных цосцгелей,е -- заряд электрона,е - диэлектрическая постоянная, г, - длина волны излучения,О - угол схождения между пучками.На фиг, 1 изображена схема записи динамической фазовой решетки в полупроводцикоьом рцсталлс; ца фцг. 2 - прострацс(- венное распределение света в интерференционной картине (1(х и свободных носителей и(х). совпадающее с изменением показателя преломлен;1 я,Д,1 Я З 2 ПИСИ ИСПОЛЬЗуЕтСя ПОЛ 1 цроиодццно. вый кристалл 1, имеющий форму прямоугольного бруска. Две противоположные грани отполцроьацы с оптической точи,- стью. Две противоположные боковые грани также отполированы и на цих 1 ацессцы электроды 2, подключенные к источнику 3 напряжения,На отполированную входную грань кристалла направляют две когерентные волны, опорную Гоп и предметную р, так, чтобы кристалл находился в области их пересечения.11 од действием света электроны из алеПцой зоны цли с донорцых уровней цс.реходят в зону проводимости иследс" ие линейного (кремний) либо двухфо 1 оццого (сульфцд кадмия) погл 01 цеци 51. 3;1(сПа электроны действуе) увлекающая сила, ся. занная с прило)иным внешним влек)ри е. ским полем, в результате чего распределение элсктронов оказыг;астся искаженным и его максимумы сдвигаются по отис шсцию к ъ 12 ксимума. интерференционной решетки,Аналоги 1 нь 1 м ооразом пскаже;ся распреде.ление с ооодых .Оси)с.с другого зца (2 -дь;рок. 1 Оскол( измсцеццс показателяд П 1)ело)1,1(.:1 я пропорциоцаль 10 концентрации свободных носителей, записываемая фазовая решетка Оказывается также сдвинутой по о-, ношению к интерференционнойкар;1 ше, что делает возможным энергооб 10 мен между записьвающимиучками.Необходимая минимальная цапряжс 1 ность внешнего поля, требуемая для реализации эффекта, определяется следующи 1образом. Электроны, попавшие в зону про 15 води.;Ости, стре)ятс распределиься равномерно вследствис (Пловой;5(рфузиц, 2)2 кже рекомбиццруюг с дырк 2 ми или ловушками. Чтобы создаваемая решетка быласдвинутой, нсоб:.0" цмо, чтобы дрейфовыйток электроцоь во внешнем поле превышалдиффузионный ток и ПООк, рекомоиации,1. В нестационарном случае длител ностьимпульса короче времени жизни свободныхносителей и времени диффузионного выравнивания неоднородного их распределения.Тогда необходимо, гробы свободные носители сдвигались в г ространстве из-за дрейфаво внешнем поле раньше, чем произойдетдиффузионное расплывание созданного неодцородого распределения, -,. е, др(йфовый ток должен быть больше цл:1 порядкад ффузионного токаР .ипЕ,длдх35где п - концентрация носителей, дающихосновной вклад в изменение показателя преломле 1.ця;Р - коэффициент диффузии;40 1( - подвижность,Е - необходимая напряженность поля вобразце.11 пользуя с.отцошсш;е Эйнштейна длясвязи Р и сс, получим условие для напря.1 д женности внешнего поля, приложенного кобразцу:lгТ дл 1е дх и где в - диэлектрическая постоянная вещества;1 - постоянная Больц)аца.е - заряд электрона;У - абсолютная температура.11. В случае, если длигсльцость импульсазначительно короче, 1 ем время жизни цосителсй, цо длиццсс, чем время;иффузиошюго раси.ыацця, ус) ацаливетс некое стациоарине расцрс,слепце цос)Олей ц тсже 0 во:кис"1 голорафис скал рсце к 1, хо 51 и )мечэ(1)фск 1 и 1;ая, ч ) случас 1.111. В случае, когда длгельИ)сть цмпльса больше ремсцц жцзцц цс)сисге 1 и ьремеци,Ифф ионо стирания, ноле оцени ается по той жс формуле, что и в случае 11,( 20 7 рп 2,с той разницей, что вместо длп-ельностп импульса необходимо поде:а .ть . рем. ж:зни свободных носителей т: В настоящее время не и "вестны псгоч,ики когерентного излучения, позволяющие реализовать случай 111 на практике, в то время как для реализации случаев 1 и 11 вполне 10 подходят современные импульсные твердотельные лазеры.Предлагаемый способ может быть использован для голографирования в реальном времени, для оптической обработки пнфор мации, для преобразования угловых спектров излучения импульсных ОКГ методами голографии, что позволит существенно ноя- сить быстродействие устройств. Формула изобретения 1, Способ записи фазовой голографической решетки путем помещения полупроводникового кристалла в область пересечения 25 двух световых пучков и приложения к нему электрического поля, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью получения динамической голографической решетки с пространственным сдвигом относительно картины питер- ЗО феоен н с.". тонх пучков прн малой пост -нг 01. рмени, вектор напряженности электрического поля ориентируют перпендикулярно ; биссекториальной плоскости угла схождения пучков.2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что, с целью получения оптимального сдвига, нагряженность электрического поля выбирают в соответствии с условиемяЕ - .в2 81 П -2 где и - концентрация свободных носителей;е - заряд электрона;е - диэлектрическая постоянная;Х - длина волны излучения;6 - угол схождения между пучками.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Н. Е 1 сЫег, В. К 1 цкоъэЫ. 1 Апреле.РЬуз. 31, 1, 1971.2. Зельдович Б. Я. Краткие сообщенияпо физике. Изд, ФИАН, 5, 20, 1970.3. Дейген М, Ф., Одулов С, Г., Соскнн М, С., Шанина Б. Д. Ф. Т, Т. 187,1895, 1974.4. Мотт Н. и др. Электронные процессы внекристаллпческих материалах. Мир,1974, с. 282- 292.