Способ коррекции волновых фронтов

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК А ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ. СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТЙРЫТИЙ ЗОБРЕТЕНЕТЕЛЬСТВУ ОПИСНА ВТОРСН 16(56) 1, Какичашвилионная запись голограммлемы голографии, вып.1973, с. 222-226.2. Авторское свидеМ 511776, кл, Я 02Я 03 С 9/08, 1974 ЯО, 0153(54) (57) СПОСОБ КОРРЕКЦИИ ВОЛНОВЫХ ФРОНТОВ, заключающийся в пространственной модуляции фазы этих фронтов с последующим осуществлением оптичеокой интегральной операции .автокорреля ции по фазе, о т л и.ч а ю щ и й с я тем, что, с целью коррекции произвольно смешанного состояния жцщриэации воааовых фронтов в заданное, не зависящее м пространственных и динамических искаже ний поляризации и фазы волнового фронта, в процессе пространственной модуляции фазы осуществляют одновременно пространственную модуляцию поляризации, причем операции автокорреляции по фазе сопутствует двумерная операция автокорреля44цнн по поляризации с реконструкцией звранно го состояния поляризации волнового фронте, 1018333Изобретение относится к оптическомуприборостроению, оптической связи, голографии, волоконной и интегральной оптике.Известны способы голографической записи и восстановления волновых фронтов, 5модулирующей состояние поляризации световых волн в виде переменной по поверхности голограмм аниэатропии. Способыоснованы на эффекте Вейгерта, которыйпозволяет реконструировать состояниеполяризации световых электромагнитныхполей 1Недостатком известных способов является невозможность восстановления поляризации опорного пучка сигнальной 15волной, если поляризация последней настадии воспроизведения отличается отее состояния поляризации на стадии записи, т.е. восстановление заданной поляризации волнового фронта произвольно смешанным состоянием невозможно. Крометого, укаэанные способы, давая возмож-.ность восстанавливать поляризацию опорной волны, оставляйт искаженным фазовый фронт.25Наиболее близким к предлагаемомупо технической сущности является способкоррекции волновых фронтов, заключающийся в пространственной модуляции фазы этнх фронтов с последующим осушеств- З 0лением оптической интегральной операцииавтокорреляции по фазе. Способ основанна осуществлении надсигнальным световымпучком операции пространственной модуля-,ции фазы с одновременным разложением вфурье-спектр с последующими пропусканиемчерез фурье-фильтр и корреляцией с опорньм световым пучком, имеющим заданную форму Волнового фронта,40На первом этапе модуляция осуществляется посредством фазового дифракционного модулятора типа зонной пластинкифренеля, который разбивает первичныйсветовой пучок на ряд вторичных, фазакаждого из которых сдвинута на Л поотношению к соседнему. В процессе записи пространственного фурье-фильтра,роль которого может играть голограмма,образуется дифракционная структура, ко 50торая соответствует используемому настадии. записи модулятору. В случае стационарности параметров корректора (модулятор плюс голограмма) голограммаспособна вновь сдвигать фазы вторичных55пучков через один на И так, чтобы исправить промодулированный световой пучок и довести его до пучка с плоскимволновым фронтом 2Недостатком данного способа является невозможность коррекции состояния поляризации волнового фронта одновре менно с коррекцией фазы вследствие использования только лишь пространственной модуляции фазы с последующим пропуоканием через фазовый фурье-фильтр.Цель изобретения - универсальная коррекция произвольно-смешанного состояния поляризации волновых фронтов в заданное, не зависящее от пространственных и динамических искажений поляризации и фазы волнового фронта.РПоставленная цель достигается тем, что согласно способу коррекции волновых фронтов, заключающемуся в пространственной модуляции фазы этих фронтов с последующим осуществлением оптической интегральной операции автокорреляции по фазе, в пройессе пространственной модуляции фазы осуществляют одновременно пространственную модуляцию поляризации, причем операции авто- корреляции по фазе сопутствует двумерная операция автокорреляции по поляризации с реконструкцией заданного состояния поляризации волнового фронта.Универсальная коррекция осуществляется следующим образом.Вначале коррекции разбивают первичный пучок на ряд вторичных со сдвигом фаз на Я между соседними пучками. Однс временно с этой операцией осуществляютпространственную модуляцию поляризации с одинаковым значением векторов Стокса внутри каждого пучка и ортогональными значениями векторов Стокса по отношению к соседним пучкам. На втором этапе способом фазовой поляризационной записи фиксируются как фазовые скачки между соседними вторичными пучками, так и скачок вектора Стокса.Посредством двух описанных операций можно осуществить преобразование не только произвольного фазового фронта к д-виду, но и одновременно синтезировать в скорректированном таким образом пучке заданное состояние поляризации. Предлагаемый способ позволяет осуществлять коррекцию произвольно смешанного состояйщполяризации в заданное, не зависящее от состояния поляризации сигнального пучка и пространственно-динамических искажений поляризации волнового фронта,Способ может быть реализован с помощью устройства в виде последовательно расположенных пространственно-поляризационного модулятора и пространственно-поляриэационного фурье-фильтра.пах. 3 .10183На фиг, 1 схематически изображеноустройство для коррекции волновых фронтов; на фиг. 2 - распределение векторовСтокса в процессе коррекции; на фиг. 3распре деле ние ортогональных составляющих вектора Е на фазовом модуляторе.На фиг. 1. показаны пучок 1 света,пространственно-поляризационный модулятор в виде, пленки 2 из поливинилцинамата (ПВЦ) .и фазового модулятора 3, промодулированный пучок 4 света, пространственно-поляризационный фурье-фильтр 5и скорректированный пучок 6 света.На фиг. 2 схематически изображеныпроизвольно смешанное состояние 7 поляризации волнового фронта (проекциивекторов Стокса волнового фронта наакваториальную плоскость сферы Пуанкаре), проекции 8 векторов Стокса промодулированного волнового фронта и состоя- рйние 9 поляризации на выходе корректирующей системы,1На фиг. 3 показаны составляюдне Е и Е вектора Е. Область А с распрех делением поляризации описывается вектором Стокса 5, область В с распределением поляризации описывается вектором Стокса 5Пространствейно-поляризационный модулятор выполнен в виде твердой пленки 2 из ПВЦ, совмещенной с фазовым моду-лятором 3. На пленке из ПВЦ (например, в линейном базисе), может быть записано требуемое распределение состояния поляризации. Совмещение пленки из ПВЦ с фазовым модулятором производится так, чтобы на области А фазового модулятора приходилось распределе ние поляризации в пленке из ПВЦ с вектором Стокса (а на области В, дающие фазо 0 вый сдвиг в пучке относительйо областей А на Я, приходилось распределение по- фф33 4Роль пространственно-поляризационногоФурьЬ-фильтра 5 выполняет объемнаяголограмма,Первичный пучок 1 с произвольно смешанным состоянием 7 поляризации, попадая на пространственно-поляриэационный модулятор, разбивается на ряд вторичных с взаимно ортогональными проекциями 8 векторов Стокса между соседними пучками и свигом фаз на.При попадании вторичных пучков 4 напространственно-векторный фурье-фильтр5 происходит преобразование волновогофронта как по фазе, так и по поляризации по заданному. Когерентное излучение,поляризация которого описываетсявектором Стокса передается через направляющую систему, например через волоконный световод или пространственнонеоднородную турбулентную среду, навыходе из которой получается пространственно неоднородное по поляризацииизлучениеЭто излучение в модуляторе,разбивается на пучки с фазами, отличающимися на (1, И ортогональными векторами Стокса между соседними пучками.Излучение после модулятора смешивается с опорным пучком, имеющим заданноезначение (или распределение вектора Стокса на чувствительной к поляризации пластине), образуя таким образом пространстве ею-векторный фурье-фильтр (объемную поляризационную голограмму). Навтором атапе при засветке системы корректор-голограмма восстанавливается . объектный пучок с пространственно неоднородным распределением поляризации в световой пучок с д-видным фазовым фронтом, имеющим заданное состояние поляризации,Таким образом, предлагаемый способ решает задачу коррекции сложных волновых фронтов с пространственно неоднородным распределением поляризации в узлах оптоалектронных схем, в линиях связи для уплотнения оптического канала, в различных оптических метрологических устройствах, интерферометрах, гироскоЗаказ 3206/43 . Тираж.473 Подиисное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам. изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д, 4/5 Фнпиап ППП.Патент", г. Ужгород, уп. Проектная, 4