Устройство для записи двухчастотных голограмм

(51)03 1/04 НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАПИСИ ДВУХЧАСТОТНЫХ ГОЛОГРАММ(71) Заявитель Государственное научное учреждение Институт электроники Национальной академии наук Беларуси(72) Авторы Окушко Владимир Анатольевич Тюшкевич Борис Николаевич Рыбаковский Олег Васильевич(73) Патентообладатель Государственное научное учреждение Институт электроники Национальной академии наук Беларуси(57) Устройство для записи двухчастотных голограмм, содержащее лазер, оптически связанный с поляризационным элементом, оптически связанным с первой нелинейной средой через первый делительный элемент, первую оптическую линию задержки, второй делительный элемент, первый управляемый по поляризации элемент, а со второй нелинейной средой - посредством оптически связанных второго управляемого по поляризации элемента, первого электроуправляемого клина и усилителя, а также оптически связанным с объектом, оптически связанным с регистрирующей средой, при этом первый делительный элемент и второй делительный элемент оптически связаны с фотоэлектрическим приемником, электрически связанным через счетчик с входом блока управления, выходы которого электрически связаны с первым управляемым по поляризации элементом, вторым управляемым по поляризации элементом и первым электроуправляемым клином соответственно, отличающееся тем, что поляризационный элемент оптически связан с объектом через вторую оптическую линию задержки, а первая нелинейная среда через второй электроуправляемый клин и вращатель плоскости поляризации оптически связана с регистрирующей средой, при этом один из выходов блока управления электрически связан со вторым электроуправляемым клином. 8493 1 2006.10.30 Изобретение относится к измерительной технике, в частности к технике регистрации двухчастотных голограмм. Наиболее близким по технической сущности является устройство для записи двухчастотных голограмм 1, содержащее лазер, оптически связанный с поляризационным элементом, который через первый делительный элемент, оптическую линию задержки, второй делительный элемент и первый управляемый по поляризации элемент оптически связан с первой нелинейной средой, посредством второго управляемого по поляризации элемента, электроуправляемого клина, усилителя оптически связан со второй нелинейной средой, и через делительный элемент связан с объектом и регистрирующей средой, при этом первый и второй делительные элементы оптически связаны с фотоэлектрическим приемником, который посредством счетчика электрически связан с блоком управления,электрически связанным с первым и вторым управляемыми по поляризации элементами и электроуправляемым клином. Двухчастотная голограмма, записанная с помощью данного устройства, имеет низкий контраст интерференционных полос. Технической задачей изобретения является повышение контраста интерференционных полос двухчастотной голограммы при увеличении чувствительности устройства путем компенсации опорного пучка по направлению и использования в качестве опорного излучения излучение, проходящее через одну из нелинейных сред. Поставленная техническая задача решается тем, что в устройстве для записи двухчастотных голограмм, содержащем лазер, оптически связанный с поляризационным элементом, оптически связанным с первой нелинейной средой через первый делительный элемент, первую оптическую линию задержки, второй делительный элемент, первый управляемый по поляризации элемент, а со второй нелинейной средой - посредством оптически связанных второго управляемого по поляризации элемента, первого электроуправляемого клина и усилителя, а также оптически связанным с объектом, оптически связанным с регистрирующей средой, при этом первый делительный элемент и второй делительный элемент оптически связаны с фотоэлектрическим приемником, электрически связанным через счетчик с входом блока управления, выходы которого электрически связаны с первым управляемым по поляризации элементом, вторым управляемым по поляризации элементом и первым электроуправляемым клином, соответственно, поляризационный элемент оптически связан с объектом через вторую оптическую линию задержки, а первая нелинейная среда через второй электроуправляемый клин и вращатель плоскости поляризации оптически связана с регистрирующей средой, при этом один из выходов блока управления электрически связан со вторым электроуправляемым клином. Совокупность указанных признаков позволяет использовать пороговый характер вынужденного рассеяния Мандельштама-Бриллюэна, обеспечивающий стабилизацию энергии спектральных составляющих излучения, прошедшего через нелинейную среду, а изменение на необходимый угол направления этих спектральных составляющих обеспечивает компенсацию опорного пучка по направлению, что позволяет решить поставленную техническую задачу. Сущность устройства поясняется фиг., где 1 - лазер 2 - поляризационный элемент 4,6 - первый и второй делительные элементы, соответственно 5, 17 - первая и вторая оптические линии задержки, соответственно 7, 9 - первый и второй управляемые по поляризации элементы, соответственно 3, 8 - первая и вторая нелинейные среды, соответственно 10, 18 - первый и второй электроуправляемый клин, соответственно 11 - усилитель 12 объект 13 - регистрирующая среда 14 - фотоэлектрический приемник 15 - счетчик 16 блок управления 19 - вращатель плоскости поляризации. Устройство содержит лазер 1, оптически связанный с поляризационным элементом 2,оптически связанным с первой нелинейной средой 3 через первый делительный элемент 4,первую оптическую линию задержки 5, второй делительный элемент 6, первый управляемый по поляризации элемент 7, а со второй нелинейной средой 8 посредством оптически 2 8493 1 2006.10.30 связанных второго управляемого по поляризации элемента 9, первого электроуправляемого клина 10 и усилителя 11, а также оптически связанным с объектом 12, оптически связанным с регистрирующей средой 13, при этом первый делительный элемент 4 и второй делительный элемент 6 оптически связаны с фотоэлектрическим приемником 14, электрически связанным через счетчик 15 с входом блоком управления 16, выходы которого электрически связаны с первым управляемым по поляризации элементом 7, вторым управляемым по поляризации элементом 9 и первым электроуправляемым клином 10, соответственно, при этом поляризационный элемент 2 оптически связан с объектом 12 через вторую оптическую линию задержки 17, а первая нелинейная среда 3 через второй электроуправляемый клин 18 и вращатель плоскости поляризации 19 оптически связана с регистрирующей средой 13, при этом один из выходов блока управления 16 электрически связан со вторым электроуправляемым клином 18. Устройство работает следующим образом. Излучение лазера 1 посредством поляризационного элемента 2 делится на две части со взаимно ортогональными поляризациями. Отраженная от поляризационного элемента 2 часть излучения через вторую оптическую линию задержки 17 направляется на объект 12. Прошедшая часть излучения через первый делительный элемент 4, первую оптическую линию задержки 5, второй делительный элемент 6, первый управляемый по поляризации элемент 7 попадает на первую нелинейную среду 3. При обращении волны в первой нелинейной среде 3 частота излучения изменяется на величину 1 (частоту гиперзвука). На время прохождения импульса излучения волны накачки и импульса обращенной волны через первый управляемый по поляризации элемент 7 с одного из выходов блока управления 16 на него подается сигнал управления,равный четвертьволновому напряжению электрооптического кристалла, который снимается после прохождения импульса излучения обращенной волны через этот элемент. Разрешение на подачу сигнала управления осуществляют по приходу первого импульса с первого делительного элемента 4 на фотоэлектрический приемник 14, далее на счетчик 15 и вход блока управления 16. Снятие сигнала управления осуществляют по приходу второго импульса с первого делительного элемента 4 по той же самой цепочке. В результате проделанных операций поляризация излучения обращенной волны становится ортогональной по отношению к поляризации прошедшего через поляризационный элемент 2 излучения лазера 1. Поэтому излучение обращенной волны, отразившись от поляризационного элемента 2, через второй управляемый по поляризации элемент 9, первый электроуправляемый клин 10, усилитель 11 направляется на вторую нелинейную среду 8. При обращении во второй нелинейной среде 8 частота излучения изменится дополнительно на величину 2. При отсутствии сигналов управления на элементах 7 и 9 в канале первая нелинейная среда 3 - первый управляемый по поляризации элемент 7 - второй делительный элемент 6 - первая оптическая линия задержки 5 - первый делительный элемент 4 - поляризационный элемент 2 - второй управляемый по поляризации элемент 9 - первый электроуправляемый клин 10 - усилитель 11 - вторая нелинейная среда 8, имеем последовательность импульсов с частотами, определяемыми параметрами используемых нелинейных сред. Временной интервал между импульсами определяется временем двойного обхода импульсами этого канала. Такая же последовательность импульсов, включая и исходный импульс лазера 1, проходя через первую нелинейную среду 3, второй электроуправляемый клин 18 и вращатель плоскости поляризации 19, попадает на регистрирующую среду 13. При поступлении сигналов со второго делительного элемента 6 блок управления 16 (начиная со второго сигнала) вырабатывает сигналы управления, имеющие различный уровень. Эти сигналы поступают на первый электроуправляемый клин 10, который обеспечивает пространственное разделение каналов усиления для каждого из импульсов. После отсчета необходимого количества импульсов, поступающих со второго делительного элемента 6 на фотоэлектрический приемник 14, далее на счетчик 15, последний выдает импульс запуска на подачу сигнала управления с выхода блока управле 3 8493 1 2006.10.30 ния 16 на второй управляемый по поляризации элемент 9. После двойного прохода излучения через второй управляемый по поляризации элемент 9 имеем эллиптическую поляризацию, и одна часть излучения с заранее выбранной (по параметрам нелинейных сред и по счету импульсов, поступающих на вход блока управления 16) частотой через вторую оптическую линию задержки 17 направляется на объект 12, а вторая часть через первый делительный элемент 4, первую оптическую линию задержки 5, второй делительный элемент 6, первый управляемый по поляризации элемент 7, первую нелинейную среду 3, второй электроуправляемый клин 18, вращатель плоскости поляризации 19 попадает на регистрирующую среду 13. Синхронно с сигналом управления, поступающим с выхода блока управления 16 на первый электроуправляемый клин 10, блок управления 16 выдает сигнал необходимого уровня на второй электроуправляемый клин 18. В результате излучение другой длины волны, являющееся опорным, изменяет направление на необходимый угол,который зависит от разности длин волн излучения, используемого для записи двухчастотной голограммы. Вращатель плоскости поляризации 19 обеспечивает одинаковые направления векторов поляризации объектного и опорного излучения для одной и другой длины волны. Генерация на выходе нелинейной среды 3 прекращается после прохождения импульса с необходимой частотой путем подачи на второй управляемый по поляризации элемент 9 с выхода блока управления 16 полуволнового напряжения. Использование в качестве опорного излучения излучение, прошедшее через первую нелинейную среду 3, позволяет также увеличить дифракционную эффективность двухчастотной голограммы. Работа устройства не изменится, если опорное излучение использовать для освещения объекта 12, а объектное использовать в качестве опорного. В случае, когда необходимо исключить влияние на регистрирующую среду 13 излучения промежуточных частот,можно осуществить аналогично, как и в предметном излучении, его частотно-импульсную фильтрацию. Применялся одночастотный моноимпульсный лазер с пассивной модуляцией добротности (раствор красителя в этаноле). Поляризационным элементом служило поляризационное зеркало с коэффициентами пропускания для ортогональных поляризаций 0,99 и 0,03. Управляемыми по поляризации элементами являлись кристаллы-среза, на которые подавалось четвертьволновое напряжение. В качестве делительных элементов использовались стеклянные пластинки. Первая и вторая оптические линии задержки были образованы двумя глухими зеркалами. Первая имела длину 20 м (такая длина обеспечивала временное разрешение спектральных составляющих многочастотного излучения). Вторая подбиралась экспериментально, как и при регистрации обычной голограммы. Моноимпульсный лазер и усилитель были выполнены на рубиновых стержнях размером 8120/180 мм. Применялись электрооптические клинья, соответствующим образом вырезанные из кристалла . В качестве нелинейных сред использовали кварц и ацетон. Фотоэлектрическим приемником являлся модуль фотоприемный ЛФДП-3. Счетчик построен на основе стандартной микросхемы К 155 ИЕ 7. В качестве электрического блока управления использовали специально разработанное устройство, вырабатывающее импульсы напряжения необходимой длительности и амплитуды. Регистрирующим материалом служили голографическая фотопленка ФГ-690 и ленточный фототермопластический материал на основе органических фотополупроводников. Источники информации 1.а 20010009, МПК 703, 2002. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 4