Отражательные динамические голограммы в кристаллах силленитов для адаптивных голографических интерферометров тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.05 ВАК РФ

УДК 535.3

004611553 На правах рукописи

КОЛЕГОВ АЛЕКСЕЙ АНАТОЛЬЕВИЧ

ОТРАЖАТЕЛЬНЫЕ ДИНАМИЧЕСКИЕ ГОЛОГРАММЫ В КРИСТАЛЛАХ СИЛЛЕНИТОВ ДЛЯ АДАПТИВНЫХ ГОЛОГРАФИЧЕСКИХ ИНТЕРФЕРОМЕТРОВ

Специальность 01.04.05 - Оптика

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степспи кандидата технических наук

2 80»гт

Томск-2010

004611553

Работа выполнена на кафедре электронных приборов Томского государственного университета систем управления и радиоэлектроники (ТУСУР)

Научный руководитель:

доктор физико-математических наук, профессор

Шандаров Станислав Михайлович

Официальные оппоненты:

Ведущая организация

доктор технических наук, профессор Тихомиров Александр Алексеевич,

кандидат физико-математических наук Брюшинин Михаил Алексеевич

Южно-Уральский государственный университет,

г. Челябинск.

Защита состоится 19 ноября 2010 г., в 16 ч. 30 мин. на заседании диссертационного совета Д 212.268.04 при Томском государственном университете систем управления и радиоэлектроники по адресу 634050, г. Томск, пр. Ленина, 40.

С диссертацией можно ознакомиться в Библиотеке Томского государственного университета систем управления и радиоэлектроники.

Автореферат разослан « и»_<0

2010 года.

Ученый секретарь диссертационного совета, доктор технических наук, профессор

Акулиничен Ю.П.

ОБЩАЯ ХАРАКЕТРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы

В настоящее время создание высокочувствительных и эффективных систем мониторинга инженерных сооружений и технических конструкций, бесконтактные измерения деформаций и дефектоскопия деталей и узлов машиностроительных конструкций, бесконтактный мониторинг материалов и компонентов устройств нано-, микро- и оптоэлектроники является важной и актуальной задачей. Для решения задач такого рода успешно используются лазерные измерительные технологии, в том числе методы оптической интерферометрии, являющиеся одними из наиболее чувствительных к малым изменениям физических параметров исследуемых материалов и колебательных состояний узлов и деталей.

Адаптивность оптических интерферометров к медленным (по сравнению с измеряемыми процессами) изменениям внешних условий, может быть обеспечена использованием интерференции световых пучков при их взаимодействии на динамических голограммах в фоторефрактивных кристаллах [1, 2], таких как силлениты (Ш^Ю^о. В^ОеОдх, В^2Т1О20), фосфид и арсенид галлия, фосфид индия, теллурид кадмия, титанат бария.

Кубические кристаллы титаната (Ш12ТЮ2о, ВТО), германата (Ш^ОеОго, В О О) и силиката висмута (ШпЗЮго, ВБО), относящиеся к группе силленитов, привлекают внимание как материал для динамической голографии и ее приложений благодаря сравнительно быстрому отклику на световое воздействие. При этом для формирования голограмм в них, как правило, используется пропускающая геометрия, в которой опорный и объектный лучи распространяются в кристалле под малым углом друг к другу. Однако для увеличения до необходимого уровня дифракционной эффективности такой голограммы необходимо прикладывать к кристаллу сильное электрическое поле. Это делает измерительную систему сложной, дорогой и энергоемкой. Более того, существует ряд приложений, в которых применение высоких напряжений недопустимо.

Дифракционная эффективность голограммы может быть существенно повышена в случае ее записи в отражательной геометрии, когда лучи распространяются в кристалле навстречу друг другу. Такое встречное взаимодействие без приложения внешнего электрического поля имеет высокую эффективность в материалах с большим количеством ловушечных центров, в частности, в кристаллах титаната висмута. Однако сложная структура ловушечных центров в кристаллах класса силленитов и присущая им естественная оотическая активность (гиротропия) могут приводить к значительному влиянию на эффективность встречного взаимодействия и на выходной сигнал адаптивного топографического интерферометра выбора условий взаимодействия (ориентации кристалла и поляризации световых пучков) и внешних воздействий, таких как температура окружающей среды и внешняя некогерентная подсветка. Поскольку работающие в реальных условиях системы мониторинга, использующие адаптивные интерферометры на фоторефрактивных кристаллах, должны функционировать в широком диапазоне температур и в условиях различной освещенности, актуальными являются задачи исследования влияния температуры и внеш-

ней подсветки на отражательные динамические голограммы в таких кристаллах и разработки соответствующих моделей, описывающих эффективность встречного взаимодействия. Актуальными являются и задачи разработки схемных решений для адаптивных голографических интерферометров, основанных на встречном взаимодействии в кубических гиротропных кристаллах класса силленитов, создания соответствующего лабораторного макета и исследования основных характеристик разработанного интерферометра.

Целью диссертационной работы является разработка адаптивного голо-графического интерферометра на основе встречного двухпучкового взаимодействия на динамических отражательных голограммах в кубических фоторефрак-тивных кристаллах класса силленитов.

В работе были поставлены и решены следующие задачи:

1. Исследование процессов формирования отражательных голограмм в фоторефрактивных кристаллах силленитов с учетом естественной оптической активности и сложной структуры дефектных центров, в том числе в условиях фазовой модуляции сигнального пучка и изменяющихся внешних воздействий, таких как температура окружающей среды и некогерентная подсветка; разработка теоретических моделей встречного духволнового взаимодействия в рассматриваемых условиях.

2. Разработка и развитие схемных решений для адаптивных голографических интерферометров, основанных на встречном взаимодействии световых пучков на отражательных динамических голограммах в кубических гиротропных кристаллах класса силленитов.

3. Разработка и реализация лабораторного макета адаптивного гологра-фического интерферометра, основанного на встречном взаимодействии стационарной циркулярно-поляризованной волны накачки с фазово-модулированной сигнальной волной, имеющей линейную поляризацию, в кристаллах титаната висмута среза (100).

4. Исследование амплитудных характеристик разработанного лабораторного макета адаптивного голографическош интерферометра

Методы исследования. Теоретический анализ динамики фоторефрак-тивного отклика основывался на модели зонного переноса для кристаллов, содержащих глубокие донорно-ловушечные пары. При численном моделировании для решения системы нелинейных дифференциальных уравнений использовался метод Эйлера.

При анализе и обработке экспериментальных результатов по динамике взаимодействия световых пучков на отражательных голограммах в кристаллах титаната висмута использовались модели, как использующие приближения неистощимой накачки, так и учитывающие истощение накачки и развитие фото-индуцированного поглощения света.

Для теоретического анализа фазовой демодуляции световых пучков на отражательных динамических голограммах в кубических гиротропных фото-

рефрактивных кристаллах использовалась векторная модель встречного двух-волнового взаимодействия.

В экспериментальных исследованиях формирования лазерными пучками отражательных голограмм в кристаллах силлениитов использовались методы динамической голографии, подсветка кристалла некогерентным узкополосным излучением полупроводниковых светодиодов, а также управление температурой кристалла с помощью элемента Пельтье.

Основные научные положения, выносимые на защиту:

1. Разработанная методика численного расчета поляризационных зависимостей эффективного коэффициента двухпучкового усиления и поляризационных характеристик сигнального пучка при взаимодействии линейно поля-ризовашшх волн на отражательных голограммах в кристаллах класса силлени-тов, имеющих просветленные грани, позволяет из экспериментальных данных определить постоянную связи у и абсорбционную составляющую голограммы

которые необходимы для расчета параметров устройств динамической голографии, реализуемых на основе такого встречного взаимодействия.

2. Изменение температуры кристалла титаната висмута среза (100) приводит к изменению коэффициента двухпучкового усиления при встречном взаимодействии в нем линейно поляризованных световых волн, связанному с термооптическим эффектом, линейным тепловым расширением, наличием в кристалле мелких ловушечных центров и их заселением за счет рекомбинации электронов, фотовозбужденных в зону проводимости с глубоких донорных центров.

3. При взаимодействии на отражательных динамических голограммах в кристаллах титаната висмута стационарной опорной волны, имеющей круговую поляризацию и распространяющейся вдоль кристаллографического направления [100], с линейно поляризованной фазово-модулированной сигнальной волной, распространяющейся во встречном направлении, преимущественно линейный или квадратичный режимы фазовой демодуляции реализуются для ориентации её вектора поляризации на входной грани под углом к оси [010], отсчитываемым коси [001] и равным р<112- ря72 или рс1 / 2 - (2/? + 1)я~ / 4, соответственно, где р — удельное оптическое вращение, с1 - толщина кристалла, р - целое число.

4. Адаптивный голографический интерферометр, использующий встречное взаимодействие на отражательных динамических голограммах в кристалле В112ТЮ2о:Ре,Си среза (100) без прилагаемого к нему внешнего электрического поля, лазерное излучение с длиной волны 532 нм, сигнальный пучок с мощностью 200 мкВт, фотодиодный приемник с токовой монохроматической чувствительностью 4 А/Вт и селективный вольтметр с полосой анализа 20 Гц, обеспечивает дистанционное обнаружение и измерение вибраций исследуемой поверхности с амплитудами менее 5 пм.

Достоверность результатов работы, полученных при теоретических расчетах, обусловлена постановкой задачи с использованием обоснованных

приближений и известных моделей фоторефрактивного отклика, а также дающих хорошую сходимость методов численного интегрирования систем нелинейных дифференциальных уравнений на основе современного программного обеспечения. Достоверность экспериментальных результатов базируется на использовании измерительных приборов с известными характеристиками, а также на обработке большого массива экспериментальных данных, позволяющей усреднить случайные погрешности измерений, которые не превышали 5%. При подгонке расчетных зависимостей под экспериментальные данные использовался метод наименьших квадратов. Относительная погрешность измерений интенсивностей световых волн не превышала 20%. Полученные в диссертации теоретические и расчетные результаты подтверждаются:

- экспериментами, имеющими качественный характер;

- количественным согласием с экспериментальными данными в пределах погрешности измерений;

- использованием полученных результатов при разработке и реализации лабораторного образца адаптивного шлографического интерферометра.

Научная новизна:

1. Экспериментально продемонстрирована возможность управления эффективностью отражательной голограммы, формируемой в кристалле титаната висмута лазерным излучением с длиной волны 633 им, при подсветке некогерентным излучением из зеленой области спектра. Показано, что включение внешней некогерентной подсветки, коротковолновой по отношению к когерентному излучению, формирующему отражательную динамическую голограмму в кристаллах силленитов со сложной структурой дефектных центров, может приводить к изменению знака коэффициента двухпучкового усиления, связанному с изменением на 180° фазы в распределении поля пространственного заряда такой фоторефрактивной голограммы.

2. Экспериментально обнаружена сильная температурная зависимость эффективности встречного взаимодействия световых волн на отражательной голограмме, при формировании которой используется сигнальный пучок, образующийся при отражении пучка накачки от выходной грани кристалла Bi12Ti02o:Ca среза (100). На основании проведенных экспериментальных исследований и теоретического анализа показано, что изменение амплитуды фоторефрактивной голограммы с температурой связано с термооптическим эффектом, линейным тепловым расширением кристалла, наличием в нем мелких ло-вушечных центров и их заселением за счет рекомбинации электронов, фотовозбужденных в зону проводимости с глубоких донорных центров.

3. Разработана теоретическая модель встречного двухволнового взаимодействия стационарной опорной волны, имеющей круговую поляризацию, с произвольно поляризованной фазово-модулированной сигнальной волной, на отражательных динамических голограммах в кристаллах силленитов произвольного среза.

4. Теоретически и экспериментально исследована амплитудная характеристика адаптивного голографического интерферометра, предназначенного для

мониторинга колебаний зеркально отражающих объектов. Показано, что при использовании в таком интерферометре встречного взаимодействия в кристаллах В112ТЮ2о:Ре,Си среза (100) возможно дистанционное обнаружение и измерение вибраций исследуемой поверхности с амплитудами менее 5 им.

Практическая значимость проведенных исследований заключается в следующем:

1. Разработанная методика численного расчета поляризационных зависимостей эффективного коэффициента двухпучкового усиления и поляризационных характеристик сигнального пучка при взаимодействии линейно поляризованных волн на отражательных голограммах в кристаллах класса силленитов, имеющих просветленные грани, позволяет из экспериментальных данных определить параметры кристалла, которые необходимы для расчета устройств динамической голографии, реализуемых на основе такого встречного взаимодействия.

2. Предложенная схема голографического интерферометра без делительного элемента, использующего прошедшую через кристалл опорную волну для создания сигнального пучка, отраженного от исследуемого объекта, может быть использована для дистанционного мониторинга его колебаний и позволяет увеличить чувствительность к измерению амплитуды таких колебаний, вследствие увеличения мощности сигнального пучка.

3. Найденные из расчетов и подтвержденные экспериментально данные по выходным сигналам адаптивного голографического интерферометра, основанного на встречном взаимодействии в кристаллах силленитов, показывают, что использование кристалла титаната висмута среза (100) позволяет увеличить амплитуд}' в линейном режиме фазовой демодуляции почти на два порядка, по сравнению с интерферометрами, реализуемыми на кристаллах силиката висмута срезов (110) и (111).

4. Выявленные условия реализации линейного, квадратичного или смешанного режима трансформации фазовой модуляции сигнальной волны в модуляцию ее мощности при встречном взаимодействии в кристаллах силленитов среза (100) с волной накачки, имеющей круговую поляризацию, делают возможным установление необходимого режима демодуляции выбором соответствующего поляризационного состояния сигнальной волны.

5. Созданный лабораторный макет адаптивного голографического интерферометра позволяет измерять амплитуду колебаний зеркально отражающих поверхностей с минимальной амплитудой 5 пм и используется в настоящее время при выполнении НИР на кафедре Электронных приборов Томского государственного университета систем управления и радиоэлектроники и в ООО «Кристалл Т».

Внедрение. Результаты работы и разработанный лабораторный макет адаптивного голографического интерферометра используются в НИР, проводимых на кафедре Электронных приборов Томского государственного университета систем управления и радиоэлектроники (ТУСУР) И в ООО «Кристалл Т»; в учебных курсах «Голографические методы в фотонике и оптоинформатике»,

«Динамическая голография», а также при курсовом и дипломном проектировании студентов специальности 210105 и направлений подготовки 200600 «Фотоника и оптоинформатика» ТУСУР. Акты внедрения приведены в Приложении к диссертации.

Апробация работы.

Материалы диссертационной работы докладывались на Международной конференции Fundamental problems of Opto-and Microelectronics (г. Владивосток, 2005 г.); на Международных конференциях молодых ученых и специалистов «01ггика-2005», «0птика-2007» (г. Санкт-Петербург); на XLIII, XLV и XLVIII Международных научных студенческих конференциях «Студент и научно-технический прогресс» (Новосибирск, 2005, 2007 и 2010 годы); на Международных научно-практических конференциях «Электронные средства и системы управления» (Томск, 2005 и 2007 годы); на XI Национальной конференции по росту кристаллов НКРК-2004, (Москва, 2004г.); на VI Международной конференции «Лазерная физика и оптические технологии» (Гродно, Беларусь, 25-29 сентября 2006 г.); на Всероссийских научно-технических конференциях студентов, аспирантов и молодых ученых «Научная сессия ТУСУР» (Томск, 2007, 2008 и 2009 годы); на Международной научной коференции «Волны-2007», (Звенигород, 2007 г.); на Международной конференции Photorefractive Effects, Photosensitivity, Fiber Gratings, Photonic Materials and More «PR 2007»(Lake Tahoe, California, USA 2007); на XXVI школе по когерентной оптике и голографии «Голография: фундаментальные исследования, инновационные проекты и нанотехнологии» (Иркутск, 2008 г.; на IX Международной конференции Актуальные проблемы электронного приборостроения «АПЭП - 2008» (Новосибирск, 2008 г.); на Международной конференции 9th European Conference on Applications of Polar Dielectrics (ECAPD) (Rome, Italy, 2008); на Международном оптическом конгрессе «Оптика - XXI век» (Санкт-Петербург, Россия); на Международной конференции Photorefractive Materials, Effects, and Devices Control of Light and Matter (PR'09) (Bad Honnef, Germany, 2009); на XII Российской научной студенческой конференции «Физика твердого тела» (Томск, 2010 г.).

Стенды с описанием созданного лабораторного макета адаптивного голо-графического интерферометра были представлены на Международных выставках «Фотоника» в 2008, 2009 и 2010 годах (Москва); на Международной выставке «Laser World of Photonics 2009» (Мюнхен, 2009 г.); лабораторный макет интерферометра демонстрировался на XI Инновационном форуме с международным участием (Томск, 2008 г).

Публикации.

Основные результаты диссертации изложены в 24-х публикациях: в 4-х статьях, входящих в Перечень ВАК РФ, в 11 -и публикациях в сборниках трудов Международных конференций, в 8-и публикациях в сборниках трудов Российских научных конференций и в одном свидетельстве о регистрации электронного ресурса в объединенном фонде электронных ресурсов «Наука и образование».

Личный вклад автора.

В диссертации использованы только те результаты, в получении которых автору принадлежит определяющая роль. Опубликованные работы написаны в соавторстве либо с членами научной группы, либо со студентами: B.C. Беликовым, A.A. Ефановым. В совместных работах диссертант принимал участие в теоретическом анализе, моделировании, расчетах; в создании экспериментальных установок, проведении экспериментов и интерпретации результатов. Постановка задач исследований осуществлялась научным руководителем.

Структура, объем и содержание диссертации. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы и Приложения. Полный объем диссертации - 161 страница, включая 55 рисунков. Нумерация формул и рисунков принята по главам.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обосновывается актуальность темы диссертации, формулируются цель работы и выносимые на защиту основные научные положения. Указывается научная новизна и практическая значимость результатов, приводится краткая аннотация содержания диссертации по главам.

Первая глава является обзорной и посвящена фотоиндуцированным явлениям, наблюдаемым в фоторефрактивных кристаллах. В ней рассмотрены принципы записи фазовых голограмм, выявлены условия, которые позволяют добиваться эффективной перекачки мощности между взаимодействующими пучками без приложения внешних электрических полей. Кратко описана одноуровневая модель зонного переноса, рассмотрен диффузионный механизм перераспределения зарядов, описаны основные подходы к анализу встречного двухволнового взаимодействия в кубических гиротропных кристаллах, учитывающие векторный характер светового поля.

Представлены материальные уравнения и дано описание модели зонного переноса с донорно-ловушечными парами, позволяющей описать эффекты фо-тоиндуцированного поглощение света и влияния температуры на перераспределение зарядов.

Проведен обзор работ по адаптивным топографическим корреляторам и интерферометрам; приведены схемные решения рассмотренных голографиче-ских корреляторов и интерферометров; указаны их основные достоинства и недостатки.

Вторая глава посвящена экспериментальным исследованиям и теоретическому анализу влияния внешней некогерентной подсветки на динамику формирования и релаксации отражательных голограмм и развития фотоиндуциро-ванного поглощения света в кристалле титаната висмута.

В подразделе 2.1 описана методика экспериментов по изучению влияния внешней подсветки на встречное двухволновое взаимодействие и представлены результаты его исследования в номинально нелегированном кристалле титаната висмута среза (100) с просветленными гранями.

Разработана методика определения временных зависимостей коэффициентов поглощения (а(/)) и двухпучкового усиления (Г^(/)) из экспериментальных данных для кристаллов класса силленитов с просветленными гранями, позволяющая с использованием модифицированной экспериментальной установки проводить исследования динамики встречного двухволнового взаимодействия при различной поляризации входного излучения, в условиях хорошего соответствия приближению неистощаемой накачки и при наличии внешней некогерентной подсветки.

Разработана методика численного расчета поляризационных зависимостей эффективного коэффициента двухпучкового усиления Г^(60) и выходного поляризационного угла сигнального пучка Р5(0О) при взаимодействии на отражательной голограмме в кристаллах класса силленитов с просветленными гранями, позволяющая из экспериментальных данных определить постоянную связи у и абсорбционную составляющую голограммы ga, необходимые для проектирования различных устройств динамической голографии, реализуемых на основе такого встречного взаимодействия.

В подразделе 2.2 представлены результаты экспериментального исследования и теоретического анализа влияния внешней некогерентной подсветки на релаксацию отражательной фоторефрактивной голограммы, сформированной в кристалле титаната висмута среза (100).

Разработана методика экспериментального исследования и количественного анализа динамики релаксации эффективности отражательной голограммы в условиях некогерентной подсветки. Установлено, что процесс релаксации отражательной фоторефрактивной голограммы, сформированной при встречном взаимодействии двух лазерных пучков с длиной волны 633 нм в нелегированном кристалле титаната висмута среза (100) толщиной 1.8 мм, наблюдаемый в условиях некогерентной подсветки с длиной волны 515 нм и интенсивностью 0.4 мВт/см2, происходит с изменением знака коэффициента двухпучкового усиления.

В третьей главе представлены результаты экспериментального исследования влияния температуры на динамику формирования отражательных голограмм и развития фотоиндуцированного поглощения света в легированном кальцием кристалле титаната висмута (В^зТЮго: Са) среза (100), а также разработана теоретическая модель и методика анализа, позволяющая учесть влияние температуры на динамику и эффективность встречного двухволнового взаимодействия.

В подразделе 3.1 описана модифицированная экспериментальная установка для исследования влияния температуры на формирование отражательных голограмм в кристаллах силленитов.

В подразделе 3.2 представлены экспериментальные результаты по формированию отражательной фоторефрактивной голограммы при фиксированной температуре кристалла. Экспериментально обнаружено, что эффективный коэффициент двухпучкового усиления в кристалле В)12ТЮ2о'-Са среза (100) для отражательной голограммы, при формировании которой используется сигналь-

ный пучок, образующийся при отражении пучка накачки от выходной грани кристалла, имеет сильную температурную зависимость.

В подразделе 3.3 представлены результаты эксперимента по формированию отражательной фоторефрактивной голограммы при остывании кристалла. Эксперименты показали, что процесс остывания кристалла сопровождается немонотонным ростом эффективности голограммы.

В подразделе 3.4 представлена теоретическая модель для описания влияния температуры на формирование отражательных голограмм в кристаллах силленитов, принимающая во внимание влияние температуры кристалла как на процессы перераспределения зарядов по дефектным центрам, так и на дрейф интерференционной картины в нем вследствие термооптического эффекта и линейного расширения. Для анализа динамики первой гармоники шля пространственного заряда Г^Л>(1) была разработана методика численного анализа, которая давала возможность «изменять» температуру кристалла, подвижность носителей, длительность процессов перераспределения заряда. Её использование позволило моделировать изменение оптических свойств и линейных размеров кристалла с температурой и определить материальные параметры кристалла в рамках используемой модели, при которых наблюдается качественное соответствие экспериментальным результатам по динамике встречного взаимодействия.

Четвертая глава посвящена адаптивным топографическим интерферометрам на отражательных динамических голограммах в кристаллах силленитов. Предложены две схемы адаптивного голографического интерферометра на основе встречного двухволнового взаимодействия в кубических фоторефрактив-ных кристаллах класса силленитов, позволяющие реализовать фазовую демодуляцию сигнальной волны; разработана теоретическая модель такого встречного взаимодействия; создан лабораторный макет голографического интерферометра и проведены экспериментальные исследования его основных характеристик.

В подразделе 4.1 представлены схемные решения для адаптивных голо-графических интерферометров.

В схеме голографического интерферометра, представленной на рис. 1, используется делительный кубик 2 (или другой делительный элемент) для разделения лазерного излучения на опорную и сигнальную волну, и оптические элементы 5 и 7 (например, комбинация четвертьволновых пластин и поляризаторов) для формирования необходимых поляризационных характеристик сигнальной и опорной волн, оптимальных для используемого среза кристалла и выбранного режима фазовой демодуляции. Сигнальная волна, которая обычно имеет значительно меньшую интенсивность, чем опорная, отражается от колеблющегося объекта 4. При зеркальном характере отражения она проходит, после поляризационного элемента 7, через фоторефрактивный кристалл 6 и попадает на фотоприемное устройство 8, в качестве которого может использоваться фотодиод.

Рис. 1. Схема голографического интерферометра, использующего делительный элемент и встречное взаимодействие волн, имеющих различную поляризацию: 1- лазер; 2 - делительный кубик; 3 - неподвижное зеркало; 4 - колеблющийся объект; 5,7 - оптические системы или элементы, задающие поляризацию опорного и сигнального пучков, соответственно; 6 - фоторефрактивный кристалл; 8 - фотодиод; 9 - селективный вольтметр

При незеркальном характере отражения, в оптическую схему между колеблющимся объектом 4 и кристаллом 6 должен быть введен объектив, формирующий изображение отражающей поверхности в центре кристалла.

Сигнал фазовой демодуляции на частоте первой или второй гармоник может выделяться, например, с помощью селективного вольтметра 9. В данном случае предполагается лабораторное использование интерферометра и не предъявляется значительных требований к длине когерентности используемого лазера; как правило, она должна составлять 1 см и более.

Адаптивный голографический интерферометр, схема которого представлена на рис. 2, может использоваться для дистанционных измерений колебаний отражающих объектов, и длина когерентности лазера должна составлять 1 м и более. Здесь используется оптическая система 3 для формирования необходимой поляризации стационарного лазерного пучка, являющегося опорным; зеркало 8 для направления излучения на исследуемую поверхность 7, оптическая система 6 для формирования необходимой поляризации нестационарной сигнальной волны. Сигнал фазовой демодуляции на частоте первой или второй гармоник может анализироваться, например, с помощью селективного вольтметра 4. Для мониторинга колебаний объектов, имеющих заметную шероховатость отражающей поверхности, в сигнальном плече интерферометра может быть использован объектив, создающий изображение отражающего участка объекта в центре фоторефрактивного кристалла 5.

Рис. 2. Схема голографического интерферометра, использующего прошедшую через кристалл опорную волну в качестве сигнальной. 1- лазер; 2 - фотодиод;

3,6 - оптические системы или элементы, задающие поляризацию опорного

и сигнального пучков, соответственно; 4 - селективный вольтметр; 5- кристалл;

7 - колеблющийся объект; 8 - неподвижное зеркало

В подразделе 4.2 разработана теоретическая модель встречного диухвол-нового взаимодействия на отражательных динамических голограммах в кристаллах силленитов произвольного среза при фазовой модуляции сигнальной волны, которая используется для описания характеристик адаптивных гологра-фических интерферометров, схемы которых предложены в подразделе 4.1.

Для кристаллов срезов (110) и (111) получены аналитические выражения, описывающие зависимость относительных амплитуд гармоник от амплитуды фазовой модуляции сигнальной волны и учитывающие возможность произвольных пространственных сдвигов фазовой и абсорбционной составляющих отражательной решетки относительно интерференционной картины. Выведенные аналитические соотношения для взаимодействия на отражательных динамических голограммах в кристаллах среза (100) стационарной опорной волны, имеющей круговую поляризацию, с линейно поляризованной фазово-модулированной сигнальной волной, позволяют, варьируя ориентацию вектора поляризации сигнальной волны, реализовать как преимущественно линейный или квадратичный режимы фазовой демодуляции, так и их суперпозицию.

В подразделе 4.3 представлены результаты экспериментального исследования фазовой демодуляции при двухволновом взаимодействии на отражательных динамических голограммах в кристаллах силиката и титаната висмута срезов (111), (110) и (100) при правой круговой поляризации пучка накачки с использованием схемы, аналогичной изображенной на рис. 1.

Экспериментальные результаты показали, что в кристалле титаната висмута среза (100) в зависимости от ориентации вектора поляризации фазово-модулированного сигнального пучка возможна реализация линейного, квадратичного и смешанного режимов демодуляции.

Получено, что использование кристаллов титаната висмута среза (100) позволяет увеличить амплитуду выходного сигнала адаптивного голографического интерферометра в линейном режиме фазовой демодуляции почти на два

порядка, по сравнению с интерферометрами, реализуемыми на кристаллах силиката висмута срезов (110)и(111).

В подразделе 4.4 представлены результаты экспериментального исследования и теоретического анализа амплитудной характеристики адаптивного го-лографического интерферометра, реализованного на основе встречного взаимодействия в кубическом фоторефрактивном кристалле Bii2TiO20: Си,Fe среза (100), использующего схему с делительным кубиком и предназначенного для мониторинга колебаний зеркально отражающих объектов. В экспериментах по зависимости амплитуды выходного электрического сигнала от амплитуды измеряемых колебаний исследовались два варианта интерферометра - с He-Ne лазером, излучающим на длине волны X = 633 нм, и с твердотельным лазером с диодной накачкой (Я. = 532 нм). В качестве детектирующего устройства использовался работающий в фотодиодном режиме фотодиод ФД-42К с токовой монохроматической чувствительностью 4 А/Вт, подключенный к селективному вольтметру unipan 237 с полосой анализа 20 Гц. Фазовая модуляция сигнальной волны осуществлялась с помощью зеркала, приклеенного к пьезокерамическо-му цилиндру, обеспечивающему в экспериментах колебания с амплитудой 5 пм и более на частоте 1.15 кГц. Получено, что интерферометр позволяет измерять колебания зеркально отражающей поверхности с амплитудами до 0.005 и 0.008 нм, при использовании лазерного излучения на длине волны 532 и 633 нм, соответственно.

При теоретическом анализе амплитудной характеристики адаптивного голографического интерферометра, проведенном на основе полученных в подразделе 4.2 соотношений для взаимодействия на отражательных динамических голограммах в кристаллах среза (100), учитывались дробовой и тепловой шумы фотодиода. В результате было выведено аналитическое выражение, описывающее зависимость амплитуды выходного электрического сигнала интерферометра от амплитуды колебаний исследуемого объекта. Проведенные расчеты амплитудных характеристик интерферометра показали хорошее соответствие экспериментальным данным.

В заключении сформулированы основные результаты диссертационной работы.

1. Разработана методика численного расчета поляризационных зависимостей эффективного коэффициента двухпучкового усиления и выходного поляризационного угла сигнального пучка при встречном взаимодействии в кристаллах класса силленитов с просветленными гранями, позволяющая из экспериментальных данных определить параметры кристалла, характеризующие эффективность взаимодействия на фоторерфактивной и абсорбционной составляющих отражательной голограммы, необходимые для проектирования различных устройств динамической голографии.

2. Экспериментально продемонстрирована возможность управления эффективностью отражательной голограммы, формируемой в кристалле титаната висмута лазерным излучением с длиной волны 633 нм, при подсветке некогерентным излучением из зеленой области спектра.

3. Модифицировала модель зонного переноса, предполагающая наличие в кристалле близко расположенных донорно-ловушечных пар, допускающих фотовозбуждение электронов в зону проводимости излучением из красной области спектра, и глубоких донорных центров, фотовозбуждение которых возможно только излучением некогерентной подсветки, позволяющая описать динамику развития фотоиндуцированного поглощения и формирования поля пространственного заряда, в том числе, изменение знака последнего при увеличении интенсивности подсветки. Проведенный численный анализ показал, что наблюдаемая экспериментально временная эволюция оптического поглощения и эффективного коэффициента двухпучкового усиления, для встречного взаимодействия на динамической отражательной решетке фоторефрактивного типа, качественно согласуется с предсказываемой в рамках модифицированной теоретической модели.

4. Разработана методика экспериментального исследования и количественного анализа динамики релаксации отражательной голограммы в кристаллах силленитов среза (100) с просветленными гранями в условиях некогерентной подсветки.

5. Показано, что при некогерентной подсветке на длине волны 515 нм процесс релаксации отражательной голограммы, сформированной при взаимодействии двух лазерных пучков с длиной волны 633 нм в нелегировашюм кристалле титаната висмута среза (100), происходит с изменением знака коэффициента двухпучкового усиления. Это свидетельствует об изменении знака поля пространственного заряда динамической голограммы при ее релаксации в условиях коротковолновой подсветки.

6. Развита теоретическая модель и разработана методика численного анализа, позволяющая учесть влияние термооптического эффекта и изменение линейных размеров кристалла на динамику и эффективность встречного двухвол-нового взаимодействия в фоторефрактивных кристаллах в условиях изменения их рабочей температуры.

7. Установлено, что рост коэффициента двухпучкового усиления Tejfit) с уменьшением температуры кристалла может быть объяснен, в рамках модели зонного переноса, наличием в кристалле мелких ловушечных центров и их заселением за счет рекомбинации электронов, фотовозбужденных в зону проводимости с глубоких донорных центров, обеспечивающим увеличение эффективного поля пространственного заряда Esc отражательной голограммы.

8. Проведен теоретический анализ встречного двухволнового взаимодействия стационарной опорной волны, имеющей круговую поляризацию, с произвольно поляризованной фазово-модулированной сигнальной волной, на отражательных динамических голограммах в кристаллах силленитов произвольного среза.

9. Предложены две схемы реализации шлографических интерферометров, использующих встречное взаимодействие стационарной волны накачки с круговой поляризацией с фазово-модулированной сигнальной волной, поляризационное состояние которой можно задавать для достижения необходимых ре-

жимов фазовой демодуляции, и диффузионный механизм записи отражательной голограммы, в кристаллах класса силленитов.

10. Экспериментально исследована амплитудная характеристика адаптивного голографического интерферометра на основе встречного двухволново-го взаимодействия в кристаллах титаната всимута среза (100), предназначенного для измерения амплитуды вибраций зеркально отражающих поверхностей. Получено, что использование в интерферометре лазера с длиной волны 532 нм, сигнального пучка с мощностью 200 мкВт, фотодиода с токовой чувствительностью 4 А/Вт позволяет измерить колебания зеркально отражающей поверхности с амплитудой 0.005 нм.

11. На основе полученных соотношений для относительной амплитуды первой гармоники при взаимодействии на отражательных динамических голограммах в кристаллах среза (100) стационарной опорной волны, имеющей круговую поляризацию, с линейно поляризованной фазово-модулированной сигнальной волной, проведен теоретический анализ амплитудной характеристики адаптивного голографического интерферометра, при котором учитывались дробовой и тепловой шумы фотодиода. Получено аналитическое выражение, описывающее зависимость амплитуды выходного электрического сигнала интерферометра от амплитуды колебаний исследуемого объекта. Проведенные расчеты характеристик интерферометра показали хорошее соответствие экспериментальным данным.

В приложении содержатся документы об использовании материалов диссертации.

Основные результаты диссертации изложены в работах:

1. Колегов, A.A. Влияние температуры на двухпучковое взаимодействие света на фоторефрактивных решетках отражательного типа в кристалле Bi12TiO20: Ca /A.A. Колегов, Ю.Ф. Каргин, В.В. Волков и др. // В кн. XI Национальная конференция по росту кристаллов НКРК-2004, Москва 13-17 декабря 2004 г. - С. 306.

2. Колегов, A.A. Влияние температуры на эффективность двухпучкового взаимодействия в кристалле Bii2Ti02o'.Ca среза (100) / A.A. Колегов, A.C. Лапоухов, A.B. Егорышева // В кн. Труды четвертой международной конференции молодых ученых и специалистов «0птика-2005». Санкт-Петербург, 17-21 октября 2005 / под ред. проф. В.Г. Беспалова, проф. С. А. Козлова. СПб: СПбГУИТМО. - 2005. - С. 59-60.

3. Колегов, A.A. Поляризационные характеристики взаимодействия световых волн на отражательной голографической решетке в кристалле титаната висмута / A.A. Колегов, B.C. Беликов, Д.С. Бакланов // Материалы докладов всероссийской научно-технической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых «научная сессия ТУСУР - 2007» / ТУСУР. -2007.-Ч 1,-С. 211-213.

4. Колегов, A.A. Формирование фоторефрактивной решетки в кристалле титаната висмута в условиях внешней некогерентной подсветки / A.A. Колегов [и др.] // Труды пятой международной конференции молодых

ученых и специалистов «0птика-2007». - СПб.: СПбГУИТМО. - 2007. -С. 15-16.

5. Колегов, A.A. Релаксация фоторефрактивной решетки в кристалле титаната висмута в условиях внешней некогерентной подсветки / A.A. Колегов, B.C. Беликов // Материалы XXVI школы по когерентной оптике и голографии «Голография: фундаментальные исследования, инновационные проекты и нанотехнологаи» / под ред. проф., д.ф.-м.н. Малова А.Н. - Иркутск: Издательство «Папирус», 2008. - С. 407-412.

6. Колегов, A.A. Двухволновое взаимодействие на динамических отражательных голограммах в кубических фоторефрактивных кристаллах при фазовой модуляции сигнального пучка / A.A. Колегов [и др.] // Химия высоких энергий. - 2008. - Т. 42, № 4. - С. 38-40.

7. Колегов, A.A. Исследование двухпучкового взаимодействия в кристалле титаната висмута среза (100) при различных температурах кристалла и ингенсивностях записывающих световых пучков / A.A. Колегов, A.C. Лапоухов // В кн. Материалы XLIII международной научной студенческой конференции «Студент и научно-технический прогресс»: Физика / Новосиб. Гос. Ун-т. Новосибирск. - 2005. - С. 117.

8. Колегов, A.A. Исследование температурных зависимостей коэффициента двухпучкового усиления в кристалле BinTiOzcbCa среза (100) // A.A. Колегов, A.C. Лапоухов, A.B. Егорышева / В кн. Электронные средства и системы управления: Доклады Международной научно-практической конференции. Томск: Издательство Института оптики атмосферы СО РАН. -2005. -Ч. 1.-С. 211-214.

9. Колегов, A.A. Взаимодействие линейно поляризованных световых волн на отражательных голографических решетках в кристалле титаната висмута /A.A. Колегов, Н.И. Буримов, С.М. Шандаров и др. II Тезисы докладов 14-й Всероссийской научно-технической конференции студентов и аспирантов «Микроэлектроника и информатика - 2007», Москва, Зеленоград, 18-20 апреля 2007 г. - С. 125.

10. Колегов, A.A. Электронный информационный образовательный ресурс: Программа численного анализа поляризационных характеристик взаимодействия световых волн в кристаллах силленитов // Хроники объединенного фонда электронных ресурсов <Наука и образование^ № 7, 2009. URL: http://ofernio.rU/portal/newspaper/ofernio/2009/7.doc.

11. Колегов, A.A. Влияние некогерентной подсветки на двухволновое взаимодействие света в кристалле титаната висмута / A.A. Колегов [и др.] // Известия РАН, Серия физическая. - 2008. -Т. 72. - С. 23-27.

12. Shandarov, S. Effect of Incoherent Lighting on Contradirectional Interaction in BTO / S. Shandarov [et al] // Photorefractive Effects, Photosensitivity, Fiber Gratings, Photonic Materials and More, OSA Technical Digest [electronic resource] /OSA. -2007. -paper TuA4 -(CD-ROM).

13. Колегов, A.A. Влияние внешней подсветки на формирование и релаксацию фоторефрактивных решеток в кристаллах титаната висмута Bi2Ti02o / A.A. Колегов [и др.] // Материалы IX Международной

конференции Актуальные проблемы электронного приборостроения «АПЭП -2008». -Т. 5.-С. 41-43.

14. Kolegov, A. A. Effect of temperature on interaction of light waves on the reflection gratings in (100)-cut ЕИ^ТЮго'-Са crystal / A. A. Kolegov, N.I. Burimov, S.M. Shandarov [et al] // Fundamental problems of Opto-and Microelectronics, Vladivostok, Russia, September 12-14. -2005. - P. 15.

15. Колегов, А.А. Двухволновое взаимодействие при фазовой модуляции сигнального пучка / А.А. Колегов, А.А. Ефанов // В кн. Материалы докладов Всероссийской научно-технической конференции «Научная сессия ТУСУР-2008». -Томск : В-Спектор, 2008. - Ч. 1. - С. 189-192.

16. Колегов, А.А. Формирование фоторефрактивных глограмм в кристалле титаната висмута при фазовой модуляции сигнального пучка / А.А. Колегов, А.А. Ефанов // В кн. Физика твердого тела: Сборник материалов XI Российской научной студенческой конференции (13-15 мая 2008., Томск). -Томск: Томский государственный университет. - 2008. - С. 171-174.

17. Колегов, А.А. Двухволновое взаимодействие на отражательных динамических решетках в кристаллах силленитов при фазовой модуляции сигнального пучка / А.А. Колегов [ и др.] // Труды школы-семинара "Волны-2008". - 2008. -Ч. 4. - С. 88-90. CD-ROM.

18. Kolegov, А.А. Two-beam interaction on reflection holograms in sillenite crystals under phase modulation of signal beam / A.A. Kolegov [et al] // Abstract booklet of 9th European Conference on Applications of Polar Dielectrics. -2008. -p. 263.

19. Колегов, А.А. Встречное двухволновое взаимодействие в кубических фоторефрактивных кристаллах в условиях фазовой модуляции сигнального пучка / А.А. Колегов [и др.] // Сборник трудов международного оптического конгресса «Оптика - XXI век». - СПб. - 2008. - Т. 1. - С. 108-110.

20. Kolegov, А.А. Two-wave mixing on reflection dynamic gratings in sillenite crystals under phase modulation of signal beam / A.A. Kolegov [et al] // Physics of Wave Phenomena. 2009. - V. 17. - No 1. - P. 39-44.

21. Kolegov, A. A. Adaptive interferometer on reflection grating in (100)-cut cubic photorefractive crystals / A.A. Kolegov [et al] // Topical Meeting Photorefractive Materials, Effects, and Devices Control of Light and Matter (PR'09), Proceedings, Bad Honnef, June 11,2009. - P. 298-299.

22. Колегов, А.А. Динамические отражательные голограммы в кристаллах силленитов и их использование в адаптивной интерферометрии / А.А. Колегов, Л.А. Кабанова // Физика твердого тела: Сборник материалов XII Российской научной студенческой конференции. - Томск: ТГУ. - 2010. -С. 163-166.

23. Колегов, А.А. Амплитудная характеристика голографического интерферометра / А.А. Колегов [и др.] // Материалы XLVIII Международной научной студенческой конференции «Студент и научно-технический прогресс»: Физика. Новосибирск. -2010. - С. 97.

24. Колегов, А.А. Динамические отражательные голограммы для адаптивной интерферометрии / А.А. Колегов, С.М. Шандаров, Л.А. Кабанова, Ю.Ф. Кар-гин//Известия вузов. Физика. - 2010. - № 9/3. - С. 147-148.

Тираж 100 экз. Заказ 946. Томский государственный университет систем управления и радиоэлектроники. 634050, г. Томск, пр. Ленина, 40. Тел. (3822) 533018.

Введение.\.

Глава 1. Адаптивная обработка нестационарных световых полей на динамических голограммах в фоторефрактивных кристаллах.

1.1. Формирование динамических голограмм в фоторефрактивных кристаллах

1.1.1. Принципы записи фазовых голограмм.

1.1.2. Одноуровневая модель зонного переноса заряда.

1.1.3. Динамика формирования фоторефрактивной голограммы в рамках одноуровневой монополярной модели.

1.1.4. Модели переноса заряда в кристаллах силленитов.

1.1.5. Фотоиндуцированное поглощение света в кристаллах силленитов.

1.1.6. Механизмы модуляции оптических свойств фоторефрактивных кристаллов.

1.2. Встречное двухволновое взаимодействие световых волн на динамических голограммах в кубических фоторефрактивных кристаллах.

1.2.1. Уравнения связанных волн.

1.2.2. Двухволновое взаимодействие волн с линейной поляризацией.

1.3. Адаптивные голографические корреляторы!.

1.3.1. Адаптивные голографические корреляторы, использующие попутное двухволновое взаимодействие.

1.3.2. Адаптивные голографические корреляторы, основанные на встречном"' двухволновом взаимодействии.

1.4. Адаптивные голографические интерферометры.

1.4.1. Адаптивные голографические интерферометры, использующие попутное двухволновое взаимодействие.

1.4.2. Адаптивные голографические интерферометры, использующие встречное двухволновое взаимодействие.

Глава 2. Влияние внешней некогерентной подсветки на встречное двухволновое взаимодействие в фоторефрактивных кристаллах класса силленитов.

2.1. Формирование отражательных фоторефрактивных голограмм в кристаллах силленитов в условиях внешней некогерентной подсветки.

2.1.1. Экспериментальная установка для исследования динамики формирования и релаксации отражательных фоторефрактивных голограмм в условиях некогерентной подсветки.

2.1.2. Поляризационная зависимость эффективности двухпучкового взаимодействия на отражательной голограмме в кристалле В^ТЮго с просветленными гранями (100).

2.1.3. Динамика формирования отражательной фоторефрактивной решетки в кристалле ВмгТЮго при включении/выключении внешней некогерентной подсветки.

2.1.4. Динамика формирования отражательной фоторефрактивной решетки в кристалле В^ТЮго при изменении интенсивности внешней некогерентной подсветки.

2.1.5. Теоретическая модель формирования поля пространственного заряда отражательной фоторефрактивной решетки в условиях внешней некогерентной подсветки.

2.2. Релаксация отражательной фоторефрактивной голограммы в условиях некогерентной подсветки.80"

2.3 Выводы.

Глава 3. Влияние температуры на формирование отражательных голограмм в кристаллах силленитов.

3.1. Экспериментальная установка для исследования влияния температуры на формирование отражательных голограмм в кристаллах силленитов.

3.2. Формирование отражательной фоторефрактивной голограммы при фиксированной температуре кристалла.

3.3. Динамика эффективного коэффициента двухпучкового усиления при остывании кристалла.

3.4. Теоретическая модель для описания влияния температуры на формирование отражательных.голограмм в кристаллах силленитов.

3.5. Выводы.

Глава 4. Адаптивныйголографический интерферометр на отражательных динамических голограммах в кристаллах силленитов.

4.1. Схемы адаптивного голографического интерферометра на основе встречного двухволнового взаимодействия.

4.2. Теоретический анализ фазовой демодуляции при двухволновом взаимодействии на отражательных динамических голограммах в кристаллах силленитов.

4.2.1. Теоретическая модель встречного двухволнового взаимодействия •, волны накачки, сохраняющей круговую поляризацию, с фазовомодулированной сигнальной'волной.

4.2.2. Встречное взаимодействие в кристаллах срезов (111) и (Л 10).

4.2.3. Встречное взаимодействие в.кристаллах среза (100) при линейной поляризации сигнального пучка.

4.3. Экспериментальное исследование фазовой демодуляции при двухволновом взаимодействии на отражательных динамических голограммах в кристаллах силленитов.

4.3.1. Экспериментальные результаты для кристаллов среза (110) и (111) и их анализ.

4.3.2. Экспериментальные результаты для кристаллов среза (100) и их анализ.

4.4. Экспериментальное исследование амплитудной характеристики адаптивных голографических интерферометров на основе встречного двухволнового взаимодействия в кристаллах титаната всимута среза (100). 134 4.5 Выводы.

Актуальность темы.

В настоящее время создание высокочувствительных и эффективных систем мониторинга инженерных сооружений и технических конструкций, бесконтактные измерения деформаций и дефектоскопия- деталей и узлов машиностроительных конструкций, бесконтактный мониторинг материалов и компонентов устройств нано-, микро- и оптоэлектроники является важной и актуальной задачей. Для решения задач такого рода успешно используются лазерные измерительные технологии, в том числе методы оптической интерферометрии, являющиеся одними из наиболее чувствительных к малым изменениям физических параметров.исследуемых материалов и колебательных состояний узлов и деталей.

Адаптивность оптических интерферометров к медленным (по сравнению с измеряемыми процессами) изменениям внешних условий, может быть обеспечена использованием« интерференции световых пучков при их взаимодействии на динамических голограммах в фоторефрактивных кристаллах [1, 2], таких как силлениты (В^гЭЮго, В^веОго, В112ТЮ2о), фосфид и арсенид галлия, фосфид индия, теллурид кадмия, титанат бария.

Кубические кристаллы титаната (В^гТЮго, ВТО), германата (В^веОго, ВвО) и-силиката висмута (В^ЗЮго, ВБО), относящиеся к группе силленитов, привлекают внимание как материал для динамической голографии и ее приложений благодаря сравнительно быстрому отклику на световое' воздействие. При этом для формирования голограмм в них, как правило, используется пропускающая геометрия, в которой опорный и объектный лучи распространяются в кристалле под малым углом друг к другу. Однако для увеличения до необходимого уровня дифракционной эффективности такой голограммы необходимо прикладывать к кристаллу сильное электрическое поле. Это делает измерительную систему сложной, дорогой и', энергоемкой. Более того, существует ряд приложений, в которых применение высоких напряжений недопустимо. б

Дифракционная эффективность голограммы может быть существенно повышена в случае ее записи в отражательной геометрии, когда лучи распространяются в кристалле навстречу друг другу. Такое встречное взаимодействие без приложения внешнего электрического поля-имеет высокую эффективность в материалах с большим количеством ловушечных центров, в частности, в кристаллах титаната висмута. Однако сложная структура ловушечных центров в кристаллах класса силленитов и присущая им естественная оптическая активность (гиротропия) могут приводить к значительному влиянию на эффективность встречного взаимодействия и на выходной сигнал адаптивного голографического интерферометра выбора условий взаимодействия (ориентации кристалла и поляризации световых пучков) и внешних воздействий, таких как температура окружающей среды и внешняя^некогерентная подсветка. Поскольку работающие в реальных условиях системы мониторинга, использующие адаптивные интерферометры на фоторефрактивных кристаллах, должны функционировать , в- широком, диапазоне температур и в условиях различной освещенности, актуальными, являются задачи исследования влияния температуры и внешней подсветки на отражательные динамические голограммы- в' таких кристаллах и разработки соответствующих моделей, описывающих эффективность встречного взаимодействия. Актуальными являются,и задачи разработки схемных решений для адаптивных голографических интерферометров, основанных на встречном взаимодействии' в кубических гиротропных кристаллах, класса силленитов,,-создания' соответствующего лабораторного» макета и исследования основных характеристик разработанного интерферометра.

Целью диссертационной работы является разработка адаптивного голографического интерферометра на основе встречного двухпучкового взаимодействия на динамических отражательных голограммах в кубических фоторефрактивных кристаллах класса силленитов.

В работе были-поставлены и решены следующие задачи:

1. Исследование процессов формирования отражательных голограмм в фоторефрактивных кристаллах силленитов с учетом естественной оптической активности и сложной структуры дефектных центров, в том числе в условиях фазовой модуляции сигнального пучка и изменяющихся внешних воздействий, таких как температура окружающей среды и некогерентная подсветка; разработка теоретических моделей встречного духволнового взаимодействия в рассматриваемых условиях.

2. Разработка и развитие схемных решений для адаптивных голографических интерферометров, основанных на встречном взаимодействии световых пучков на отражательных динамических голограммах в кубических гиротропных кристаллах класса силленитов.

3. Разработка и реализация лабораторного макета адаптивного голографического интерферометра, основанного на встречном взаимодействии стационарной циркулярно-поляризованной волны накачки с фазово-модулированной сигнальной волной, имеющей линейную поляризацию, в кристаллах титаната висмута среза (100).

4. Исследование амплитудных характеристик разработанного лабораторного макета адаптивного голографического интерферометра*

Методы исследования. Теоретический анализ динамики фоторефрактивного отклика основывался на модели зонного переноса для кристаллов, содержащих глубокие донорно-ловушечные пары. При численном моделировании для решения системы нелинейных дифференциальных уравнений использовался метод Эйлера.

При анализе и обработке экспериментальных результатов по динамике взаимодействия световых пучков на отражательных голограммах в кристаллах титаната висмута использовались модели, как использующие приближения неистощимой накачки, так и учитывающие истощение накачки и развитие фотоиндуцированного поглощения света.

Для теоретического анализа фазовой демодуляции световых пучков-на отражательных динамических голограммах в кубических гиротропных фоторефрактивных кристаллах использовалась векторная модель встречного двухволнового взаимодействия.

В экспериментальных исследованиях формирования лазерными пучками отражательных голограмм в кристаллах силлениитов использовались методы динамической голографии, подсветка кристалла некогерентным узкополосным излучением полупроводниковых светодиодов, а также управление температурой кристалла с помощью элемента Пельтье.

Основные научные положения, выносимые на защиту:

1. Разработанная методика численного .расчета поляризационных зависимостей эффективного: коэффициента двухпучкового . усиления- и поляризационных характеристик сигнального пучка при; взаимодействии-линейно поляризованных волн на: отражательных* голограммах^ в кристаллах класса силленитов', имеющих просветленные грани,' позволяет из экспериментальных данных определить постоянную связи:у и абсорбционную: составляющую голограммы ga, которые необходимы для; расчета параметров; устройств динамической;голографии^ реализуемых на основе такого встречного взаимодействия. 2. Изменение температуры кристалла- титаната. висмута среза (100) . приводит к изменению коэффициента двухпучкового усиления- при встречном взаимодействии в; нем линейно поляризованных- световых волн, связанному с термооптическим эффектом, линейным тепловым расширением, наличием- в. кристалле мелких ловушечных центров и их заселением за счет рекомбинации электронов, фотовозбужденных в зону проводимости с глубоких донорных центров.

3; При взаимодействии на, отражательных динамических голограммах в кристаллах титаната висмута стационарной, опорной волны, имеющей круговую поляризацию и распространяющейся вдоль кристаллографического направления [100], с линейно поляризованной фазово-модулированной сигнальной волной, распространяющейся во встречном направлении, преимущественно линейный или квадратичный режимы фазовой демодуляции реализуются для ориентации её вектора поляризации на входной грани под углом к оси [010], отсчитываемым к оси [001] и равным рс1 /2-рп/2 или рс!/2- (2р + 1)я74, соответственно, где р - удельное оптическое вращение, с1 -толщина кристалла,/? - целое число.

4. Адаптивный голографический интерферометр, использующий встречное взаимодействие на отражательных динамических голограммах в кристалле В^ТЮго^^Си среза (100) без прилагаемого к нему внешнего электрического поля, лазерное излучение с длиной волны 532 нм, сигнальный" пучок с мощностью 200 мкВт, фотодиодный приемник с токрвой монохроматической чувствительностью 4 А/Вт и селективный вольтметр, с полосой анализа 20 Гц, обеспечивает дистанционное обнаружение и измерение вибраций исследуемой поверхности с амплитудами менее 5 пм.

Достоверность результатов работы, полученных при теоретических расчетах, обусловлена постановкой задачи с использованием обоснованных приближений и известных моделей фоторефрактивного отклика, а также дающих хорошую сходимость методов численного интегрирования систем нелинейных дифференциальных уравнений на основе современного программного обеспечения. Достоверность экспериментальных результатов базируется на использовании измерительных приборов с известными характеристиками, а также на обработке большого массива экспериментальных данных, позволяющей усреднить случайные погрешности измерений, которые не превышали 5%. При подгонке расчетных зависимостей под экспериментальные данные использовался метод наименьших квадратов. Относительная погрешность измерений интенсивностей световых волн не превышала 20%. Полученные в диссертации теоретические и расчетные результаты подтверждаются:

- экспериментами, имеющими качественный характер;

- количественным согласием с экспериментальными данными в пределах погрешности измерений;

- использованием полученных результатов при разработке и реализации лабораторного образца адаптивного голографического интерферометра.

Научная новизна:

1. Экспериментально продемонстрирована возможность управления эффективностью отражательной голограммы, формируемой в кристалле^ титаната висмута лазерным излучением с длиной волны 633 нм, при подсветке некогерентным излучением из зеленой области спектра. Показано, что включение внешней некогерентной подсветки, коротковолновой по отношению к когерентному излучению, формирующему отражательную4 динамическую голограмму в кристаллах силленитов со сложной структурой дефектных центров, может приводить к изменению знака коэффициента двухпучкового усиления; связанному с изменением на 180° фазы в распределении поля пространственного заряда такой фоторефрактивной голограммы.

2. Экспериментально обнаружена сильная температурная зависимость эффективности встречного взаимодействия световых волн на отражательной голограмме, при формировании^ которой* используется сигнальный, пучок, образующийся при отражении пучка накачки от выходной грани- кристалла Bii2Ti02o:Ca среза (100). На основании проведенных экспериментальных исследований и теоретического анализа показано, что изменение амплитуды фоторефрактивной голограммы с температурой' связано с термооптическим эффектом, линейным тепловым расширением кристалла, наличием в нем мелких ловушечных центров и их заселением за счет рекомбинации электронов, фотовозбужденных в зону проводимости с глубоких донорных центров.

3. Разработана теоретическая модель встречного двухволнового взаимодействия стационарной опорной волны, имеющей круговую поляризацию, с произвольно поляризованной фазово-модулированной сигнальной волной, на отражательных динамических голограммах в кристаллах силленитов произвольного среза.

4. Теоретически и экспериментально исследована амплитудная характеристика адаптивного голографического интерферометра, предназначенного для мониторинга колебаний зеркально отражающих объектов. Показано, что при использовании в таком интерферометре встречного взаимодействия в кристаллах В^ТЮго^е^и среза (100) возможно дистанционное обнаружение и измерение вибраций исследуемой поверхности амплитудами менее 5 пм.

Практическая значимость проведенных исследований заключается в следующем:

1. Разработанная методика численного расчета поляризационных зависимостей эффективного коэффициента двухпучкового усиления и поляризационных характеристик сигнального пучка при взаимодействии линейно поляризованных волн на отражательных голограммах в кристаллах класса силленитов, имеющих просветленные грани, позволяет из экспериментальных данных определить параметры кристалла, которые необходимы для расчета устройств динамической голографии, реализуемых на основе такого встречного взаимодействия.

2. Предложенная схема голографического интерферометра без делительного элемента, использующего прошедшую через кристалл опорную волну для создания сигнального пучка, отраженного от исследуемого объекта, может быть использована для дистанционного мониторинга его колебаний и позволяет увеличить чувствительность к измерению амплитуды таких колебаний, вследствие увеличения мощности сигнального пучка.

3. Найденные из расчетов и подтвержденные экспериментально данные по выходным. . сигналам адаптивного голографического интерферометра, основанного на встречном взаимодействии в кристаллах силленитов, показывают, что использование кристалла титаната висмута среза (100) позволяет увеличить, амплитуду в линейном режиме фазовой демодуляции почти на два порядка, по сравнению, с. интерферометрами; реализуемыми: на кристаллах силиката висмута срезов (110) и (111).

4. Выявленные условия ■ реализации линейного, квадратичного или смешанного режима трансформации« фазовой модуляции' сигнальной волны в модуляцию ее мощности, при; встречном взаимодействии в- кристаллах силленитов среза (100) с волной: накачки, имеющей круговую поляризацию^, делают возможным установление необходимого режима демодуляции-выбором соответствующего поляризационного состояния сигнальной волны.

5. Созданный лабораторный! макет адаптивного голографического интерферометра позволяет измерять' амплитуду колебаний зеркально отражающих поверхностей; с минимальной; амплитудой- 5 пм; и используется в? настоящее время; при. выполнении МИР на кафедре Электронных приборов; Томского государственного; университета систем« управления,: и радиоэлектроники и в ООО «Кристалл Т». .

Внедрение. Результаты работы, и разработанный лабораторный; макет адаптивного голографического интерферометра! используются в*, НИР, проводимых на кафедре Электронных- приборов. Томского государственного" университета систем управления и радиоэлектроники (ТУСУР) и в ООО «Кристалл: Т»; в учебных курсах «Голографические методы в, фотонике и оптоинформатике», «Динамическая голография», а также при курсовом и дипломном? проектировании студентов" специальности 210105 и направлений подготовки; 200600 «Фотоника и оптоинформатика» • ТУ СУР. Акты внедрения приведены в Приложении-к диссертации.

Апробация работы;

Материалы диссертационной работы докладывались на Международной конференции Fundamental problems of Opto-and Microelectronics (г. Владивосток, 2005 г.); на Международных конференциях молодых ученых и специалистов «0птика-2005», «Оптика-2007» (г. Санкт-Петербург); на XLIII, XLV и XLVIII Международных научных студенческих конференциях «Студент и научно-технический прогресс» (Новосибирск, 2005, 2007 и, 2010 годы); на Международных научно-практических конференциях «Электронные средства и системы управления» (Томск, 2005 и 2007 годы); на XI Национальной конференции по росту кристаллов НКРК-2004, (Москва, 2004г.); на VI Международной конференции «Лазерная физика и оптические технологии» (Гродно, Беларусь, 25-29 сентября 2006 г.); на, Всероссийских научно-технических^ конференциях студентов, аспирантов* и молодых ученых «Научная сессия ТУСУР» (Томск, 2007, 2008 и 2009 годы); на Международной научной коференции «Волны-2007»^ (Звенигород, 2007 г.); на Международной конференцию Photorefractive Effects, Photosensitivity, Fiber Gratings,. Photonic Materials and More «PR 2007»(Lake Tahoe, California, USA 2007); на XXVI школе по когерентной оптике и голографии «Голография:; фундаментальные исследования, инновационные проекты^ и нанотехнологии» (Иркутск, 2008' г.; Hat IX Международной конференции Актуальные проблемы электронного приборостроения «АПЭП - 2008» (Новосибирск, 2008 г.); на-Международной конференции 9th; European Conference on Applications; of Polar Dielectrics (HCAPD) (Rome, Italy, 2008); на: Международном оптическом- конгрессе «Оптика - XXI век» (Санкт-Петербург, Россия); на Международной' конференции Photorefractive Materials, Effects, and Devices Control of Light and Matter, (PR'09) (Bad Honnef, Germany, 2009); на XII Российской научной студенческой конференции^ «Физика твердого тела» (Томск, 2010 г.). . .

Стенды с описанием созданного лабораторного макета адаптивного голографического интерферометра были представлены на

Международных выставках «Фотоника» в 2008, 2009 и 2010 годах (Москва); на Международной выставке «Laser World of Photonics 2009» (Мюнхен, 2009 г.); лабораторный макет интерферометра демонстрировался на XI Инновационном форуме с международным участием (Томск, 2008 г).

Публикации.

Основные результаты диссертации изложены в 24-х публикациях: в 4-х статьях, входящих в Перечень ВАК РФ, в 11-й публикациях в сборниках трудов Международных конференций, в 8-и публикациях в сборниках трудов Российских научных конференций и одно свидетельство о регистрации электронного ресурса в объединенном фонде электронных ресурсов «Наука и образование».

Личный вклад автора.

В диссертации использованы только те результаты, в получении которых автору принадлежит определяющая роль. Опубликованные работы написаны в соавторстве либо с членами научной группы, либо со' студентами: B.C. Беликовым, А.А. Ефановым. В совместных работах диссертант принимал участие в теоретическом анализе, моделировании, расчетах; в создании экспериментальных установок, проведении экспериментов и интерпретации» результатов. Постановка задач исследований осуществлялась научным руководителем.

Структура, объем и содержание диссертации. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы и Приложения. Полный объем диссертации - 161 страница, включая 55 рисунков. Нумерация формул и рисунков принята по главам.

Основные результаты диссертационной работы заключаются в следующем:

1. Разработана методика численного расчета поляризационных^ зависимостей эффективного коэффициента двухпучкового усиления и выходного поляризационного угла сигнального пучка при встречном взаимодействии в кристаллах класса силленитов с просветленными гранями, позволяющая из экспериментальных данных определить параметры кристалла, характеризующие эффективность взаимодействия на фоторерфактивной и абсорбционной составляющих отражательной голограммы, необходимые для проектирования различных устройств динамической голографии.

2. Экспериментально продемонстрирована возможность управления эффективностью отражательной голограммы, формируемой в кристалле титаната висмута лазерным излучением с длиной волны 633 нм, при подсветке некогерентным излучением из зеленой области спектра.

3. Модифицирована модель зонного переноса, предполагающая наличие в кристалле близко расположенных донорно-ловушечных пар, допускающих фотовозбуждение электронов в зону проводимости излучением из красной области спектра, и глубоких донорных центров, фотовозбуждение которых возможно только излучением некогерентной подсветки, позволяющая описать динамику развития фотоиндуцированного поглощения и формирования поля пространственного заряда, в том числе, изменение знака последнего при увеличении интенсивности подсветки. Проведенный численный анализ показал, что наблюдаемая экспериментально временная эволюция оптического поглощения и эффективного коэффициента двухпучкового усиления, для встречного взаимодействия на динамической отражательной решетке фоторефрактивного типа, качественно согласуется с предсказываемой в рамках,, модифицированной теоретической модели.

4. Разработана методика экспериментального исследования и количественного анализа динамики релаксации отражательной голограммы в кристаллах силленитов* среза (100) с просветленными гранями в условиях некогерентной подсветки.

5. Показано, что при некогерентной подсветке на длине волны 515 нм-процесс релаксации отражательной голограммы, сформированной при взаимодействии двух лазерных пучков с длиной волны 633 нм в нелегированном кристалле титаната висмута среза (100), происходит с изменением знака коэффициента двухпучкового усиления. Это свидетельствует об изменении знака поля пространственного заряда динамической голограммы при ее релаксации в условиях коротковолновой подсветки.

6. Развита теоретическая модель и разработана методика численного анализа, позволяющая учесть влияние термооптического эффекта и изменение линейных размеров кристалла на динамику и эффективность встречного двухволнового взаимодействия в фоторефрактивных кристаллах в условиях изменения их рабочей температуры.

7. Установлено, что рост коэффициента двухпучкового усиления re^(i) с уменьшением температуры кристалла может быть объяснен, в рамках модели зонного переноса, наличием в кристалле мелких ловушечных центров и их заселением за счет рекомбинации электронов,' фотовозбужденных в зону проводимости с глубоких донорных центров, обеспечивающим увеличение эффективного поля пространственного заряда ESc отражательной голограммы.

8. Проведен теоретический анализ встречного двухволнового взаимодействия стационарной опорной волны, имеющей круговую поляризацию, с произвольно поляризованной фазово-модулированной сигнальной волной, на отражательных динамических голограммах в кристаллах силленитов произвольного среза.

9. Предложены две схемы реализации голографических интерферометров^ использующих встречное взаимодействие стационарной волны накачки с круговой поляризацией с фазово-модулированной сигнальной волной,

143 поляризационное состояние которой можно задавать для достижения необходимых режимов фазовой демодуляции, и диффузионный механизм записи отражательной голограммы, в кристаллах класса силленитов.

10. Экспериментально исследована амплитудная характеристика адаптивного голографического интерферометра на основе встречного-двухволнового взаимодействия в кристаллах титаната всимута среза (100), предназначенного для измерения амплитуды вибраций зеркально отражающих поверхностей. Получено, что использование в интерферометре лазера с длиной волны 532 нм, сигнального пучка с мощностью 200 мкВт, фотодиода с токовой чувствительностью 4 А/Вт позволяет измерить колебания зеркально отражающей поверхности с амплитудой 0.005 нм.

11. На основе полученных соотношений для относительной амплитуды первой гармоники при взаимодействии на отражательных динамических голограммах в кристаллах среза (100) стационарной опорной волны, имеющей круговую поляризацию, с линейно поляризованной фазово-модулированной сигнальной волной, проведен теоретический анализ амплитудной характеристики адаптивного голографического интерферометра, при котором учитывались дробовой и тепловой шумы фотодиода. Получено аналитическое выражение, описывающее зависимость амплитуды выходного электрического сигнала интерферометра от амплитуды колебаний исследуемого объекта. Проведенные расчеты характеристик интерферометра показали хорошее соответствие экспериментальным данным.

Заключение

1. Петров, М.П. Фоторефрактивные кристаллы в когерентной оптике / М.П. Петров, С.И. Степанов, А.В. Хоменко. СПб.: Наука, 1992. - 320с.

2. Solymar, L. The physics and applications of photorefractive materials / L. Solymar, D.J. Webb, A. Grunnet-Jepsen. CLARENDON PRESS - OXFORD, 1996.-495 p.

3. Стурман, Б.И. Фотогальванический эффект в средах без центра симметрии и родственные явления / Б.И. Стурман, В.М. Фридкин. -М.: Наука, 1992. -208 с.

4. Фоторефрактивные эффекты в электрооптических кристаллах: монография / С.М. Шандаров и др.. Томск: Томск, гос. ун-т систем упр. и радиоэлектроники, 2007. - 242 с.

5. Одулов, С.Г. Лазеры на динамических решетках: Оптические генераторы на четырехволновом смешении / С.Г. Одулов, М.С. Соскин, А.И. Хижняк -М.: Наука, 1990.-272 с.

6. Stepanov, S.I. Application of photorefractive crystals / S.I. Stepanov // Rep. Prog. Phys. -1994. -P. 39-116.

7. Kukhtarev, N. Reflection holographic gratings in 111. cut Bii2Ti02o crystal for real time interferometry / N. Kukhtarev [et al] // Optics Commun. -1993. -V.104. -P. 23-28.

8. Канаев, И.Ф. Узкополосные голографические интерференционные фильтры на LiNb03 / И.Ф. Канаев, В.К. Малиновский, Н.В. Суровцев // ФТТ. -2000. -Т.42. -С. 2079-2084.

9. Delaye, P. Detection of ultrasonic motion of a scattering surface by photorefractive InP:Fe under an applied dc field / P. Delaye et al. // J. Opt. Soc. Am. B. -1997. -V. 14.-P. 1723.

10. Kamshilin, A.A. Adaptive correlation filter for stabilization of interference-fiberoptic sensors / A.A. Kamshilin, T. Jaaskelainen, Yu. N Kulchin // Appl. Phys.1.tt.-1998.-V. 73.-P. 705

11. П.Ромашко, P.B. Адаптивный спекл-интерферометр на основе фоторефрактивной отражательной голограммы / Р.В. Ромашко и др. // Изв. РАН. Сер. Физич. -2005. -Т. 69. -№ 8, С. 1139

12. Способ адаптивной обработки оптического сигнала / Р.В. Ромашко и др.//" Патент РФ на изобретение № 2279113 от 27.06.2006 по заявке 2004134012/28 от 22.11.2004.

13. Petrov, V. Precise subnanometer control of the position of a macro object by light pressure / V. Petrov et al. // Opt. Lett. -2005. -V. 30. -P. 3138.

14. Ромашко; Р.В. Адаптивный интерферометр на основе анизотропной дифракции на фоторефрактивной отражательной голограмме / Р.В. Ромашко, Ю.Н. Кульчин, А.А. Камшилин // Изв. РАН. Сер. Физич. -2006. -Т. 70. № 9, -С. 1296; .

15. Di Girolamo, S. Fast adaptive interferometer on: dynamic reflection hologram in. CdTe:V / S. Di Girolamo et al.// Optics Express. -2007C -V. 15. -№ 2. -P. 545. 555

16. Kukhtarev, N.V. Holographic storage in electrooptic crystals: I. steady state /N.V. Kukhtarev et al. // Ferroelectrics. 1979. -V. 22. - P. 949 - 960.

17. Плесовских, A.M. Векторное двухволновое взаимодействие на отражательных голографических решетках в кубических гиротропных. фоторефрактивных кристаллах 7 A.M. , Плесовских и др. // Квантовая' электроника. -2005. -Т. 35. -С. 163—168.

18. Kamshilin, А.А. Simultaneous recording of absorption and> photorefractive146gratings in photorefractive crystals / A.A. Kamshilin // Optics Communication. -1992. -V. 93. -P. 350-358.

19. Kobozev, O.V. Light-induced absorption in a Bii2TiO20 crystal / OIV. Kobozev et al.//J. Opt. A : Pure Appl. Opt.-1999.-V.l.-P.442-447.

20. Камшилин, A.A. Инфракрасное гашение фотопроводимости и" голографическая запись в силикате висмута / А.А. Камшилин, М.П. Петров // ФТТ;-1981. -Т.23. -С. 3110-3116.

21. Miteva, М. Oscillating behaviour of diffracted on uniform illumination of holograms in photo-refractive Bit2Ti02o crystals / M. Miteva, L. Nicolova // Opt. Commun.-1988. -V.67. P. 192-194

22. Strohkendl, F.P. Light-induced dark decays of photorefractive gratings and their observation in B,2SiO20 / P.P. Strohkendl // Appl. Phys. 1989." - V. 65, - P. 3773-3780/ ■

23. Петров, М.П. Новый механизм записи; изображений в фоторефрактивный кристалл / М.П. Петров и др;. // ЖТФ. -1985. -Т.55. -№11. -С. 2247-2250.

24. Buse, К. Light-induced? charge transport processes in photorefractive crystals. L, Models and experimental methods;/ K. Buse // Appl. Phys. B. -1997. -V. 64, -P. 273-291.

25. Bashaw,. M.C. Comparison of single- and two-species models of electron—hole . transport in photorefractive media / M. C; Bashaw, T.-P. Ma, R. C. Barker //

26. JOS А В. -1992. -V. 9. -P. 1666-1672

27. Грачев, А.И. О монополярности: примесной фотопроводимости кристаллов типа силленита / А.И; Грачев // ФТТ. -1998. -Т.40.-№12. -С. 2178 2179:

28. Грачев, А.И. Голографическая запись в фоторефрактивных. кристаллах в условиях нестационарности, и нелинейности фотопроводимости / А.И. Грачев // ФТТ. -1999. -Т.41. -№6. -С. 1012 1018.

29. Buse, К. Three valence charge - transport model for explanation of the photorefractive effect / K. Buse, E. Kratzig // Appl. Phys. B. -1995. -V.61. -P. 2732.

30. Shandarov, S.M. Temperature dependences of optical absorption and its light-induced changes in sillenite crystals / S. M. Shandarov et al.,// Proc. SPIE. -2007. -V.6595. P. 124.

31. Кристаллы Bii2Mx02o s со структурой силленита. Синтез, строение, свойства / Ю.Ф. Каргин и др.. М.: ИОНХ РАН, 2004. -312 с.35:Shandarov, S.M. Two-beam coupling in;sillenite crystals / S.M. Shandarov et al. // Proc. SPIE. 1996. - V. 2969. - P. 202-210.

32. Шандаров, G.M. Динамика фотоиндуцированного поглощения света в кристаллах титаната . висмута / С.М.\ Щандаров. и^ др. .// Химия высоких энергий.-2008;-Т. 42:-№4; С.58-60.

33. Агеев, Е.Ю. Двухволновое взаимодействие на: отражательной решетке в кристалле Bii2Ti02o / Е.Ю. Агеев: и др. // Квантовая электроника. -2001. -Т.31. -№4. -С. 343 -345. .

34. Волков, В.И: Влияние фотоупругости на самодифракцию света в электрооптических кристаллах / В.И: Волков и др. // Квантовая электроника.-1991.-Т.18;-С. 1237-1240; ;

35. Мартьянов, А.Г. Встречное двухволновое взаимодействие в кристалле Bii2Ti02o:Ca:Ga в условиях фотоиндуцированного поглощения света / А.Г. Мартьянов и др. //Квантовая электроника. -2003. -Т. 33. -№ 3. -С. 226-230.148

36. Shandarov, S. Photrefractive properties of doped sillenite crystals / S. Shandarov et al. // Proc. SPIE. -1996. -V. 2801. -P. 221-230.

37. Стурман, Б.И. Векторное взаимодействие волн в кубических фоторефрактивных кристаллах / Б.И. Стурман и др. // ЖЭТФ. -2001. -Т.119^ -С. 125-142

38. International trends in optics / ed. J.W. Goodman. Boston: Academic Press, 1991.-525 p.

39. Yeh, P. Introduction to photorefractive nonlinear optics / P. Yeh -New York: Wiley, 1993.-409 p.

40. Shandarov, S.M. Polarization effects at two-beam interaction on reflection holographic gratings in sillenite crystals / S.M. Shandarov et al. // Laser PhysicsT -2007. -V. 17, -№ 4. -P. 482-490.

41. Шандаров, C.M. Динамические голограммы Денисюка в кубических фоторефрактивных кристаллах / С.М. Шандаров и др. // Квантовая электроника. -2008. -Т.38. -№11. -С. 1059-1069.

42. Кульчин, Ю.Н. Адаптивные распределенные оптоэлектронные информационно-измерительные системы / Ю.Н. Кульчин // УФН. -2003. -Т. 173. -С. 894-899.

43. Kamshilin, A.A. Photorefractive correlation filtering of time-varying laser speckles for vibration monitoring / A.A. Kamshilin et al. // Appl. Phys. Lett. -1998. -V. 73.-P. 1466- 1468.

44. Nippolainen, E. Photorefractive fibers for adaptive correlation filtering of a^ speckle-pattern displacement / E. Nippolainen et al. // Optical materials. -2000. -V. 14. -p. i4.

45. Kamshilin, A.A. Adaptive correlation filters for speckle patterns in photorefractive149crystals / A.A. Kamshilin et al.// Applied Physics В. -1999. -V. 68. -P. 1031— 1038.

46. Кульчин, Ю.Н. Многоканальный корреляционный фильтр на основе фоторефрактивного кристалла для обработки изменяющихся спеютовх полей/ Ю.Н. Кульчин и др.//Письма в ЖТФ.-2000.-Т. 26.-С. 23 27.

47. Hemmo Tuovinen. Beam Fanning and Phase Conjugation in Sillenite Crystals -University of Joensuu. Department of Physics. Väisälä Laboratory. Dissertations, 13, 1997,44 p. . .

48. Young, L. Theory of formation of phase holograms in lithium niobate / L. Young et al. // Appi; Phys. Lett. -1974. -V.24. -P. 264-265.

49. Hall, T.L. Detector for an optical-fiber acoustic sensor using dynamic holographic interferometry / T. J. Hall et al. // Opt. Lett. -.1980; -V. 5. -P. 485.

50. Romashko, R:V. Adaptive correlation filter based on dynamic reflection hologram formed in photorefractive Bi.2Ti02o crystal / R.V. Romashko et al] // Opt; Rev. -2005. -V.12. -No. 1. -P.58-60.

51. Paivasaari, K. Linear phase-to-intensity transformation in crystals with non-local photorefractive response: / K. Paivasaari et al. // Photorefractive Effects, Materials, and Devices. -2001. -P. 310.

52. Kamshilin, A. Two-wave mixing of phase-modulated beams in GaP under, a dc: electric field / A. Kamshilin et al. // Opt. Lett. -2001. -V. 26. -P. 527-529.

53. Kamshilin , A. Fast adaptive interferometer with a photorefractive GaP crystal / A. Kamshilin, V. Prokofiev. // Opt. Lett. -2002. V. 27. -P. 1711-1713.

54. Paivasaari, K. Highly sensitive photorefractive interferometry using external ас-field/ K. Paivasaari et al. II Photorefractive Effects, Materials, and Devices.2005.-V. 99. -P. 681.

55. Kamshilin, A.A. Adaptive interferometer based on, wave mixing? in a photorefractive crystal under alternating electric .field; / A.A., Kamshilin;; A.Iv Grachev // Appl. Phys. Lett. -2002. -V.81. -P. 2923.

56. Hahn, J. Measurements of Light Pressure from UV to IR using a Dynamic Holographic Interferometer / J. Hahn et al. // Photorefractive Effects, Materials,and Devices. -2003. -P. 669-674.

57. Брыксин, B.B. Сила Казимира между тонкими пленками реальных металлов / В. В. Брыксин, М. П. Петров // Письма в ЖЭТФ. -2007. -Т.86. -С. 424-426

58. Петров, В.М. Исследование сил Казимира методами динамической" голографии / В. М. Петров и др. // ЖЭТФ. -2007. -Т. 131. -С. 798-807

59. Рез, И.С. Кристаллы с нелинейной поляризуемостью / И.С. Рез // УФН. -1967.-Т.93.-С. 633-674.

60. Сонин, A.C. Электрооптические кристаллы / A.C. Сонин, A.C. Василевская. -М.: Атомиздат, 1971. -327 с.

61. Колегов, А.А. Влияние некогерентной подсветки на двухволновое взаимодействие света в кристалле титаната висмута / А.А. Колегов и др. // Известия РАН, Серия физическая. -2008. -Т.72. -С. 23-27. "**

62. Prokofiev, V.V. Growth and characterization of photorefractive Bii2Ti02o single crystals / V.V. Prokofiev et al. // Ciyst. Res. Technol. -1995. -V. 30. -P. 171.

63. Мартьянов, А. Г. Взаимодействие световых волн на отражательной голографической решетке в кубических фоторефрактивных кристаллах / А.Г. Мартьянов, С.М. Шандаров, Р.В. Литвинов // ФТТ. -2002. -Т.44. -№6. -С. 1006-1010.

64. Дубровин, А.Н. Температурные зависимости оптического поглощения и его фотоиндуцированных изменений в фоторефрактивном кристалле Bii2TiO20:Ca / А.Н. Дубровин, А.Е. Мандель, С.М. Шандаров и др. // Неорганические материалы.- 2004.- №12.- С. 1459-1462.

65. Плесовских, A.M. Влияние постоянного внешнего поля на динамику фоторефрактивного отклика в кристаллах с двукратно ионизируемыми донорными центрами и мелкими ловушками / A.M. Плесовских, G.M. Шандаров // ФТТ. -2002. -Т. 44. -вып. 1. -С. 57-61.

66. Каргин, Ю.Ф. Кристаллы Bi12Mx02o± со структурой силленита. Синтез, строение, свойства / Ю.Ф. Каригин и др. // М.: Азбука-2000, 2005. 316 с.

67. Колегов, А.А. Двухволновое' взаимодействие на динамических, отражательных голограммах в кубических фоторефрактивных кристаллах при» фазовой модуляции сигнального пучка / А.А. Колегов и др. // Химия; высоких энергий; -2008. -42. -№4t -с. 38-40;.

68. Колегов, А.А. Двухволновое взаимодействие при. фазовой модуляции сигнального пучка / А.А. Колегов;. А.А. Ефанов // В кн. Материалы докладов Всероссийской научно-технической конференции «Научная сессия ТУСУР-2008» В-Спектор:;Томск. -2008. -с. 189 - 192.

69. Колегов, А.А. Двухволновое взаимодействие на отражательных динамических решетках- в кристаллах силленитов при фазовой модуляции^ сигнального пучка / А.А. Колегов и др. // Труды школы-семинара "Волны-2008".-2008.-Ч. 4.-с. 88-90. CD-ROM

70. Kolegov, А.А. Two-beam interaction on-reflection holograms in sillenite crystals under phase modulation of signal , beam / A.A. Kolegov et al. // Abstract booklet154of 9th European Conference on Applications of Polar Dielectrics. r2008. -p. 263

71. Kolegov, А.А. Two-wave mixing on reflection dynamic gratings in sillenite crystals under phase modulation of signal beam / A.A. Kolegov et al. // Physics of Wave Phenomena. 2009. V. 17. -No 1. p. 39 - 44.

72. Mallick, S. Polarization properties of self-diffraction in sillenite crystals: reflection volume gratings / S. Mallick, M. Miteva, L. Nikolova // J. Opt. Soc. Am. B. -1997. -V. 14. -P. 1179-1186.

73. Гольцер, И.В. Четвертьволновая пластинка, перестраиваемая в широком диапазоне длин волн Текст. / М.Я. Даршт, Б.Я. Зельдович, Н.Д. Кундикова^ Л.Ф, Рогачева // Квантовая электроника. -1995. Т. 25. - С. 201 - 204.

74. Проектирование оптико-электронных приборов: Учебник / Ю.Б. Парвулюсов, С.А. Радионов, В.П. Солдатов //М.: Логос. -2000. -488с.

75. Аксененко, М.Д. Приемники оптического излучения. Справочник / М.Д.155

76. Аксененко, M.JT. Бараночников // М.: Радио и связь. -1987. -296 с.

77. Анисимова, И.Д. Полупроводниковые фотоприемники / И.Д. Анисимова и др. // М.: Радио и связь. -1984. -216 с.

78. Роберт Дж. Киес. Фотоприемники видимого и ИК диапазонов. (Optical and Infrared Detectors) / Роберт Дж.Киес и др. // М.: Радио и связь. -1985. -330с.

79. C) Л V г С" Г H К II 11 Л M \КЛЛЕМ ИМ НАУК \fUCCItïiCk" \М \К\ЧД£МИЯ О'КГЛЗОВЛНИЛ I

80. ИНГ! im Г НЛ> \llicnl НИФШ'МЛЦНН II миннгпгпнгл t

81. ОБШЦИПШНЫП ФОНД ЭЛЕКТРОННЫХ РЕСУГСОВ "НЛУКЛ И ОЫ'ЛЗОИЛНИК" f

82. СЗКДК'Г.ЕЛЬС'ГВО О У ЕГ И С ТРЛ Ц ЦЯ ■'•) JÍ Е К Т Р О ц II О Г О РЕСУРС Л1. W J• • .Vf1. ЛЬ J5145 • >íivs??í 'г1.lac i'ojrmce свидетельство т.гдано на чпектрониыи рссурс. итнечакыцш: 1щсГлиантм момкшм » upiiOpiirttnoctii: |i-'

83. Программа численного анализн полкртаинипныч хиршск'рнстмк азаимодеПстнин спспшмч нолип кристаллах енллеин иш j

84. Фс tcfuuii ш>е iucv^üpciiitMiioc )чрсжлснне ■ '*Фслсрл;п.т.и< iftifjiiiyr

85. ДВГ 20Ю 01Д1Я 6D у в в Д О М Л F. Н И Еи |iuroiiii|)c)iMn xiaaiuficma о проведении экспертизы заиак* u* mufipcicinic ни fjmeeiav

86. X. иринкязЛ к pjLtsm ц)ишю но рс iv.'ifa'wtaM проведения формальной экспертизы ] прелетапчепней после завершения формальной •женертизм н корреспонденции1. КШВШИЙЯОГг*634050, г.Томск, пр. Ленина.-10. ГОУ ВПОТУСУР, патентно-инфпрхаиишшый otae.i

87. Опшим вас в ¡местность о там, что;

88. При из ченеиии адреса t>iW переписки просим агоешрематй аю&щитн oft нпачг

89. Обращаем Ваше внимание ко те, что:• информация о состоянии делопроизводства по заявкам на выдачу патента ма изобретение, поданным после 01.01.2007, размещена на сайте Роспатента по адресам:

90. Л\-УЛ\'.Гир!О.Ш», <tWWW.fipS.ru)>,

91. Глаиный специалист отдела оЗмоогкн -ишпик и пошлин /Ь-^'! Т.Н.-апокопа8(495)223 28 161. И А. Гсп.юва8 (499) 243 77 №

92. Гг.ит.т.ь'-за от 10 |А>6раю«пи^иоявт1:т.ггва Российсжой Фсзсрвиянс»т22 зг^р* 2 00 К 1 1)1. АКТ

93. О внедрении (использовании) результатов НИР1. Тема: НИР х/л 45/091. Ol «01» июня 2009 !.1. H« лог опора)

94. Лабораторный макет алаптииного топографического шперферомеща навстречном взаимодействии световых поли в кристалле титаната висмуга1 (именование НИР

95. ВЫПОЛНЕННАЯ аспирантом A.A. Колеговым ИСПОЛЬЗУЕТСЯ ООО «Кристалл Т?> при проведении ПИР ВРЕМЯ В1 ¡ЕДРЕНИЯ (ИСПОЛЬЗОВАНИЯ) I квартал 2010 г. ВИД В11ЕДРЕ11ЙЯ Лабораторный макет

96. ИСПОЛЬЗОВАНИЕ В РАЗРАБОТКЕ ИЗОБРЕТЕНИЙ заявка на ичоберсчеиис №2010122332

97. Доктор фи 1 -мат. наук, профессор С.М. Шапдарон