Разработка и расчет объемных голографических оптических элементов

Батомункуев, Юрий Цыдыпович

Разработка и расчет объемных голографических оптических элементов тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.05 ВАК РФ

Батомункуев, Юрий Цыдыпович АВТОР

кандидата технических наук УЧЕНАЯ СТЕПЕНЬ

Новосибирск МЕСТО ЗАЩИТЫ

2003 ГОД ЗАЩИТЫ

01.04.05 КОД ВАК РФ

Диссертация по физике на тему «Разработка и расчет объемных голографических оптических элементов»

Автореферат диссертации на тему "Разработка и расчет объемных голографических оптических элементов"

УДК 535.417 На правах рукописи

Батомункуев Юрий Цыдыпович

РАЗРАБОТКА И РАСЧЕТ ОБЪЕМНЫХ ГОЛОГРАФИЧЕСКИХ ОПТИЧЕСКИХ ЭЛЕМЕНТОВ

01.04.05-"Оптика"

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Новосибирск -2003

Работа выполнена в Сибирской государственной геодезической академии.

Научный руководитель -

заслуженный деятель науки РФ, доктор физико-математических наук, профессор

Мещеряков Николай Анатольевич.

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор

Гибин Игорь Сергеевич; кандидат технических наук Пен Ёвгений Федорович.

Ведущая организация - Конструкторско-технологический институт научного приборостроения СО РАН.

Защита состоится июня 2003 г. в Щ° часов на заседании

диссертационного совета Д 212.251.01 при Сибирской государственной геодезической академии (СГТА) по адресу: 630108, Новосибирск-108, ул. Плахотного, 10, СГГА, ауд. 403.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Сибирской государственной геодезической академии.

Автореферат разослан 06 мая 2003 г.

Ученый секретарь диссертационного совета

Верхотуров О. П.

Изд. лиц. №ЛР 020461 от 04.03.1997.

Подписано в печать 30.04.2003 г. Формат 60x84 1/16. Усл. печ. л. 1.21. Уч.-изд. л. 1.11. Тираж 100. Заказ № S¿.

Отпечатано в КШ1 СГГА.

630108, Новосибирск, 108, Плахотного, 8.

2004-4 23923

/'Г

Общая характеристика работы

Диссертация посвящена разработке и расчету объемных голографических оптических элементов, записываемых двумя цилиндрическими или двумя сферическими волнами, исследованию особенностей записи и функционирования этих элементов.

Актуальность работы. За последние годы достигнуты значительные успехи в разработке объемных голографических сред, причем происходит как улучшение характеристик уже известных сред, так и создание новых голографических сред, превосходящих существующие не только по отдельным своим характеристикам (чувствительность, разрешение), но и по совокупности своих оптико-технических и голографических параметров, в том числе по себестоимости и технологичности изготовления. Это обеспечивает возможность создания высокоэффективных голографических оптических элементов с улучшенными оптическими характеристиками.

В то же время значителен прогресс в создании обладающих несомненными достоинствами полупроводниковых лазеров видимого диапазона - малогабаритных, недорогих и экономичных источников когерентного света. Неоптимальность использования этих лазеров в оптических системах, базирующихся на традиционных оптических элементах (линзы, призмы, зеркала), наиболее сильно проявляется в существующей в настоящее время тенденции уменьшения массы и габаритов оптических приборов и устройств. Как правило, оптические элементы существенно превосходят по массе и габаритам полупроводниковые лазеры и тем самым задают массо-габаритные характеристики всего оптического прибора. Эти обстоятельства диктуют необходимость создания оптических элементов для когерентного излучения, которые при сопоставимых оптических характеристиках были бы меньше по массе и габаритам.

Одним из путей создания оптических элементов для когерентной оптики является запись с помощью лазеров объемных голографических оптических элементов - ГОЭ. Анализ свойств тонкого и объемного ГОЭ показывает на существенную разницу в свойствах формирования изображения, вызванную различием дифракционных структур. В наибольшей степени это проявляется для отражающих ГОЭ. Поэтому методы расчета тонких ГОЭ не всегда могут быть использованы для расчета объемных ГОЭ.

ТослмциоЙАЛЬНАЯ

библиотека

СЯт* ош т

ограничивалось использованием их в комбинации с традиционными оптическими элементами. Но с улучшением характеристик топографических элементов применение их в качестве важных, но все же вспомох'ательных элементов, заменяется тенденцией разработки оптических систем, основанных только на использовании одних ГОЭ. В связи с этим для ГОЭ требуется не только высокая эффективность и малые аберрации, но и низкий уровень шумов рассеяния.

Указанные обстоятельства делают актуальной задачу расчета схем записи и восстановления объемных голографических оптических элементов с учетом особенностей голографических сред, разработки метода контроля уровня шумов во время их записи, изучения особенностей регистрации в динамических голографических средах. Актуальной остается задача разработки новых объемных ГОЭ и на их основе оптических приборов и устройств.

Цель работы - разработка и расчет объемных голографических оптических элементов, исследование особенностей схем их записи и функционирования.

Объекты исследования:

1) модельные представления голографических оптических элементов;

2) схемы восстановления и записи осевых и внеосевых ГОЭ с учетом объемности, изменения показателя преломления и неизотропности усадки;

3) термостабилизация интерференционных полос в объеме динамической светочувствительной среды в процессе экспозиции ГОЭ;

4) рассеяние волн на шумовых решетках и рассогласование интерференционной картины относительно записываемого динамического ГОЭ.

Методика исследования. Исследования, выполненные в диссертации; проводились на основе общего метода расчета ГОЭ — метода характеристической функции, на основе теоретических и экспериментальных методов анализа записи и восстановления голограмм. В работе используются: теория геометрической оптики, теория волновой оптики, кинематическая теория голофамм, теория связанных волн.

Научная ценность работы:

1) впервые установлено, что формирование сопряженных плоскостей объемного ГОЭ происходит одновременно в соответствии с формулами тонкой линзы и сферического зеркала; предложена зеркально-линзовая модель объемного, глубокообъемного и псевдоглубокого ГОЭ; указаны отличия этой моделй от зеркальной и линзовой модели тонкого ГОЭ;

2) впервые показано, что положение плоскости предмета или изображения объемного, глубокообъемного и псевдоглубокого ГОЭ

графически задается точкой пересечения двух прямых, проходящих через две точки среды ГОЭ, симметричные относительно оптической оси, и фокусы зеркально-линзовой модели;

3) на основании исследований осевых объемных ГОЭ предложены условия выбора значений коэффициентов усадок, длин волн записи и восстановления для исправления сферической аберрации объемного пропускающего осевого ГОЭ при любом заданном линейном увеличении; показано, что для отражающего объемного осевого ГОЭ сферическая аберрация может быть исправлена для отрицательных линейных увеличений;

4) предложены условия термостабилизации интерференционных полос в объеме голографической среды, достигаемые выбором оптимальной температуры среды во время записи;

5) разработан метод измерения дифракционной эффективности п1умовых решеток объемного динамического ГОЭ в процессе записи, позволяющий записывать ГОЭ с допустимым уровнем шумов рассеяния;

6) разработан метод определения величины рассогласования интерференционной картины относительно записываемого ГОЭ, учитывающий гаумы рассеяния.

Практическая ценность работы:

1) предложены аналитические выражения для расчета схем записи и восстановления объемных, глубокообъемных и псевдоглубоких ГОЭ;

2) выполнены расчеты схем записи осевых и внеосевых объемных ГОЭ и проведено сравнение со схемой записи тонкого ГОЭ;

3) разработан датчик перемещений, основанный на многократной дифракции когерентного света на голографической решетке;

4) разработан голографический спектроуказатель, основанный на глубокообъемном ГОЭ и не требующий наличия входной и выходной щели;

5) разработан голографический нивелир, предназначенный для работы на малых расстояниях (внутри небольших помещений), в условиях ограниченной видимости (дымка, сумерки) и на освещенном фоне, в том числе на фоне неба.

На защиту выносятся следующие положения:

1) зеркально-линзовая модель объемного, глубокообъемного и псевдоглубокого голографического оптического элемента, обладающая свойствами тонкой линзы и сферического зеркала с разными фокусными расстояниями;

проводится через другой фокус и точку, симметричную относительно оптической оси к выбранной произвольной точке;

3) соотношения, связывающие положения источников записывающих волн и коэффициент линейного увеличения ГОЭ с коэффициентами неизотропной усадки и длинами волн записи и восстановления, для объемных и глубокообъемных осевых ГОЭ с исправленной сферической аберрацией;

4) условия стабилизации интерференционных полос в объеме голографической среды в процессе экспозиции динамических объемных ГОЭ, получаемые выбором температуры среды, при которой происходит взаимная компенсация фотоиндуцированного и термоиидуцированного рассогласования интерференционной картины относительно записываемого ГОЭ;

5) метод определения дифракционной эффективности шумовых решеток и величины рассогласования интерференционной картины относительно записываемого динамического цилиндрического или сферического ГОЭ.

Реализация результатов работы. Результаты диссертационной работы внедрены и используются в Сибирской государственной геодезической академии, ЦКБ "Точприбор", что подтверждается актами, представленными в приложении диссертации.

Апробация работы. Результаты диссертации докладывались и обсуждались на следующих конференциях и семинарах:

1) Всесоюзном семинаре "Автоматизация проектирования оптических систем ". Москва. 1988 г.;

2) Всесоюзном семинаре по голографии. Гродно. 1989 г.;

3) Всесоюзном совещании-семинаре по прикладной голографии. Тбилиси. 1989 г.;

4) Всесоюзном семинаре по голографии. Барнаул. 1991 г.;

5) Международной конференции "Сферы применения GPS -технологий". Новосибирск. 1995 г.;

6) Международных конференциях "Современные проблемы геодезии и оптики". Новосибирск. 1998 г., 2003 г.;

7) научно-технических конференциях преподавателей Сибирской государственной геодезической академии. Новосибирск. 1996 г., 2000 г., 2002 г.;

8) научном семинаре кафедры общей физики Сибирской государственной геодезической академии, научном семинаре Конструкторско-технологического института научного приборостроения СО РАН.

Публикации. Основные результаты диссертации опубликованы в 11 статьях, а также в тезисах докладов на научно-технических конференциях и семинарах.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, четырех разделов, заключения, приложения и библиографии из 148 наименований. Объем диссертации составляет 184 страниц.

Основиое содержание диссертации

Первый раздел носит обзорный характер. В нем рассмотрены критерии классификации тонких и объемных голограмм с указанием связей и отличий различных типов голограмм. Рассмотрены существующие методы расчета схем записи и восстановления тонких и объемных ГОЭ. Приводятся основные голографические характеристики тонкого и объемного ГОЭ. Рассмотрены основные динамические голо1рафические среды и особенности записи в этих средах ГОЭ, а также достоинства и недостатки динамических сред. В разделе также указаны основные области применения, в которых ГОЭ имеют существенное преимущество по сравнению с классическими оптическими элементами; сделаны общие выводы о методах расчета схем записи и восстановления ГОЭ, о перспективности использования голографических сред для создания объемных ГОЭ и о направлениях развития оптических приборов на основе объемных ГОЭ.

Во втором разделе разрабатывается модель и рассматривается расчет схемы восстановления объемного осевого и внеосевого ГОЭ, записанного двумя цилиндрическими или двумя сферическими волнами. Объемные ГОЭ предполагаются находящимися в диэлектрической среде со средним показателем преломления равным среднему показателе преломления топографической среды. Это позволяет не учитывать преломление лучей на поверхностях топографической среды. Также считается, что длина волны восстановления Хс отличается от длины волны записи 7,„, а средний показатель пд голо1рафической среды на стадии восстановления отличается от среднего показателя По на стадии записи. Для динамического ГОЭ изменение среднего показателя преломления среды происходит в процессе записи. Топографическая среда предполагается средой с неизотропной усадкой.

Расположение источников восстанавливающей, восстановленной, опорной и объектной волн в сагиттальной плоскости хОг задаются с помощью соответствующих отрезков с!« <1„ 6„ (!<, от центра системы координат до источников волн и углов отклонения 0С, ©„ 0Г, ©0 этих отрезков от оси Ох, перпендикулярной поверхности ГОЭ.

Характеристическая функция V объемного внеосевого ГОЭ записывается в виде:

V = nc[sin©c ± sin©, - kn(sin©r ± sin©0)/mx]x + + nc[cos©c ± cos©, - kn(cos@r ± cos@0)/mjz + + ПсОтгвсМ- i sin20,/d1 - kfj.(sin20[/dr± sin20o/do)/mxmJxz/4 + + (Fj + G,z)x2/2 + (F2 + Gzz)^ + (F4 + G4z)x3/2 + + (F7 + G7z)xy2/2 + (Fg+-Gjjz)x4/8 + (F9-t G9z)y4/8 + ...,

где p. - n0\c/nc\0 - отношение длин волн восстановления и записи в объеме ГОЭ;

х, у, z - координаты произвольной точки М объема ГОЭ

вблизи центра системы координат; к - порядок дифракции;

mx, mz- коэффициенты усадок вдоль осей Ох и Oz; Fj, Gj - аберрационные коэффициенты (j = 1,2,3,...).

Два первых члена разложения характеристической функции соответствуют локальным условиям дифракции плоских волн. Третий член разложения учитывает объемность ГОЭ в сагиттальной плоскости. Условия дифракции в общем случае выполняются для локального объема ГОЭ. В выражении для характеристической функции V и в последующих выражениях нижний знак "минус" соответствует объемным пропускающим ГОЭ, верхний знак "плюс" - объемным отражающим ГОЭ.

Характеристическая функция V(y,z) объемного осевого ГОЭ в меридиональной плоскости представляется в виде:

V(y,z)= (Si - S&yfll - (S3- 3S4z)y4/8 + (S5- 5Sr>z)y6/16 -...,

где Sj - аберрационные коэффициенты (j = 1,2,3,...).

При толщине срсды равной нулю (г = 0) характеристическая функция V(y,z) совпадает с характеристической функцией тонкого ГОЭ. Для объемных отражающих осевых ГОЭ должно выполняться еще дополнительное условие: кц=т2.

В меридиональной плоскости при условии равенства нулю коэффициентов Sb S2 характеристической функции объемного осевого ГОЭ величины 1/Zc, 1/z, точечных источников восстанавливающей и восстановленной волн пропускающего ГОЭ имеют вид:

l/zc = (P„+l)/2F1, 1/z, = (Р0 - 1 )/2F|,

где Р0 - параметр, Р0 = MjJx, + 1 )my2/(z„/zr - 1 )кцт2, Fi - фокусное расстояние, Fi = ту2ггг0/кц(20 - z,).

Для объемного отражающего осевого ГОЭ: 1/2с= (Ос + 1)/2?т,

где ро- параметр, 0о=±[2(го2/гг2+1 )ту2/(г^г+1 )2т/-1]ш, Рт - фокусное расстояние, Рт = ту2ггго/к|Хг0 + а).

Знак "минус" в выражении для величины 1/г, указывает на встречное распространение волн. Из приведенных выражений следует, что для объемного осевого пропускающего ГОЭ величины и 1/г, прямо пропорциональны отношению длин волн ц и обратно пропорциональны коэффициенту усадки т2. Для объемного осевого отражающего ГОЭ расстояния гс и г, до источников волн схемы записи зависят одинаковым образом от коэффициента усадки т7 и от отношения длин волн ц.

В сагиттальной плоскости (совпадающей с плоскостью координат хОг) характеристическая функция объемного осевого ГОЭ получается заменой координаты у на х, а коэффициенты Sj (} = 1,2,3,...) и координаты 2с, 7Л точечных источников определяются из соответствующих выражений для меридиональной плоскости заменой коэффициента усадки шу на шх.

Таким образом, для восстановления объемного осевого ГОЭ с неизотропной усадкой требуется волна, обладающая астигматизмом, при этом восстановленная волна также обладает астигматизмом.

Для объемного пропускающего ГОЭ, при вычитании 1/гс и 1/г„ получается известная формула тонкого ГОЭ, совпадающая с формулой тонкой линзы, а при сложении Мт^ и 1/г,' получается формула сферического зеркала с радиусом кривизны Я = 2Р]/Р0. Следовательно, объемный пропускающий ГОЭ может бьггь представлен в виде модели, обладающей одновременно изображающими свойствами как тонкой линзы с фокусным расстоянием Рь так и зеркала с фокусным расстоянием Рт', равным гггош2/(гг+20). Причем отношение этих фокусных расстояний равно параметру Р0. Заметим также, что фокусное расстояние Р„Г не зависит от отношения длин волн ц и порядка дифракции к.

Аналогичным образом объемный отражающий ГОЭ может быть представлен в виде модели, обладающей одновременно изображающими свойствами как зеркала с фокусным расстоянием Рт, так и тонкой линзы с фокусным расстоянием Р]\ где

¥{ = [2(1/2о2 + 1/7т2)/шч2 - \№т2}'ш.

Причем С^Рт/ГГ.

Величина и знак параметров Р0, 0о определяет мнимыми или

действительными являются предмет и изображение, то есть расходящимися или сходящимися волнами являются восстанавливающая и восстановленная волны. Так, если величины Р0 < -1, 0о < -1, восстанавливающая и восстановленная волны являются сходящимися, если величины Р0 = С?0 = -1, то восстанавливающая волна становится плоской, если величины Р0, 0„ находятся в интервале, между минус единицей и единицей, то восстанавливающая волна — расходящаяся, а восстановленная- сходящаяся. При величине параметров Р0=00-1, восстановленная волна становится плоской и, наконец, когда величины Р0, (Зо больше единицы, обе волны являются расходящимися. Зеркально-линзовая модель применима для глубокообъемного и псевдоглубокого ГОЭ.

Зеркально-линзовая модель позволяет сформулировать-следующие правила графического построения плоскости предмета и плоскости изображения.

1. На одинаковом расстоянии от оси Ог, являющейся оптической осью ГОЭ, параллельно оптической оси проводятся два луча, один из которых проходит через объемный ГОЭ как через тонкую линзу, причем для пропускающего ГОЭ луч проходит через фокус Рь а для отражающего ГОЭ - через фокус Р^. Другой луч отражается от этого же объемного пропускающего ГОЭ как от вогнутого (выпуклого) зеркала и проходит через фокус Рт\ а для отражающего объемного ГОЭ этот луч проходит через фокус Рт.

2. Точка пересечения лучей или точка пересечения одного из лучей с прямой, частью которой является второй луч, будет принадлежать плоскости предмета или плоскости изображения, в зависимости от того, в предметной или пространственной области находится эта точка.

3. Если известно расположение одной из плоскостей (предметной плоскости или плоскости изображения), то положение сопряженной плоскости определяется по известным правилам построения изображений в тонкой линзе для пропускающих ГОЭ или вогнутом (выпуклом) зеркале для отражающих ГОЭ.

Во втором разделе получены аналитические выражения для величин Ш, и Шс объемного внеосевого ГОЭ, записанного двумя цилиндрическими или двумя сферическими волнами, и показано, что объемный внеосевой пропускающий и отражающий ГОЭ также могут быть представлены в виде зеркально-линзовой модели. Рассматриваются особенности увеличения объемного ГОЭ. Линейное увеличение р = г,/гс для объемного осевого пропускающего ГОЭ равно (Р0+ 1)/(Р0- 1)> а для отражающего ГОЭ-равно (00+ 1)/(1 -<5„). В общем случае среды с неизотропной усадкой линейное увеличение в меридиональной и сагиттальной плоскостях различно. Во втором разделе также представлены выражения линейного увеличения Р = <1,/с1с объемного

внеосевого ГОЭ как в меридиональной, так и сагиттальной плоскостях.

Продольная дисперсия объемного осевого Пропускающего ГОЭ в меридиональной плоскости равна

<1г,/<1А.с = - т?12¥{ка

где Б) - фокусное расстояние ГОЭ.

Видно, что дисперсия объемного пропускающего осевого ГОЭ в два раза меньше дисперсии тонкого осевого ГОЭ, записанного в той же схеме, что и объемный.

Обратная угловая дисперсия объемного внеосевого пропускающего ГОЭ в сагиттальной плоскости равна

сй.^©, = - ~ ©,/2),

и больше обратной угловой дисперсии тонкого внеосевого ГОЭ.

Объемные составляющие аберраций определяются коэффициентами В отличие от тонкого ГОЭ аберрации объемного ГОЭ включают в себя аберрации тонкого ГОЭ и объемные аберрации, причем объемные аберрации в первом приближении линейно зависят от толщины. Отношение объемной составляющей аберраций к тонкой прямо пропорционально толщине и равно произведению толщины на отношение соответствующих коэффициентов аберраций.

В третьем разделе рассматриваются особенности расчета схем записи объемного ГОЭ. Из равенства нулю коэффициентов Бг характеристической функции объемного пропускающего и отражающего осевого ГОЭ получаются выражения для величин 1/г,, 1/г0. Используя выражения для дифференциалов величин Мъ,, 1/^, определяются соотношения, связывающие допуски на расстояния до источников волн при записи и восстановлении.

Для объемного осевого пропускающего ГОЭ с неизотропной усадкой только вдоль оси Ог (тЛ = ту = тг) из выражения Б? = О, получается условие исправления сферической аберрации в виде:

т2/шг = [1+(Р - 1)2(1 - тг2/ц2)/3(Р + I)2]"2.

В третьем разделе» представлены графики зависимости отношений т2/тг и т/ц от увеличения [5, зависимости отношения коэффициентов усадок шУтг от тг/ц. Показано, что если отношение т/ц меньше единицы, то для любых увеличений требуется среда с коэффициентом усадки т2 больше коэффициента усадки тг, если же отношение т/ц больше

единицы, тогда наоборот, требуется среда с коэффициентом усадки меньшим коэффициента усадки шг. Из графиков следует, что для любых положительных увеличений р требуемая величина т7/т, изменяется от единицы до 1,16. При значениях увеличения р меньше минус пяти и от нуля до минус одной пятой требуемая величина отношения ш2/ш, изменяется от 1,16 до 1,32. Для любых отрицательных увеличений р требуемые значения т/ц находятся в пределах от единицы до двух. При значениях увеличения р больше пяти или меньше одной пятой величина отношения т/ц не превышает трех. Пользуясь этими графиками при известных коэффициентах усадки т2, тг и заданном увеличении р, можно определить отношение длин волн ц в среде.

Для глубокообъемного ГОЭ с неизотропной усадкой только вдоль оси Ог, из выражения 83 = 0, получаются два соотношения на коэффициенты усадок п^ и тг: одно - условие изотропной усадки т2-=шг, а Другое

ш2/шг = (р-1)3/2/(2р3-2)1П

Из представленного в диссертации графика зависимости отношения коэффициентов усадок т^/т, от увеличения р следует, что при изменении увеличения Р от минус одной четвертой до минус четырех оптимальной является среда, у которой коэффициент усадки ш7 больше коэффициента усадки гаг, причем отношение ш2/шг не превышает квадратного корня из двух. Для других значений увеличения Р требуется среда, у которой коэффициент усадки ш? меньше коэффициента усадки т,. В этом случае отношение т/тг равно нулю при увеличении Р равном единице и при больших значениях увеличения стремится к величине обратной квадратному корню из двух. Так как для отражающего ГОЭ отношение длин волн ц равно коэффициенту усадки т2, то величина ц/тг аналогичным же образом зависит от увеличения р. Графически показано, что условие существования решения ограничивает значения тг/тг для положительных увеличений, тем самым, приводя к остаточной сферической аберрация.

Получено, что для объемного осевого и внеосевого ГОЭ, записываемых двумя сферическими волнами в среде с неизотропной усадкой, требуются опорная и объектная волны с астигматической аберрацией первого порядка. В общем случае объемного внеосевого ГОЭ восстанавливающая и восстановленная волны также обладают астигматизмом. Получены выражения, позволяющие рассчитать допуски на угловые и пространственные координаты источников волн схемы записи. Результаты расчетов показывают, что допуски на угловые и пространственные координаты источников схемы записи объемного

осевого и внеосевого ГОЭ сравнимы с допусками координат источников схемы восстановления.

В качестве примеров рассматриваются: разработка и расчет объемных ГОЭ для топографического нивелира, топографического спектроуказателя, топографического датчика перемещений.

Топографический нивелир предназначен для измерения и контроля относительных высот, неровности поверхностей, задания линий горизонта и направлений. Топографический нивелир состоит из оптической системы, основным элементом которой является внеосевой объемный ГОЭ, и электрической системы, включающей в себя точечный излучатель света, переключатель и источник питания, уровень с системой подстройки. Излучатель света (полупроводниковый лазер) устанавливается на фокусном расстоянии от ГОЭ. Система подстройки уровня обеспечивает выравнивание уровня и установку нивелира в горизонтальное положение.

Принцип работы нивелира заключается в следующем: свет, попадающий от излучателя на ГОЭ, коллимируется при отражении и направляется в глаз наблюдателю. При этом возникает мнимое изображение светящегося источника на фоне наблюдаемых объектов, задающее направление визирной линии. На поверхности ГОЭ нанесена окружность, ограничивающая рабочую область поверхности. При снятии отсчета светящаяся точка совмещается с центром окружности на ГОЭ и точкой измерения на объекте наблюдения. Поворотом нивелира светящаяся точка (визирная линия) совмещается с другой измеряемой точкой объекта. Точность измерений определяется размером светящейся точки и ограничивается остротой зрения наблюдателя.

Топографический спектроуказатель предназначен для визуального экспресс обнаружения спектральных линий поглощения и излучения тел.

Оптическая система спектроуказателя имеет два канала:

1) приемный канал, предназначенный для введения спектра в поле зрения наблюдателя и состоящий из отражающего зеркала и объемного ГОЭ;

2) измерительный канал, предназначенный для введения в поле зрения шкалы определения длин волн и включающий в себя линзу (лупу) и шкалу.

Принцип работы спектроуказателя заключается в следующем: излучение от достаточно удаленного и протяженного светящегося или освещенного тела попадает на зеркало и, дифрагируя на объемном ГОЭ, разлагается в спектр. Мнимое изображение спектра формируется на расстоянии наилучшего зрения, то есть 250 мм от центра ГОЭ. Причем в поле зрения попадают лучи света, идущие в угле селективности. Светом от наблюдаемого источника подсвечивается и шкала длин волн. Увеличенное мнимое изображение шкалы формируется линзой (лупой) на расстояйии

250 мм от центра ГОЭ. ГОЭ в измерительном канале является просто плоскопараллельной пластиной. Отличительной особенностью спектроуказателя является отсутствие входной и выходной спектральной щели. В спектроуказателе при отсутствии двигающихся или вращающихся частей обеспечивается возможность сканирования спектра и выделение узкого диапазона длин волн, соответствующего спектральной селективности ГОЭ.

Топографический датчик перемещений предназначен для измерения линейных перемещений. Датчик содержит лазер, пропускающую топографическую решетку с положительными и отрицательными порядками дифракции, фотоприемник и четное количество зеркал, расположенные попарно по обе стороны от решетки и касательно эллипсам с фокусами в точке дифракции падающей волны на решетку и в точках схождения дифрагировавших волн, отраженных от зеркал.

Устройство с двумя зеркалами работает следующим образом: плоская волна лазера падает на решетку, а дифрагировавшая в выбранный положительный порядок волна, отражаясь от одного зеркала, направляется на решетку для повторной дифракции, аналогично второе зеркало осуществляет повторную дифракцию волны, дифрагировавшей в выбранный отрицательный порядок. Среди волн, испытавших двукратную дифракцию, выделяются и совмещаются в пространстве две волны вновь выбранных дифракционных порядков, а полученная картина интерференционных полос регистрируется фотоприемником. При линейном перемещении решетки первоначально дифрагировавшие волны набирают разность фаз А<р, прямо пропорциональную произведению величины перемещения Ах решетки на разность выбранных порядков дифракции ш, и Ш2- При повторной дифракции этих волн на решетке и выборе в качестве интерферирующих двух волн тех же порядков, что и при первой дифракции, разность Аср будет удвоена, следовательно, точность измерений перемещений удвоена. Показано, что оптимальной решеткой является объемная или рельефная голографическая решетка.

Представлены расчеты схем записи объемных ГОЭ топографического нивелира и голо1рафического спектроуказателя.

В четвертом разделе рассматриваются особенности записи объемного ГОЭ двумя цилиндрическими или двумя сферическими волнами в динамической топографической среде, представляющей собой светочувствительную диэлектрическую плоскопараллельную пластину. Прошедшие ГОЭ волны регистрируются фотодиодами. Координаты расположения фотодиодов задаются расстояниями гь г2 от соответствующих источников волн до центра приемной площадки фотодиодов. Интенсивности прошедших расходящихся волн по первоначальному направлению и падающих в центр фотодиодов

обозначены II = ^(О, 12 = 12(4, где г - время. Средняя дифракционная эффективность ГОЭ обозначена г> = лОХ а средняя эффективность шумовых решеток г|п - Лп(0- При записи ГОЭ двумя цилиндрическими волнами весь свет, распространяющийся в направлении первого фотодиода, представляется в виде суммы трех волн: дифрагировавшей в первый порядок опорной волны с интенсивностью ц1Д/гь волны, дифрагировавшей на шумовых решетках, с интенсивностью ЛпМ</г1 (сюда же относятся волны, дифрагировавшие в высшие порядки), и недифрагировавшей волны (нулевой порядок) с интенсивностью (1-г)-т|п)10с10/г1, где 10 - интенсивность прошедших пучков на задней поверхности ГОЭ в начальный момент времени.

Аналогично, весь свет, идущий в направлении второго фотодиода, представляется в виде суммы трех волн: волны, дифрагировавшей в первый порядок, с интенсивностью Т)10ё/г2, волны, дифрагировавшей на шумовых решетках, с интенсивностью г|п1Д/г2, сюда же относятся волны, дифрагировавшие в высшие порядки, и недифрагировавшей волны (нулевой порядок) с интенсивностью (1-г|-Лп)1Л-/г2, где 1г -интенсивность прошедших пучков Ь^) в начальный момент времени на поверхности ГОЭ.

На начальных стадиях записи предполагается, что интенсивности шумовых волн, попадающих на фотодиоды, намного меньше интенсивности дифрагировавших и недифрагировавших волн. Чем дальше расположены от ГОЭ фотодиоды, тем точнее выполняется это предположение.

Интенсивности волн I] и 12, падающих на фотодиоды, в этом случае следующие:

II = Ро + Л(1г-10) + 2(11(1 - л - т^Ш'^та - ЛпЦ<Угь

1'2 = [1г - Л(1г- 1о) - 2(^(1 - л - Лп)101г)"2зта - ЛоЩ/г2, (1)

где а - половина разности фаз дифрагировавших волн.

Величина а также характеризует рассогласование - относительный сдвиг Лх/с1 между решеткой ГОЭ и интерференционной картиной с локальным периодом с1, так как а = я(Дх/с1).

Из системы (1) следует, что (как и при записи плоскими волнами) причинами возникновения перекачек в диэлектрической голографической среде являются: локальное различие интенсивностей записывающих волн, рассогласование (сдвиг) между интерференционной картиной и решеткой ГОЭ, а также запись шумовых решеток. Перекачки, вызванные этими причинами, разделены на три типа: энергоразностные перекачки с интенсивностями, равными второму слагаемому в выражениях (1),

сдвиговые и шумовые с интенсивностями перекачек, равными третьему и четвертому слагаемым. При записи ГОЭ возникают все типы перекачек. Гася или усиливая друг друга, они создают общую картину обмена энергии между пучками.1

При умножении первого уравнения системы (1) на ij/do, второго уравнения - на r2/dr и сложении этих выражений, получается величина эффективности г|п шумовых решеток:

T1n=l-(i1Io+i2lr)/(Io+Ir), (2)

где i!tг ] /I„ci0, i2 =12ГгЛД - относительные интенсивности волн. '

На основании формулы (2) можно получить простой и удобный метод определения средней эффективности шумовых решеток. Удобство i

этого метода по сравнению с известными заключается в том, что нет необходимоеги перекрывать периодически один из записывающих пучков, чтобы измерить интенсивности дифрагировавшего и прошедшего света, а затем, исходя из этих данных, рассчитывать величину эффективности шумовых решеток. Также нет необходимости усложнять схему записи введением дополнительного непрерывно или периодически считывающего ГОЭ пучка, дополнительных фотоприемников и регистрирующих приборов. Найденные по формуле (2) значения эффективности шумовых решеюк Г],, согласуются со значениями, измеренными известными методами.

При подстановке в одно из выражений системы (1) вместо эффективности шумовых решеток г|п формулы (2) получаем выражение для величины рассогласования а в виде:

а = arcsin[(i,U-i2U - ^Ir2+^lo2)/2(^IJr(lo+Ir)(i|Io + ¡2^(1*+ Ir))1/2]. (3)

Если значение эффективности шумовых решеток Tin линейно зависит от эффективности rj, то подставляя ti„ = г)/с, где с - величина отношения сигнал/шум, в систему (1), получаем, что максимум относительной интенсивности i| достигается при значении эффективности ГОЭ

ц+ = 1/(1 + 1/сХ1 +р(1 + 1/с)), а минимум относительной интенсивности i2 получается при ,

= 1/(1 +р(1 + 1/с)), где р=1<Л - отношение интенсивностей.

Эффективность т|+. сдвинута в сторону меньших значений относительно эффективности т)_ в с/(с+1) раз.

В четвертом разделе рассматриваются условия температурной стабилизации интерференционных полос при записи локальных пропускающих и отражающих объемных решеток. В процессе экспозиции, в результате фотоиндуцированного An0f, An/, термоиндуцированного An,,', Anr' изменений среднего показателя преломления среды происходит непрерывное изменение углов распространения записывающих волн в среде, приводящее к смещению интерференционных полос относительно записываемой обьемной решетки. С другой стороны, фотоиндуцированное и термоиндуцированное изменение толщины среды AL/, Ab/, AL0l, ALr' приводит к смещению записываемой решетки ГОЭ относительно интерференционных полос, тем самым, обеспечивая возможность динамической стабилизации интерференционных полос при совпадении скоростей смещения решетки ГОЭ и интерференционных полос.

В случае несимметричной схемы записи, термостабилизация объемного пропускающего ГОЭ достигается при отсутствии во время экспозиции сдвига поверхности среды, являющейся плоскостью падения записывающих волн (ALf+AL'=0) и взаимной компенсации термоиндуцированного и фотоиндуцированного сдвига ГОЭ в плоскости ГОЭ. Сдвиг решетки ГОЭ и интерференционных полос вдоль оптической оси Oz (перпендикулярной поверхностям) при этом может быть различным. В параксиальной области углов распространения записывающих волн ©0, ©г термостабилизация имеет место при такой температуре, когда относительное изменение показателя преломления Дп/п равно относительному сдвигу решетки ГОЭ от начального положения вдоль оси Oz. В этом случае, для объемного пропускающего ГОЭ требуемая величина изменения температуры AT:

AT = (Anf/n - уг)/(а т - (dn/dT)/n),

где у2 - коэффициент фотоусадки среды вдоль оси Oz,

ат - коэффициент линейного температурного расширения, dn/dT - термооптический коэффициент среды.

Термостабилизация объемного отражающего ГОЭ достигается при температуре, когда термоиндуцированное изменение показателя преломления, толщины среды, соответствующие смещения интерференционных полос и решетки компенсируются их фотоиндуцированными изменениями.

При равенстве локальных интенсивностей записывающих волн, то есть при выполнении условия An0f + An0l = An/ + Anr' = An,

термостабюшзация имеет место при оптимальном выборе температуры и углов распространения локальных плоских волн, а также при выполнении условия: относительное изменение показателя преломления Ап/п в процессе записи совпадает по знаку, но меньше по абсолютной величине относительного изменения толщины среды (Az* + Az')/z. Для объемных отражающих и пропускающих решеток требуемое изменение температуры AT:

AT = - (Anf/n ± yzcos©ocos0r)/((dn/dT)/n ± а rcos©ocos0r). (4)

Показано, что запись отражающих ГОЭ необходимо производить при скользящих углах падения волн в среду. Изменением температуры ДТ в процессе записи объемной решетки можно пренебречь при условии: модуль изменения температуры намного меньше модуля выражения (4).

Проведены численные расчеты для голографической среды типа •

реоксан толщиной 3 мм, показывающие, что повышение температуры на два градуса во время экспозиции приводит к превышению термоиндуцированного изменения разности фаз записывающих волн над фотоиндуцированным изменением разности фаз для пропускающих решеток в 5,8 раза, для отражающих решеток - в 1,8 раза.

Заключение

Из характеристической функции объемного ГОЭ получены аналитические выражения, позволяющие рассчитать схемы восстановления объемного ГОЭ с неизотропной усадкой, записанного двумя цилиндрическими или двумя сферическими волнами. Выявлено, что в отличие от тонкого ГОЭ учет объемности приводит к двум выделенным схемам восстановления в одном порядке дифракции.

Впервые предложена зеркально-линзовая модель объемного ГОЭ, позволяющая определить положение сопряженных плоскостей с помощью одновременного использования формул тонкой линзы и сферическою зеркала. Эта зеркально-линзовая модель применима к глубокообъемным и псевдоглубоким ГОЭ и формирует одну пару сопряженных плоскостей, в отличие от известной линзовой и зеркальной модели тонкого ГОЭ, формирующих разные плоскости изображений одной плоскости предмета.

Впервые предложены графические правила построения плоскости предмета и плоскости изображения, заключающиеся в определении точки <,

пересечения двух прямых, каждая из которых проходит через один из фокусов зеркально-линзовой модели и через одну из двух точек объема ГОЭ, симметрично расположенных относительно оптической оси.

Получены аналитические выражения для расчета положений источников опорной и объектной волны при записи объемного осевого и внеосевого ГОЭ, с неизотропной усадкой. Установлено, что для объемных осевых ГОЭ может быть исправлена сферическая аберрация выбором

коэффициентов усадок, длин волн записи и восстановления.

Разработан метод определения средней дифракционной эффективности шумовых решеток для объемных динамических ГОЭ, записываемых двумя цилиндрическими или двумя сферическими волнами. Удобство метода заключается в том, что не требуется прерывать процесс записи для измерения эффективности ГОЭ, достаточно знать только изменения интенсивности прошедших волн. Разработан метод определения величины рассогласования интерференционных полос относительно решетки ГОЭ, учитывающий шумы рассеяния.

Показано, что возникающая разность фаз между записывающими объемный ГОЭ волнами из-за изменения температуры топографической среды позволяет скомпенсировать фотоиндуцированное изменение разности фаз этих волн. Сформулированы условия термостабилизации интерференционных полос в динамической голографической среде, позволяющие определить оптимальные температурные режимы записи.

IIa основе объемных ГОЭ разработаны устройства: топографический нивелир, топографический спектроуказатель, топографический датчик перемещений.

Использование объемного ГОЭ позволяет упростить оптические сис1емы, уменьшить габариты, увеличить светопропускание, а для годографического датчика перемещений увеличить точность измерений за счет многократной дифракции.

Список основных работ, опубликованных по теме диссертаций.

1. Батомункуев Ю.Ц., Мещеряков H.A. Расчет схемы записи цилиндрическими волнами объемного внеосевого годографического оптического элемента // Автометрия - 1999. - № 4. - С. 33-38.

2. Батомункуев Ю.Ц., Мещеряков H.A. Стабилизация интерференционных полос при записи объемной голограммы в реальном времени //Автометрия. - 2000. - № 1. - С. 50-56.

3. Батомункуев Ю. Ц. Особенности расчета схем записи объемных осевых голо1рафических оптических элементов с неизотропной усадкой //Автометрия - 2002. - № 2 - С. 108-114.

4. Баюмункуев Ю. Ц. Особенности перекачек энергии при записи объемного ГОЭ в динамической среде // Мат. Междун. конф. "Соврем, проблемы геодезии и оптики". Часть 2. - Новосибирск, 2003. - С. 219-221.

5. Батомункуев Ю. Ц. Построение сопряженных плоскостей внеосевого объемного голографического оптического элемента // Мат. Междун. конф. " Соврем, проблемы геодезии и оптики". Часть 2. -Новосибирск, 2003. - С. 222-224.

6. Батомункуев Ю. Ц. Метод определения дифракционной эффективности шумовых решеток и величины рассогласования

интерференционной картины при записи динамического объемного ГОЭ //Мат. Междун. конф. "Соврем, проблемы геодезии и оптики". Часть 2. -Новосибирск, 2003. - С. 225-227.

7. Батомункуев Ю. Ц. Особенности аберраций объемного осевого ГОЭ // Мат. Междун. конф. "Соврем, проблемы геодезии и оптики". Часть 2. - Новосибирск, 2003. - С. 227-230.

8. Батомункуев Ю. Ц. Определение наклона и искривления интерференционных полос при записи объемного динамического ГОЭ //Мат. Междун. конф. "Соврем, проблемы геодезии и оптики". Часть 2. -Новосибирск, 2003. - С. 230-232.

9. Батомункуев Ю. Ц., Мещеряков Н. А. Устройства на основе голографических оптических элементов: нивелир, спектроуказатель, датчик перемещений // Мат. Междун. конф. "Соврем, проблемы геодезии и оптики". Часть 3. - Новосибирск, 2003. - С. 3-5.

10. Батомункуев Ю.Ц., Мещеряков H.A. Формирование сопряженных плоскостей внеосевого объемного цилиндрического голографического оптического элемента // Автометрия. - 2003. - №2. -С. 23-29.

11. Батомункуев Ю.Ц., Мещеряков H.A. Метод измерения отношения сигнала к шуму рассеяния голографического оптического элемента из реоксана //Автометрия. - 2003. - № 2. - С. 30-35.

i 1 f

Г)

I »

П j

»-2286

РНБ Русский фонд

2004-4 23923

Содержание диссертации автор исследовательской работы: кандидата технических наук, Батомункуев, Юрий Цыдыпович

1 Аналитический обзор

1.1 Основные критерии классификации голограмм

1.2 Методы расчета голографических оптических элементов

1.3 Расчет схемы записи тонкого голографического оптического элемента

1.4 Дифракционная эффективность тонкого голографического оптического элемента

1.5 Объемные голографические оптические элементы

1.6 Динамические голографические среды

1.7 Особенности записи динамических голограмм

1.8 Основные практические применения голографических оптических элементов

Введение диссертация по физике, на тему "Разработка и расчет объемных голографических оптических элементов"

Диссертация посвящена разработке и расчету объемных голографических оптических элементов, исследованию особенностей записи и восстановления этих элементов.

Для расчетов ГОЭ с помощью существующих компьютерных программ необходима исходная модель записывающих волн. Расчет схемы записи объемного ГОЭ отличается от расчета схемы записи тонкого ГОЭ, так как требуется учитывать объемность среды и особенности объемных сред. На начальной стадии практическое применение объемных ГОЭ ограничивалось использованием их в комбинации с традиционными оптическими элементами. Но с улучшением характеристик голографических элементов применение их в качестве важных, но все же вспомогательных элементов, заменяется тенденцией разработки оптических систем, основанных только на использовании одних ГОЭ. В связи с этим для ГОЭ требуется не только ^ высокая эффективность и малые аберрации, но и низкий уровень шумов рассеяния.

Указанные обстоятельства делают актуальной задачу расчета схем записи и восстановления объемных голографических оптических элементов с учетом особенностей голографических сред, разработки метода контроля уровня шумов во время их записи, изучения особенностей регистрации в динамических голографических средах. Актуальной остается задача разработки новых объемных ГОЭ и на их основе - оптических приборов и устройств.

Цель работы - разработка и расчет объемных голографических оптических элементов, исследование особенностей схем их записи и восстановления.

Основные задачи

1. Анализ современного состояния модельных представлений голографических оптических элементов, анализ существующих методов расчета схем записи и восстановления, анализ особенностей записи ф, динамических голографических оптических элементов, перспектив их создания и применения.

2. Расчет схем записи и восстановления осевых и внеосевых объемных голографических оптических элементов с учетом объемности среды, изменения показателя преломления и неизотропной усадки среды.

3. Разработка метода определения средней дифракционной эффективности шумовых решеток и определение величины рассогласования интерференционной картины относительно записываемого динамического ГОЭ.

4. Расчет условий термостабилизации интерференционных полос в объеме динамической светочувствительной среды в процессе экспозиции ГОЭ.

5. Разработка оптических схем оптических и спектральных устройств на основе применения объемных голографических оптических элементов.

Методика исследования. Исследования, выполненные в диссертации, проводились на основе общего метода расчета ГОЭ - метода ф характеристической функции, общих принципах и методах записи и восстановления голограмм. В работе используются: теория геометрической оптики, теория волновой оптики, кинематическая теория голограмм, теория связанных волн.

Научная новизна:

1) установлено, что формирование сопряженных плоскостей объемного ГОЭ происходит одновременно в соответствии с формулами тонкой линзы и сферического зеркала; предложена зеркально-линзовая модель объемного, глубокообъемного и псевдоглубокого ГОЭ; указаны отличия этой модели от зеркальной и линзовой модели тонкого ГОЭ;

2) показано, что положение плоскости предмета или изображения объемного, глубокообъемного и псевдоглубокого ГОЭ графически задается точкой пересечения двух прямых, проходящих через две симметричные точки среды ГОЭ, и фокусы зеркально-линзовой модели;

3) на основании исследований записи осевых объемных ГОЭ предложены условия выбора значений коэффициентов усадок, длин волн записи и восстановления для исправления сферической аберрации объемного пропускающего осевого ГОЭ при любом заданном линейном увеличении; показано, что для отражающего объемного осевого ГОЭ сферическая аберрация может быть исправлена для отрицательных линейных увеличений;

4) показано существенное различие между схемами записи объемного отражающего ГОЭ и тонкого отражательного ГОЭ, имеющих одинаковую схему восстановления;

5) предложены условия термостабилизации интерференционных полос в объеме голографической среды, достигаемые выбором оптимальной температуры среды во время записи;

6) разработан метод измерения дифракционной эффективности шумовых решеток объемного ГОЭ в процессе записи, позволяющий записывать ГОЭ с допустимым уровнем шумов рассеяния;

7) разработан метод определения величины рассогласования интерференционной картины относительно записываемого ГОЭ, учитывающий шумы рассеяния.

Практическая ценность работы:

Защищаемые положения

На защиту выносятся следующие положения:

2) правила графического определения положений сопряженных плоскостей объемного ГОЭ, заключающиеся в определении точки пересечения двух прямых, одна из которых проводится через фокус зеркально-линзовой модели и произвольную точку объема ГОЭ, вторая проводится через другой фокус и точку, симметричную относительно оптической оси к выбранной произвольной точке;

4) условия стабилизации интерференционных полос в объеме голографической среды в процессе экспозиции динамических объемных ГОЭ, получаемые выбором температуры среды, при которой происходит взаимная компенсация фотоиндуцированного и термоиндуцированного рассогласования интерференционной картины относительно записываемого ГОЭ;

Реализация результатов работы. Результаты диссертационной работы внедрены и используются в Сибирской государственной геодезической академии, что потверждается актами, представленными в приложении диссертации.

1) Всесоюзном семинаре "Автоматизация проектирования оптических систем ". Москва. 1988 г.;

2) Всесоюзном семинаре по голографии. Гродно. 1989 г.;

3) Всесоюзном совещании-семинаре по прикладной голографии. Тбилиси. 1989 г.;

4) Всесоюзном семинаре по голографии. Барнаул. 1991 г.;

5) Международной конференции "Сферы применения CPS -технологий". Новосибирск. 1995 г.;

6) Международных конференциях "Современные проблемы геодезии и оптики". Новосибирск. 1998., 2003 г.;

Публикации. По теме диссертации опубликовано 12 работ, в том числе авторское свидетельство на изобретение и 11 статей.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, четырех разделов, заключения, приложения и библиографии. Общий объем диссертации 184 страниц.

Заключение диссертации по теме "Оптика"

Заключение

1. Из характеристической функции объемного ГОЭ получены аналитические выражения, позволяющие рассчитать с учетом объемности голографической среды схемы восстановления. ГОЭ записывается в среде с неизотропной усадкой двумя цилиндрическими или двумя сферическими волнами. Выявлено, что в отличие от тонких ГОЭ учет объемности приводит в каждом порядке дифракции к двум схемам восстановления с одинаковым расположением сопряженных плоскостей. Получено, что для объемного осевого пропускающего ГОЭ обратные расстояния до источников волн в схеме восстановления прямо пропорциональны отношению длин волн в среде и обратно пропорциональны коэффициенту усадки по толщине среды ГОЭ. Для объемного осевого отражающего ГОЭ зависимость расстояния до источников волн в схеме записи от коэффициента усадки по толщине и отношения длин волн в среде одинакова.

2. Показано, что объемный ГОЭ может быть представлен в виде зеркально-линзовой модели, обладающей одновременно свойствами тонкой линзы и отражающего сферического зеркала. Для пропускающего ГОЭ отношение фокусных расстояний линзы и зеркала модели равно параметру Р0, для отражающего ГОЭ отношение фокусных расстояний зеркала и линзы модели равно параметру (30. Зеркально-линзовая модель объемного ГОЭ формирует одну пару сопряженных плоскостей, отличаясь этим от линзовой и зеркальной модели тонкого ГОЭ, формирующих разные плоскости изображений соответствующих одной плоскости предмета. Зеркально-линзовая модель позволяет выявить действительное или мнимое изображение формируется ГОЭ, так как величина и знак вводимых в этой модели параметров Р0 и показывает - сходящимися или расходящимися являются восстанавливающая и восстановленная волны ГОЭ.

3. Предложены простые графические правила построения сопряженных плоскостей объемного ГОЭ, заключающиеся в определении точки пересечения двух прямых, одна из которых проводится через фокус зеркально-линзовой модели и произвольную точку объема ГОЭ, вторая проводится через другой фокус и точку, симметричную относительно оптической оси к выбранной произвольной точке. Плоскость, перпендикулярная оптической оси и проходящая через точку пересечения, является одной из сопряженных плоскостей. Положение второй плоскости находится с помощью известных правил геометрической оптики. Фокусные расстояния зеркально-линзовой модели определяются заданными значениями параметров среды и схемы записи.

4. Получены аналитические выражения, позволяющие рассчитать коэффициенты линейного и продольного увеличения объемного осевого и внеосевого ГОЭ. Показано, что характер зависимости коэффициента увеличения объемного осевого пропускающего ГОЭ от отношения длин волн в среде, коэффициента усадки по толщине и квадрата обратной величины коэффициента усадки в плоскости ГОЭ одинаковый. Для объемного осевого отражающего ГОЭ показано, что коэффициент увеличения зависит от отношения коэффициентов усадок в плоскости и по толщине ГОЭ.

5. Получены аналитические выражения для расчета дисперсии объемного осевого и внеосевого ГОЭ. Показано, что пространственная дисперсия объемного осевого ГОЭ в два раза меньше пространственной дисперсии тонкого ГОЭ, записанного в той же схеме, что и объемный ГОЭ. Угловая дисперсия объемного внеосевого пропускающего ГОЭ меньше угловой дисперсии тонкого внеосевого ГОЭ за исключением случая с симметричными углами. Угловая дисперсия объемного отражающего внеосевого ГОЭ обратно пропорциональна угловой дисперсии объемного пропускающего ГОЭ, имеющего такой же угол распространения восстанавливающей волны и противоположное направление восстановленной волны.

6. Получены аналитические выражения для расчета объемных голографических аберраций осевых и внеосевых ГОЭ. Показано, что каждый из типов аберраций складывается из двух компонентов: аберраций тонкого ГОЭ и объемных аберраций, пропорциональных толщине ГОЭ. Осевые аберрации объемного внеосевого ГОЭ отличаются от полевых аберраций объемного осевого ГОЭ на косинус угла наклона оптической оси к поверхности ГОЭ. Хроматические аберрации положения и увеличения объемного ГОЭ обратно пропорциональны толщине, причем для объемного осевого отражающего ГОЭ в первом приближении не зависят от поперечных размеров ГОЭ.

7. Из характеристической функции объемного осевого и внеосевого ГОЭ получены аналитические выражения, позволяющие рассчитать с учетом объемности голографической среды угловые и пространственные координаты источников записывающих цилиндрических и сферических волн. Показано, что эти выражения могут быть получены из зеркально-линзовой модели объемного ГОЭ. Отмечено, что для объемного осевого и внеосевого ГОЭ, записываемых в среде с неизотропной усадкой, требуются опорная и объектная волны с астигматической аберрацией первого порядка. В общем случае объемного внеосевого ГОЭ восстанавливающая и восстановленная волны обладают астигматизмом. Получены выражения, позволяющие рассчитать допуски на угловые и пространственные координаты источников волн схемы записи. Результаты расчетов допусков на координаты источников волн в схеме записи сравнимы с допусками на угловые и пространственные координаты источников схемы восстановления ГОЭ.

8. Установлено, что для объемных осевых пропускающих ГОЭ выбором значений коэффициентов усадок, длин волн записи и восстановления может быть исправлена сферическая аберрация при заданном линейном увеличении. Показано, что если отношение коэффициента усадки в плоскости ГОЭ меньше отношения длин волн в среде, то для любых увеличений требуется среда с коэффициентом усадки по толщине меньше коэффициента усадки в плоскости ГОЭ. Для объемного осевого отражающего ГОЭ с линейным увеличением от минус четырех до минус одной четвертой требуется среда с коэффициентом усадки по толщине превышающим коэффициент усадки в плоскости ГОЭ не более чем в 1,4 раза.

9. На основе разработанных объемных ГОЭ предложены устройства: голографический нивелир, голографический спектроуказатель, голографический датчик перемещений. Использование объемного ГОЭ позволяет упростить оптические системы, уменьшить габариты при одновременном увеличении точности измерений. Показано, что для голографического нивелира и голографического спектроуказателя требуется объемный ГОЭ записанный астигматическими опорной и объектной волнами. Получено, что для голографического датчика оптимальной является объемная или рельефная решетка с эффективностью 50 процентов.

10. Для объемных ГОЭ, записываемых двумя цилиндрическими или двумя сферическими волнами, выделены три типа перекачек энергии в прошедших пучках: возникающие при разности интенсивностей записывающих волн, возникшие из-за сдвига интерференционной картины относительно решетки ГОЭ и вызванные записью шумовых решеток. Получены условия максимального взаимного усиления и ослабления указанных типов перекачек. Показано, что сдвиговые перекачки - двунаправленные, а перекачки в шумы и возникающие при разности интенсивностей волн - однонаправленные.

11. Получены аналитические выражения, позволяющие определить среднюю дифракционную эффективность шумовых решеток и сдвиг интерференционных полос относительно ГОЭ. Рассчитанные этим методом значения эффективностей шумовых решеток совпадают с экспериментальными значениями. Делается вывод, что в начале записи перекачки энергии происходят в основном из-за сдвига между интерференционной картиной и решеткой ГОЭ, затем энергия волн перекачивается в шумы.

12. Показано, что при записи объемного ГОЭ в реальном времени возникающая дополнительная разность фаз между записывающими волнами из-за изменения температуры во время экспозиции позволяет скомпенсировать фотоиндуцированное изменение разности фаз этих же волн. Получены условия термостабилизации интерференционных полос в динамической голографической среде для пропускающих и отражающих решеток плоских волн, позволяющие определить оптимальные температурные режимы записи по известным физическим характеристикам среды (чувствительность Дп, относительная фотоусадка у, термооптический коэффициент с1п/с1Т, коэффициент линейного температурного расширения а,) и устанавливающие дополнительные требования к физическим характеристикам сред. Указаны условия, при которых изменением температуры в процессе экспозиции можно пренебречь. Проведены численные расчеты для голографической среды типа реоксан толщиной 3 мм, показывающие, что повышение температуры на 2 градуса приводит к превышению термоиндуцированного изменения разности фаз записывающих волн над фотоиндуцированным изменением разности фаз для пропускающих решеток в 5,8 раза, для отражающих решеток - в 1,8 раза.

Список источников диссертации и автореферата по физике, кандидата технических наук, Батомункуев, Юрий Цыдыпович, Новосибирск

1. Gabor D. A new microscopic prinsiple // Nature - 1948 - V. 161, №4093. -P. 777-778.

2. Gabor D. Microscopy by reconstructed wave fronts // Proc. Roy. Soc. -1949.-V. 197A, № 1051.-P. 454^87.

3. ДенисюкЮ. H. Об отображении оптических свойств объекта в волновом поле рассеянного им излучения // Опт. и спектр 1963. -Т. 15, № 4-С. 522-532.

4. Rogers G.L. Experiments in diffraction microscopy // Prog. Roy. Soc-1952.-V. 63A.-P. 193.

5. Налимов И.П. Применения голографии // Введение в когерентную оптику и голографию / Строук Дж. М.: Мир, 1967. - С. 302-342.

6. Островский Ю.Н. Голография и ее применения. JL: Наука, 1973. —111с.

7. Leith E.N., Upatnieks J. Reconstructed wave fronts and communication theory // JOSA.- 1962.- V. 52, № 10 P. 1123-1130.

8. Denisyuk Y.N. 3-Dimensional and pseudodeep holograms // JOSA.- 1992— V. 9, №7.-P. 1141-1147.

9. Klein W.R. The theoretical effecient of Braggs schems // Prog. IEEE. -1966,- V. 54.-P. 803.

10. Зельдович Б.Я., ШкуновВ.В., Яковлева Т.В. Расчет шумов и количественное обоснование модовой теории объемных голограмм. Препринт ФИАН. -1979. - № 26.

11. П.КольерР., Беркхарт К., Лин Л. Оптическая голография. М.: Мир, 1973.-686 с.

12. Оптическая голография / Под ред. КолфилдаГ. М.: Мир. - 1982733с.

13. Jordan J. A., HirschP.M., LesemL.B., Von Rooy D.L. Kinoform lenses //Appl. Opt. 1970.-V.9, № 8.-P. 1883-1887.

14. Слюсарев Г.Г. Оптические системы с фазовыми слоями // ДАН СССР. -1957.-Вып. 113,- С. 780-783.

15. Киноформы: технологии, новые элементы и оптические системы /Коронкевич В.П., Корольков В.П., Полещук А. Г., и др. //Автометрия—1989-№ 3 С.95-102.

16. ClubeF., GrayS., Struchen D., Tisserand J.C., Malfoy S., Darbellay Y. Holographie microlithography // Opt. Engeneer. -1995 -V. 34, № 9.- P. 27242730.

17. Appl. Opt. -1969. -V.8, № 5. P. 963-966.

18. Дашков Г.И., Суханов В.И. Использование дисперсной фоторефракции, обусловленной процессами с участием триплетных состояний, для регистрации фазовых трехмерных голограмм // Опт. и спектр. — 1978. — Т. 44, №5.-С. 1008-1018.

19. Оптическая голография с записью в трехмерных средах / Под ред. Ю.Н. Денисюка- Л., 1989. С. 3.

20. Labeyrie A., Flamand J. Spectrograph^ perfomance of holographically made diffraction gratings // Opt. commun. 1969. -V. 1, № 1.- P. 5-8.

21. Винецкий BJL, Кухтарев H.B., Одулов С.Г., Соскин М.С. Динамическая самодифракция когерентных световых пучков // УФН. 1979. -Т. 129, № 1.-С. 113-139.

22. Денисюк Ю.Н. Об отображающих свойствах бегущих волн интенсивности при записи динамических объемных голограмм // ЖТФ. -1974. -Т. 44.-С. 131.

23. Какичашвили Ш.В. Поляризационная голография // Вестн. АН СССР. # -1982.-№ 7.-С. 51-61.

24. Милер М. Голография (теория, эксперимент, применение). Л., -1979.-207 с.

25. Benton S.A. Hologram reconstructions with extended incoherent sources // JOSA. 1969.- V. 59, № 8. - P. 42^3.

26. Leith E.N., Upatnieks J. Wavefront reconstraction with diffused illumination and three-dimensional objects // JOSA. -1964. -V. 54. -P. 1895.

27. Комар В.Г., Серов О.Б. Изобразительная голография и голографический кинематограф М., 1987. - 286 с.

28. Островский Ю. И., Бутусов М. М., Островская Г.В. Голографическая интерферометрия. М., 1977. - 339 с.

29. Акаев А., Майоров С. А. Оптимальные соотношения между геометрическими параметрами голографического цифрового запоминающего устройства большой емкости // Квант, электр. —1975 — Т.2.- С. 693-702.

30. Пейсахсон И. В. Оптика спектральных приборов. Л., Р Машиностроение. -1975. - 311 с.

31. Мосягин Ю.С., СкроцкийГ.В. Голограмма как оптический элемент //Квант, электр. -1972. №3. - С. 3-13.

32. MaJ.A., Catanzaro В., FordJ.E., Fainman Y., Lee S.H. Photorefractive holographic lenses and applications for dynamic focusing and dynamic image shifting // JOSA -1994. V. 11, № 9.- P. 2471-2480.

33. Fimia A., Carretero L., Belendez A. Holographic optical-elements recorded on spherical surfaces with photopolymers // Appl. Opt. -1994-V. 33, № 17.-P. 3633-3634.

34. Суханов В.И. Трехмерные глубокие голограммы и материалы для их записи // Оптич. журн. -1994. -№ 1. С. 61-70.

35. Смирнова Т. М. Фотополимеры для голографии: термодинамическийаспект процесса топографической записи // Укр. физ. журн. 1999 - Т.44, № 1 .-С.93-108.

36. Тихонов Е. А., Смирнова Т. М. и др. Новые фотополимерные композиции для записи фазовых голограмм: механизм формирования, голографические и оптические характеристики // Высокоэффективные среды для записи информации-Л., 1988-С. 137-144.

37. Sazonov Yu. A., Shelkovnikov У. У., Pen Е. F., Gerasimova Т. N. Photopolymer material for recording reflection holograms by He-Ne and Kr lasers //Proc. SPIE 2000,- V.4149.-P. 100-106.

38. Суханов В.И., ХазоваМ.В., Шелехов H.C., и др. Объемные фазовые голограммы в светочувствительных системах с капиллярной структурой //Оптическая голография с записью в трехмерных средах. -Л., 1989. С. 86-104.

39. Гульназаров Э. С., Смирнова Т. М., Тихонов Е. А. О механизме записи голограмм на жидких фотополимеризующихся составах // Опт. и спектр. 1989. - Т.67, вып. 1.- С.175-179.

40. Константинова А. В., Пен Е. Ф., Синюков А. М., Шелковников В.В. Оптическое усиление в фотополимерном материале // Автометрия. 1993. -№4. -С. 31-36.

41. Вычислительная оптика. Справочник./ Под ред. Русинова М.М. -Л., 1984.-423 с.

42. Борн М., Вольф Э. Основы оптики. -М., 1973. 719 с.

43. Родионов С.А. Автоматизация проектирования оптических систем. Л.: Машиностроение, 1982. 270 сг

44. Пейсахсон И.В., Ефимов В.А. Расчет хода лучей в произвольной оптической системе с помощью ЭВМ // ОМП- 1970. -№ 12. С.21-28.

45. Offner A. Ray tracing through a holografic sistem // JOS A. -1966. У.56, № 11.-P. 1509-1512.

46. Latta J. N. Computer based analisis of holography using ray trasing //Appl. Opt. - 1971. -У. 10.-P. 2698.

47. Ган M.A. Теория и методы расчета голограммных и киноформных оптических элементов. -Л., ГОИ. 1984. - 140 с.

48. Верхотуров О. П. Введение в вычислительную оптику. Новосибирк, 1998,-272 с.

49. Rogers G.L. Gabor diffraction microscopy the hologram as a generalized zone-plate // Nature. -1950.- V.166.- P. 237.

50. Ган M.A. Аберрации третьего порядка и основные параметры осесимметричных топографических элементов // Опт. и спектр. 1979. — Т. 47. -Вып.4. - С. 759-763.

51. Бобров С. Т., Грейсух Г. И., Прохоров М. А., Туркевич Ю. Г., Шитов В. Г. Монохроматические аберрации третьего порядка осевых топографических линз // Опт. и спектр. 1979. - Т. 46. Вып. 1. - С. 153-157.

52. Meier R.W. Magnification and third-order aberration in holography // JOSA. -1965. -V. 55. P. 987.

53. Champagne E. В. Nonparaxial imaging, magnification and aberration properties in holography//JOSA.-1967.-V. 57.-P. 51.

54. MehtaP.S. Fifth-order aberrations in in-line holograms // Opt. Acta. -1974. -V. 21, № 12. -P. 1005-1008.

55. Mehta P.C., Rao K., Syam Sunder, Hradaynath R. Higher order aberrations in hologaphic lenses // Appl. Opt. -1982. -V. 21, № 24. -P. 4553-4558.

56. WinickK. Disigning efficient aberration free holografic lenses in the presence of a construction - reconstruction wavelength shift // JOSA. -1982.- V.72, № l.-P. 143.

57. Вьено Ж.-Ш., Смигильский П., Руайе А. Оптическая голография. Развитие и применение. -М.: Мир. 1973. -212 с.

58. Sweatt W. С. Discribing holographic optical elements as lenses //JOSA-1977.- V.67, № 6. P. 803-806.

59. Корешев С. H., Ратушный В. П. Полифункциональность рельефно-фазовых отражательных голограммных оптических элементов //Опт. журн. -2001,-№ 12.-С. 28-32.

60. Мустафин К.С. Аберрации тонких голограмм, изготовленных на сферической подложке // Опт. и спектр 1974 - Т. 37. - С. 1158-1162.

61. Пейсахсон И. В., Левандовская JI. Е. Аберрации вогнутой голограммной дифракционной решетки, записываемой во встречных пучках //Опт. и спектр. 1989.-Т.66, вып. 5.- С. 1134-1137.

62. Павлычева Н.К. Расчет спектрографа с плоским полем на основе голографической решетки // ОМП. -1979.- № 7. С. 15-19.

63. Nazmeev М.М., Pavlycheva N.K. New generation spectrographs. //Opt. Engeneer. -1994.- V. 33, № 8.- P. 2777-2782.

64. Грейсух Г.И., Степанов C.A. Голографическое формирование зонной структуры дифракционных линз с заданными оптическими характеристиками //Голографические оптические элементы и системы. -С-Пб., 1994. С. 98-103.

65. Staebler D.L., Amodei J.J. Coupled wave analysis of holografic storage in LiNb03 // J. Appl. Phys. -1972. -V. 43, № 3. P. 1042-1049.

66. Kogelnik H. Coupled wave theory for thick hologram gratings // The Bell Syst. Techn. J. -1969. -V.48, № 9. P. 2909-2947.

67. Денисюк Ю.Н. Некоторые проблемы и перспективы голографии в трехмерных средах // Оптическая голография. Под ред. Г. Колфилда. -М., 1982. -С. 691-729.

68. Гудмен Дж. Введение в фурье оптику М.: Мир, 1970 - 364 с.

69. Upatnieks J., Van der Lugt A., Leith E. Correction of lens aberrations by means of holograms // Appl. Opt. 1966. -V. 5, № 4. - P. 589-593.

70. Денисюк Ю. H., Соскин С. И. Голографическая коррекция деформационных аберраций главного зеркала телескопа // Опт. и спектр. -1971. -Т. 31, вып. 6. -С. 992-999.

71. Соскин С. И., Денисюк Ю. Н. Голографическое исправление аберраций оптической системы, обусловленных деформацией главного зеркала// Опт. и спектр. -1972. -Т. 33, вып. 5. С. 994-995.

72. ГанМ.А. Моделирование на ЭВМ голографической коррекции аберраций оптических систем // Опт. и спектр. -1976. -Т. 41, № 4 С. 652-659.

73. Forshow M.R.B. The imaging properties and aberrations of thick transmission holograms // Opt. Acta. -1973. -V. 20, № 9. P. 669-686.

74. Михайлов И.А. Геометрический анализ толстых голограмм // Опт. и спектр. -1985. -№3. С. 612-617.

75. Сидорович И.Г. Теория преобразования световых полей трехмерными фозовыми голограммами // Оптическая голография и ее применение. Л., 1977.-С. 4-12.

76. SymsR. A., Solymar L. The effect of angular selectivity on the monochromatic imaging performence of volume holografic lenses // Opt. Acta. 1983.-V.30,№ 9.-P. 1303-1318.

77. Shankoff T.A. Phase holograms in dichromated gelatin // Appl. Opt. -1968.-V.7, №10.-P. 2101-2105.

78. Brandes R. Cr., Francois E. E., Shankoff T.A. Preparation of dichromated * gelatin films for holography // Appl. Opt. -1969. -V.8, №11.- P.2346-2348.

79. Петров М.П., Степанов С.И., Хоменко А.В. Фоточувствительные электрооптические среды в голографии и оптической обработке информации. -Л.: Наука, 1983.-270 с.

80. Carre G., Lougnot D. J. Photopolymers for holographic recoding: from standart to self-processing materials //Journ. phys. sec. -1993. -V. 3, № 7. P. 14451460.

81. Корсаков B.B., Наливайко В.И., Пен Е.Ф., Ремесник В.Г., Цукерман В.Г. К вопросу о реверсивной записи голограмм в халькогенидных пленках // Регистрирующие среды для голографии. Д., 1975. — С. 143-147.

82. Booth B.L. Photopolymer material for holography //Appl. Opt. 1975. -V. 14, №3,-P. 593-601.

83. Tomlinson W.J., Chandross E.A., Weber H.P. Multicomponent photopolimer system for volume phase holograms and grating devies // Appl. Opt. -1976.-V. 15, №2.-P. 534-601.Ш

84. Bartolini R.A., Bloom A., Weakliem H.A. Volume holographic recording characteristics of an organic medium//Appl. Opt. 1976. -V. 15, №5. - P. 1261.

85. Корзинин Ю.Л., Суханов В.И. Комплексная передаточная функция, шумовые и энергетические характеристики голограмм диффузного объекта на реоксане // Оптическая голография с записью в трехмерных средах. Л., 1989. -С. 5-14.

86. Сандер Е. А., Суханов В. И., Шойдин С. А. Исследованиеголографической записи двоичной информации в объемной регистрирующей среде реоксан // Оптическая голография Л., 1983. - С.77-89.

87. Вениаминов А.В., Гончаров В.Ф., Попов А.П. Полимеры реоксан в условиях когерентной засветки // Оптическая голография с записью в трехмерных средах. Д., 1989. - С. 79-85.

88. Суханов В.И., АщеуловЮ.В., Петников А.Е. Исследование стабильности голографических решеток на реоксане // Письма в ЖТФ.- 1985. -Т. 11, № 19.-С. 1175-1177.

89. Суханов В.И., Дашков Г.И., Петников А. Е., АщеуловЮ.В. Трехмерная голограмма на реоксане как узкополосный спектральный селектор //Письма в ЖТФ. -1984. -Т. 10, № 15.-С. 925-928.

90. Попов А. П., Гончаров В. Ф., Вениаминов А. В., Любимцев В. А. Высокоэффективные узкополосные спектральные селекторы // Опт. и спектр. -1989 Т.66, № 1. - С. 3-4.

91. Kovalenko Е., Sharangovich S., ZelenskayaT. Recording and amplification of holograms in photorefractive polymers // Sintetic metals. —1996. -V. 83, №3.-P. 293-300.

92. RheeU.S., Caulfield H.J., Shamir J., Vikram C.S., Mirsalehi M.M. Characteristics of the du-Pont photopolymer for angularly multiplexed page-oriented holographic memories//Opt. Engineer.-1993.-V. 32, № 8.-P. 1839-1847.

93. Volodin B.L., Sandalphon MeerholzK., Kippelen В., Kukhtarev N.V., Peyghambarian N. Highly efficient photorefractive polymers for dynamic holography // Opt. Engineer. -1995. V. 34, № 8. - P. 2213-2223.

94. Акаев А.А., Жумалиев K.M., Сагымбаев А.А. и др. Динамика образования голограмм в фотополимеризующейся среде // Оптич. журн.- 1998. -№ 4. С. Ъ1-42.

95. Андреева О.В., Бандюк О.В., Парамонов А.А., Черкасов А.С. и др. Объемные пропускающие голограммы в полимерной среде с фенантренхиноном // Оптич. журн. 2000. -№ 12 — С.27-33.

96. Смирнова Т.М., Сарбаев Т.А., Тихонов Е.А. Голографическая запись отражательных решеток на фотополимеризующемся композите в реальном времени // Квант, электр. 1994. - Вып. 21, № 4. - С. 373-374.

97. Одулов С.Г., Соскин М.С. Запись фазовых голограмм в полупроводниковых кристаллах // Мат. шестой Всесоюз. шк. по голографии. -Л., 1974.-С. 531-557.

98. СтурманБ.И., Фридкин В.М. Фотогальванический эффект в средах без центра симметрии и родственные им явления. -М.: Наука, 1992.-340 с.

99. Марков В.Б., Одулов С.Г., Соскин М.С. Запись фазовых голограмм в кристаллах ниобата лития // Регистрирующие среды для голографии. Л., 1975. -С. 127-134.

100. Балабаер К.Г., Марков В.Г., Кухтарев И.В. и др. Преобразование фаз и интенсивностей световых пучков при записи динамических решеток в кристаллах LiNb03 // Журн. техн. физ. -1980. -Т. 50, № 12. С. 2560-2566.

101. Суханов В.И., Петников А.Е., Ащеулов Ю. В. Запись голограмм во встречных пучках на органическом материале реоксан // Оптическая голография. -Л., 1983. С. 56-64.

102. Мамаев A.B., Шкунов В.В. Условия статической записи трехмерных голограмм в динамических с редах // Оптическая голография с записью в трёхмерных средах.-Л., 1989.-С. 56-61.

103. Зельдович Б.Я., Ильиных П.Н., Нестеркин О.П. Запись статической голограммы движущейся интерференционной картиной в фоторефрактивных кристаллах // ЖЭТФ. 1990. - Вып. 98, № з. с. 861-869.

104. Герасимов Ф.М., Яковлев Э.А. Дифракционные решетки //Современные тенденции в технике спектроскопии. -Новосибирск, 1982. — С.24-94.

105. Пейсахсон И.В. Применение вогнутых дифракционных решеток в спектральных приборах // Современные тенденции в технике спектроскопии. -Новосибирск, 1982. С. 94-125.

106. Grange R., Läget M. Holographie diffraction gratings generated by 1» aberrated wave fronts application to a high-resolution far-ultraviolet spectrograph //

107. Appl. Opt. 1991. -V. 30, № 25. - P. 3598-3603.

108. Cash W. Far-ultraviolet spectrographs the impact of holographic grating design // Appl. Opt. -1995. -V. 34, № 13. -P. 2241-2246.

109. Батомункуев Ю.Ц., Шойдин C.A., Суханов В.И. О возможности создания визуального спектроуказателя светящихся тел на основе объемной голографической решетки // Тез. докл. семин. по голографии — Барнаул. -1991. -С. 33.

110. Агеев Л.А., Эль-Ашхаб Х.И. Плоский спектроскоп или голограмма сплошного спектра на основе самоорганизующихся ТЕ решеток // УФН. -1992.-Т. 162, №9.-С. 153-157.

111. АС № 387207. Устройство для измерения перемещений в двух координатах /Добырн В. В., Турухано Б. Я., Турухано Н. Заявл. 26.10.1971; Опубл. 21.05.1973. - Бюл. № 12.

112. Mclauly D.G., Sinpson C.B., Murbach W.I. Holografic optical element # for visual display application // Appl. Opt. -1973. -V.12, № 2. P. 232-236.

113. ГанМ.А., Тютчев M.B., Кузилин Ю.Е., Новосельский В.В., Павлов А.П. Голографическая система отображения информации для автомобиля // Оптич. журн. -1995. № 7. - С. 57-60.

114. Денисюк Ю.Н., Земцова Э.Г. Голография и ее применение в изобразительной технике // Мат. конфер. по внедрению в практику работы музеев достижений соврем, оптики. М.: Советское радио. 1975. - С. 31—36.

115. Стаселько Д. И., Смирнов А. Г., Денисюк Ю. Н. Получение высококачественных голограмм трехмерных объектов с помощью одномодовых рубиновых лазеров// Опт. и спектр. 1968.-Т. 25. -С.910-916.

116. Борыняк Л. А., Краснопевцев Е. А. Панорамная интерферометрия //Автометрия. 1999. - № 4. - С. 3-15.

117. Гибин И. С., Гофман М. А., Пен Е. Ф., Твердохлеб П. Е. Ассоциативная выборка информации в голограммных запоминающих устройствах //Автометрия. 1973. — № 12. - С. 46-56.

118. Акаев A.A., Жумалиев К. М., Гуревич С. Б., Гуревич Б.С., Сагымбаев А. А., Алымкулов С. А. Современное состояние исследований по голографическим запоминающим устройствам с трехмерным хранением информации // Оптич. журн. 1999. - Т. 66, № 12. - С. 78-83.

119. Микаэлян A. JL, Бобринев В. И., Аксельрод А. А., Наумов С. М., Коблова М. М., Засовин Э. А., Куштанин К. И., Харитонов В. В. Голографические запоминающие устройства с записью информации массивами // Квант, электр. -1971. -№ 1. С. 79-85.

120. Дмитриев А.Л., Иванов A.B. Голограммный элемент демультиплексора световодной системы связи // Опт. и спектр. -1987.-Т.62, №1. С. 149-156.

121. Takeya N., Matsuda К., Tanigawa Н., Barnes Т.Н. Holographic collimator lens with small F-number // Optik. 1991. -V. 88, № 2. - P. 38-45.

122. Habraken S., Renotte Y., Roose S., Stijns E., Lion Y., Design for polarizing holographic optical-elements // Appl. Opt. 1995.-V. 34, № 19.-P.3595-3602.

123. Shechter R., Reinhorns., Amitai Y., Friesem A.A. Planar holographic elements with uniform diffraction efficiency // Appl. Surf. Seien. 1996.-V. 106, №10.-P. 369-373.

124. Батомункуев Ю.Ц. Особенности расчета схем записи объемных осевых голографических оптических элементов с неизотропной усадкой //Автометрия 2002. - № 2,- С. 108-114.

125. Батомункуев Ю.Ц., Мещеряков H.A. Формирование сопряженных плоскостей внеосевого объемного цилиндрического голографического оптического элемента // Автометрия. 2003. - №2. - С. 23-29.

126. Батомункуев Ю.Ц. Построение сопряженных плоскостей внеосевого объемного голографического оптического элемента // Мат. Междун. конф. "Современные проблемы геодезии и оптики". Часть 2. Новосибирск, 2003 -С.222-224.

127. Батомункуев Ю. Ц. Особенности аберраций объемного осевого ГОЭ //Мат. Междун. конф. "Соврем, проблемы геодезии и оптики". Часть 2. -Новосибирск, 2003. С. 227-230.

128. ИО.Батомункуев Ю.Ц., Сандер Е.А., Шойдин С.А. Аберрации объемных голограмм // Мат. Всесоюз. семин. "Автоматизация проектирования оптических систем".-М., 1988.-С.101-112.

129. Батомункуев Ю. Ц., Шойдин С. А. К вопросу о минимизацииаберраций при синтезе голограммных оптических элементов: Тез. докл. Всесоюз. семин.-совещ. "Вопросы приклад, голографии". Тбилиси, 1989. — С. 35.

130. Батомункуев Ю.Ц., Шойдин С.А. Расчет аберраций фокусирующего элемента на основе глубокой трехмерной голограммы //Оптич. голография с записью в трехмерных средах. JL, 1989. - С. 49-56.

131. Батомункуев Ю.Ц., Мещеряков H.A. Расчет схемы записи цилиндрическими волнами объемного внеосевого голографического оптического элемента // Автометрия 1999. - № 4. - С. 33-38.

132. Батомункуев Ю.Ц. О возможности применения коллиматорных оптических систем для решения задач геодезии: Тез. докл. Междун. конф. "Сферы применения CPS технологий". -Новосибирск, 1995. С.98.

133. Батомункуев Ю.Ц., Мещеряков Н. А. Устройства на основе голографических оптических элементов: нивелир, спектроуказатель, датчик перемещений // Мат. Междун. конф. "Современные проблемы геодезии и оптики".Часть 3. Новосибирск, 2003- С. 3-5.

134. Голографический датчик перемещений / Ю. Ц. Батомункуев, Б.Н.Чуличкин, С. А. Шойдин, Ю. И. Ямщиков: Тез. Всесоюз. семин. по голографии. Гродно, 1989. - С. 36.

135. A.C. № 1562686. Устройство для измерения линейных перемещений / С.А. Шойдин, Е.А. Сандер, Ю.Ц. Батомункуев и др. Заявл. 21.07.1988; Опубл. 7.05.90. - Бюл. № 17.

136. Богомолов Е. Н., Ведерников В. Н., Вертопрахов В. В., Кирьянов В.П., Кривенков Б. Е., Чугуй Ю. В. Оптикоэлектронная система измерения размеров движущихся объектов на основе рассеяния световых волн // Автометрия. 1981.-№ 1.-С. 55-63.

137. Богомолов Е. Н., Василец Н. В., Спектор Б. И., Шульженко С. Ф., Щербаченко А. М., Чугуй Ю. В., Юношев В. П. Двух канальный оптико-электронный измеритель геометрических параметров движущихся изделий "Контур 3" // Автометрия. - 1989. - № 5. - С. 73-83.

138. Батомункуев Ю. Ц. Особенности перекачек энергии при записи объемного ГОЭ в динамической среде // Мат. Междун. конф. "Соврем, проблемы геодезии и оптики". Часть 2. Новосибирск, 2003. - С. 219-221.

139. Батомункуев Ю.Ц., Мещеряков H.A. Метод измерения отношенияfc сигнала к шуму рассеяния топографического оптического элемента из реоксана //Автометрия. 2003. - № 2. - С. 30-35.

140. Батомункуев Ю. Ц. Определение наклона и искривления интерференционных полос при записи объемного динамического ГОЭ //Мат. Междун. конф. "Соврем, проблемы геодезии и оптики". Часть 2. -Новосибирск, 2003. С. 230-232.

141. Батомункуев Ю.Ц. О возможности стабилизации полос в светочувствительной среде: Тез. докл. научно-техн. конф. СГТА "Соврем, проблемы геодезии и оптики". Новосибирск, 1996. - С. 79.

142. Батомункуев Ю. Ц., Мещеряков Н. А. Стабилизация интерференционных полос при записи объемной голограммы в реальном времени // Автометрия. — 2000. -№ 1. С. 50—56.