Селективные свойства объемных голографических решеток в гиротропных средах тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.05 ВАК РФ

8 С. ПАР 1993

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ БЕЛОРУССКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

На правах рукописи

Егоров Николай Николаевич

СЕЛЕКТИВНЫЕ СВОЙСТВА ОБЪЕМНЫХ ГОЛОГРАФИЧЕСКИХ РЕШЕТОК В ГИРОТРОПНЫХ СРЕДАХ

01.04.05 - оптика

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата физико - математических наук

Минск, 1993 г.

Работа выполнена в Гомельском государственном университете имени Франциска Скорины и в Мозырском государственном педагогическом институте имени Н. К. Крупской

Научные руководители: академик АН РБ, профессор,

доктор физико-математических наук Бокуть Борис Васильевич, кандидат физико-математических наук Шепелевич Василий Васильевич

Официальные оппоненты: доктор физико-математических наук,

профессор Барковский Леонид Матвеевич; доктор физико-математических наук, ведущий научный сотрудник Белый Владимир Николаевич

Ведущая организация: Институт оптических проблем Академии наук Беларуси

Защита состоится "М " фбфмХЫ-Я ■■ 1993 г. в 14

часов на заседании специализированного совета К 056.03.01 по защите диссертаций на соискание ученой степени кандидата наук в Белоруском государственном университете (220050, г.Минск, проспект Ф.Скорины, 4)

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Белорусского государственного университета

Автореферат разослан .-УГ?1993 г.

Ученый секретарь специализированного совета кандидат физико-математических

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ДИССЕРТАЦИОННОИ РАБОТЫ

АКТУАЛЬНОСТЬ ТЕМЫ. Топографические методы записи, хранения и обработки информации находят все большее применение в науке и промышленности. Это стимулирует поиск и исследование сред для регистрации голограмм. В настоящее время уже найдено•множество подходящих регистрирующих сред, число которых непрерывно пополняется

В 1968 году Ф. Ченом и др. было предложено использовать для записи голограмм эффект "оптического повреждения" кристаллов. С тех пор ведется интенсивное теоретическое и экспериментальное исследование кристаллических регистрирующих сред для голографии, обладающих фоторефрактивным эффектом и позволявших записывать чисто фазовые голографические решетки.

Удачное сочетание фотопроводящих и электрооптических свойств фоторефрактивных электрооптических кристаллов типа силленита сделало их весьма перспективными для использования в системах записи, хранения и обработки информации. Однако оптическая активность этих кристаллов значительно затрудняет теоретический анализ процесса регистрации и воспроизведения записанной информации V. интерпретация получаемых экспериментальных результатов.

Для описания структуры формируемых в оптически активных регистрирующих средах голографических решеток и исследования процесса дифракции на них плоских электромагнитных волн, на основе общих ковариантных методов была разработана феноменологическая теория записи и считывания информации в таких средах. Было показано, что оптическая активность регистрирующей среды приводит не только к смещению экстремумов функции распределения интенсивности интерферирующих волн в пространстве, но существенно изменяются энергетические и поляризационные характеристики дифрагированного излучения. Без учета гиротропии можно неверно выбрать толщину регистрирующего слоя и не достичь максимума дифракционной эффективности голографической решетки.

Анализ предложенной Ю.Н.Денисюком трехмерной записи показал, что толстые голограммы могут обладать колоссальным, объе-

- 3 -

мом памяти (до 101£ бит/см3). В связи с этим чрезвычайно остро ставится вопрос о скорости и точности выборки записанной в кристаллах информации. Однако до сих пор не создана теория дифракции света на топографических решетках в гиротропных средах с учетом расстройки брэгговских условий. Учет брэхтовских условий синхронизма важен еще и потому, что часто запись оптической информации в кристаллах осуществляется на одной длине волны, а для недеструктивного считывания голограммы используют излучение другой длины волны.

ЦЕЛЬ РАБОТЫ. Основной целью настоящей работы является теоретическое исследование особенностей проявления селективных свойств статических фазовых топографических решеток в изотропных оптически активных средах и кубических гиротропных электрооптических фоторефрактивных пьезокристаллах, дать теоретическое обоснование наблюдавшегося экспериментально расщепления максимума дифракции света в гиротропных средах.

НАУЧНАЯ НОВИЗНА полученных результатов состоит в следующем:

- показано, что для описания процесса дифракции электромагнитных волн б гиротропных среда?: е большинстве практически важных е голографии ситуаций можно с успехом пользоваться хорошо разработанными методами теории возмущений;

- теоретически обосновано расщепление максимума дифракции света в гиротропной среде. Показано, что в зависимости от условий эксперимента е центральной части кривой селективности может наблюдаться как максимум, так и минимум, а е кристаллах

класса 23 при КII [110] возможно наблюдение обширного плато с почти постоянной дифракционной эффективностью;

- исследовано влияние оптической активности регистрирующей среды (как на стадии записи голографической решетки, так и при ее считывании) на снижениеинтенсивности света, дифрагированного под углом Брэгга по отношению к результату дифракции в не-гиротропной среде. При нарушении брэгговского синхронизма может происходить значительное Сдо трех раз) повышение дифракционной эффективности;

- получены соотношения симметрии выражений энергетических и поляризационных характеристик топографических решеток в кристаллах силленитов во внешнем электрическом поле. Показано, что одновременное изменение полярности прикладываемого напряжения и знаков расстройки брэгговских условий и эллиптичности считы-

- 4 -

вапщей световой волны не влияет на интенсивность дифрагирован ного излучения и его азимут, приводя лишь к изменение направления обхода эллипса поляризации. При этом ориентация большой оси эллипса поляризации считывающей волны относительно плоскости падения должна оставаться неизменной;

- изучено влияние ориентации вектора решетки на энергетические и поляризационные характеристики восстановленной световой волны. Показано, что традиционно используемые в топографической практике ориентации К СК11[110] и Ш001]) на С110)-срезе кристаллов силленит-типа не являются оптимальными в смысле достижения максимума дифракционной эффективности топографической решетки. Определены геометрии взаимодействия, позволяющие значительно оптимизировать дифракционный процесс в средах рассматриваемого класса.

ПРАКТИЧЕСКАЯ ЗНАЧИМОСТЬ. Результаты, полученные в диссертационной работе, могут быть использованы для анализа энергетических и поляризационных характеристик света, дифрагированного в изотропных оптически активных средах и кубических фотореф-рактивных электрооптических пьезокристаллах. Приведенные в диссертации аналитические соотношения позволят оптимизировать топографические устройства обработки оптической информации на базе гиротропных регистрирующих сред, г также выбрать соответствующее состояние поляризации считывающего света для достижения наибольшего отношения сигнал-шум на выходе голограммы.

Результаты работы используются в Томском институте автоматизированных систем управления и радиоэлектроники, в лаборатории кристаллооптики Института физики АН Республики Беларусь.

НА ЗАЩИТУ ВЫНОСЯТСЯ следующие основные положения:

- вывод системы уравнений связанных волн в анизотропной ги-ротропной среде на основе метода многих масштабов теории возмущений;

- результаты аналитического решения задачи о дифракции света на голографических решетках в изотропных оптически активных средах и кубических нецентросимметричных фоторефрактивнш: пьезокристаллах произвольного среза при расстройке брэгговских условий синхронизма;

- теоретический анализ влияния параметров регистрирующей среды и условий эксперимента на селективные свойства объемных голограмм в гиротропных средах;

- 5 -

- результаты изучения влияния внешнего электрического поля на энергетические и поляризационные характеристики голограмм в кристаллах типа силленита при ориентации вектора решетки

КИЕ 1103;

- аналитическое описание структуры и свойств интерференционного поля двух монохроматических световых волн с различными частотами в изотропных гиротропных средах.

- анализ динамики изменения селективных свойств топографических решеток при вращении вектора решетки на срезе кристалла силленита.

АПРОБАЦИЯ РАБОТЫ. Результаты исследований, приведенные в диссертации, докладывались на Всесоюзном семинаре по динамической голографии Сг.Киев, 1982 г.}, на седьмой Республиканской конференции молодых ученых по физике Сг.Могилев, 1952 г.), на Всесоюзном симпозиуме "Фотоанизотропные и фотогиротропные явления в конденсированных средах и поляризационная голография" Сг.Тбилиси, 1985 г.), на региональном научно-практическом семинаре "Голография в промышленности и научных исследованиях" Сг.Гродно, 1986 г.), на Всесоюзном симпозиуме "Векторная и трехмерная голография" Сг.Тбилиси, 1987 г.), на Всесоюзном семинаре "Голограммные оптические элементы и их применение в промышленности" Сг. Москва, 1987 г.), на Всесоюзных семинарах по оптике анизотропных сред Сг.Москва, 1987, 1990 гг.), на Международной конференции "Фоторефрактивные кристаллы: эффекты и устройства" ССША, г.Беверли, 1991 г.), а также на семинаре лаборатории кристаллооптики ИФ АН РБ, на годичных научных конференциях профессорско-преподавательского состава Гомельского государственного университета им. Ф.Скоринк и Мозырского госпединститута им. Н.К.Крупской.

ЛИЧНЫЙ ВКЛАД АВТОРА. Основные результаты диссертации получены автором самостоятельно и обсуждались с Шепелевичем В. В.. Бокутю Б.В, принадлежит общее руководство работой. Экспериментальные исследования проведены в межкафедральной лаборатории когерентной оптики и голографии Мозырского госпединститута совместно с Шепелевичем В.В.. Результаты, опубликованные в соавторстве с Шепелевичем В.В., получены совместно при параллельной работе над проблемой.

ОБЪЕМ И СТРУКТУРА ДИССЕРТАЦИИ. Диссертационная работа состоит из введения, трех глав, заключения и списка литературы,

- 6 -

содержащего 106 наименований. Работа изложена на 133 страницах, иллюстрирована 22 рисунками.

ПЕРВАЯ ГЛАВА посвящена общим вопросам дифракции электромагнитных волн на статических однородных фазовых топографических решетках в гиротропных средах и исследовании селективных свойств топографических решеток в изотропных оптически активных средах при пропускавших и отражательных геометриях взаимодействия. Показано, что для корректного описания свойств голограмм в оптически активных средах можно с успехом пользоваться хорошо разработанными методами теории возмущений.

В первом параграфе на основании метода многих масштабов получена система уравнений связанных волн в гиротропных средах с произвольным видом анизотропии:

ПО

!р] _ (V ^

с& Ы ио_ 0_+ 1Р:

где компоненты блочной матрицы равны

,+1Г

Г = Дк

п

С05Р.

Я,Б

ьа

Рад*2*.

О**8

вектор-столбцы компонент опорной и

предметной волн, р=ко? - удельное вращение плоскости поляризации средой.

К шк К^Чо" *>8о3 + гг (^Чо^о3)], ¿>0 о •*

параметр, учитывающий угловую ДрЕ и спектральную и расстройку условий Брэгга.

Решение этой системы позволило описать энергетические и по ляризационные характеристики пропускающих и отражательных топографических решеток в изотропных оптически активных средах, исследовать их селективные свойства.Для пропускающей геометрии

- 7 -

векторные амплитуды прошедшей и дифрагированной волн выражаются

- ехрСШ) &

К*- м*

ехрС 1(5с1Э

Г- мг п3 1

где

Г -

Б=а[21(5Сг1- г£3 + Ь^ + ---]

. 1 - а* х*- +

Э)г,- (х

БШЦ й

г = с05р (1 ~ 1¡5-,, '

1 ,г 1 ,2 Ц

1 ,г

Б1Пи С1

Ь = 1 л

- /з]г. + 21 а£бЬ_,

51Пи а БХпу.б

51ПМ. с1

М = - - *г - сГС1 + 2а)

I ,2 ,2

N = Сцг - бЕ - *гаг)а - агС1 + 2а)

и I #2 Г = а [г* - г*+ аСг -г Л

и 1 г : 2 -1

У2 ' 51ГШ С1

бшм а

Он8 «.-Г1" - ы. ц.

а = со2се>в,

^ „= -1с5£ + Т ± ¡3 . , ¡3 = -¡Г'- В' +4а'с5г ,

Г = *г-

1 + г

+СХ

Б = *га - аЕ , а =

2 Е ' С*) - означает комплексно сопряженную величину, с! - толокна

топографической решетки, и Р.|, - перпендикулярная и параллельная плоскости падения компоненты считывающей волны на ехо-де голограммы. Анализ показал, что гиротропия регистрирующего слоя приводит к появлению расщепления в пространственном спектре дифрагированной волны. Ьо втором параграфе приведены результаты изучения влияния параметров регистрирующего слоя Столщины, удельного вращения} и условий эксперимента (угла схождения записывающих волн, поляризации считывающего света и величины расстройки брэгговского синхронизма) на вид тонкой структуры максимума дифракционной эффективности топографической решетки в изотропной оптически активной прозрачной среде.

Аналогичные соотношения для случая отражательных голограмм получены в третьем параграфе.

ВО ВТОРОЙ ГЛАВЕ рассматриваются селективные свойства однородных голографических решеток в кубических оптически активных

кристаллах типа силленита CBi SiO , Bi GeO , Bi TiO ) r 12 20* 12 20 12 20

произвольного среза. В первом параграфе на основании сравнения теории и эксперимента показано, что для интерпретации экспериментальных результатов по изучению селективных свойств голо-графических решеток в фоторефрактивных электрооптических кристаллах силленит-типа необходимо учитывать их фотоупругие и пьезоэлектрические свойства. Векторные амплитуды прошедшей и дифрагированной волн на выходе кристалла класса 23 произвольного среза могут быть описаны выражениями

R = ¿ [[«+ víiR + (Mi+ WfiA]] .

- = «Р^-7- - {[(As- ÍAJR°+ (Bs+ iBo}RT)]e ♦ BR=C*1 V W 1аПСГГ Г23 + «[( ^ - F + I3} -

2

As= С*,- «2)a ♦ [* [мГ- -f) - «4F]

sinpj d "i

- h &í- -]+ 4 i 1 sinpd J ^

Bs= C* +«4)a + Kt^- n-xFi sin^d 4 J 2 J (j

4 J i sinp d J ^2

- 9 -

* + * X ~ X

А = —-1 b , Е = --- b , а= aCcosp d - cosp d),

2 о 2 1 £

f sin/Li d sinu d-, r sin/u d

b = arf —-i- - —-Ц , r = cosp d - i L —Í1¿S-f» ^ 2

В = *г+ *г+ о2 , С = *г+ **+ о2 , F = * * - * * + ее*.

i г з « es i «

Величины , ЁЕ, £s к Ё£ подаете?: иг BR, As и Ес соответствующими заменами к «-» а^, , a «ч -а.

Видно, что е общем случае в кристаллах рассматриваемого класса возможна какизотропная С^и С без поворота плоскости поляризации дифрагированной волны относительно плоскости поляризации считывающего света), Tai: к анизотропная С*, и *.) Скогда плоскость поляризации восстановленной волны испытывает дополнительный к действию оптической активности поворот плоскости поляризации на 90°) дифракции, а энергетические и поляризационные характеристики голограмм существенно зависят от ориентации вектора решетки относительно кристаллографических осей.

Основное внимание вс второй главе уделено изучению селективных свойсте топографических дифракционных решето;: в кристаллах класса 23 среза С110;, который наиоолее чаете используется е практической голографии. Tai: при О [110] г кристалле возможна только анизотропная дифракция, а кривая селективности не зависит от ориентации плоскости поляризации считывающего излучения и определяется лишь эллиптичностью падающей волны. При исследовании влияния постоянной связи на вид тонкой структуры максимума дифракции света получено, что при х < 0.362 мм"1 кривая селективности имеет вид двухпичковой структуры с провалом в центре и максимумами на края::. Когда * > 0.332 мм"1, график зависимости дифракционной эффективности топографической решетки от параметра расстройки брэгговских условий приобретает трехпичковую структуру. Е переходном режиме вблизи угла Брэгга на графике селективности будет наблюдаться достаточно обширное "плато" с почти постоянной дифракционной эффективностью. Обращает на себя внимание также тс, что е рассмат-

- 10 -

риваемом случае даже при расстройке брэгговских условий диф ракционная эффективность топографической решетки не зависит от азимута поляризации считывавшего света и определяется лишь его эллиптичностью.

При ортогональной ориентации волнового вектора решетки в кристаллах класса 23 на срезе С110) система дифференциальных уравнений дифракции связанных волн имеет вид аналогичный слу чаю топографической решетки в изотропной оптически активной

изотропной среде при формальной замене а=соз2<Рв -► а=21ПЕрЕ.

Поэтому очевидно, что основные селективные свойства будут также схоже. При этом имеется существенное отличие: если для наблюдения тонкой структуры максимума дифракции света в изотропной среде необходимо записать топографическую решетку с достаточно высокой пространственной частотой, соответствующей углам Брэгга близким к 45°, то в кристаллах силленит-типа подобная структура наблюдается и при низких пространственных частотах.

Исследована также динамика изменения вида кривых селекткЕ-

ности от двухпичковой (при ориентации КН£1Г0]3 к трехпичковой

структуре С при КII [001]) при врашеник волнового вектора К решетки на плоскости С110)-среза кристалла силикосилленитг. Показано, что традиционно используемые геометрии не являются оптимальными в смысле достижения максимальной дифракционной эффективности. Для достижения максимума интенсивности дифрагированного света на стадии записи топографической решетки необходимо кристалл повернуть на угол в вокруг кристаллографической осе [110], величина которого зависит от состояния поляризации считывающего света.

Е ТРЕТЬЕЙ ГЛАВЕ рассматриваются вопросы повышения дифракционной эффективности топографических решеток в фоторефрактивных электрооптических кристаллах. В первом параграфе исследуется влияние на дифракцию света внешнего электрического поля, прикладываемого к кристаллу при записи и считывании топографических решеток. Показано, что при этом могут существенно изменяться кривые селективности голограмм. Получены аналитические выражения, описывающие энергетические и поляризационные характеристик!'. топографических решеток с волновым вектором КН[1103 при двух взаимно ортогональных направлениях внешнего электрического поля: Е ПК к Е 1К.

со ^

Когда при считывании к кристаллу в направлении вектора К

приложено внешнее электрическое поле Е , векторные амплитуды прошедшей и дифрагированной волн выражаются как

RCd)= |et ¡R°Cm -in)+ iRyCr +ic5pa + cu5a -is)] +

+ tnRei 3 [RjjCm -in) + iR°(r +i(5pa - a£a +is}]j , S(d3 = * [R^Cpa + (5b) + iRjjic - ipb)] +

+ [nsex ] [RjjCpa - (5b) + iR°Cc + ipb)]} ,

где m = /3Ccosm d + cosy d) , a = cosp d - cosy d .

1 « 12

, sim d sin>j d -ч n = dCctb' + c) , b = a 1 - 2

'l J

sinp d „ sinM.d

с = 1/3 + p2) -^i- + Cp - p23 ,

r siny d siny a -i

s = a[C/3 + ¿2) —jj—S— + C/3 - <5 3 ц ' J ,

f sinM d sinfj d ..

Inr ' J •

1 2

M.

i ,2

=«UE+ <5E + aE + p2l 2/3 , (3 = -UEpE + CaE + p2)6*

а = а2= со^р--параметр гиротропии, о - параметр, ха-

растеризующий расстройку брэгговских условий синхронизма,

х = £ с2 Гг + е 1 Е_ - постоянная связи, Е„ - внут-

44

реннее поле, модулирующее диэлектрическую проницаемость кристалла при записи голографической решетки.

з р

Р = Г со(Г14+ ен с2^" }Ео ~ величина, описывающая наведенную внешним электрическим полем Ео линейную анизотропию кристалла Сдвупреломление).

Когда векторы К и Ео ортогональны, выражения для компонент прошедшей и дифрагированной волн имеют вид

- 12 -

^ {I [р.°Ь + 1Н°Ь ] + [пД ] [- Р^Ь + 1Р>,]} .

где Г = С/3 ± р}со5м,с1 - С-/3 ± р}созм2с! -

БШи с!

- Ко2 ± Ср ± (53С/3 ± рЗЗ

+ Каг + С<5 ± рЗС-,5 - рЗ)

51ПУ С1

д = соб/^ с1 - совцгё - Кб + /33 —ц-5— + К<5 - /33

21ПМ£С1

Ь >£= —С/Э ± рЗЗ

с!

, 51ПМ с[

ь = «(-}ГГ

зтмгс1 .

у . J

51гш с1 + С/з ± Р3 —а-

/3;

=т/а2 +

п- 71 /-2

К.

+ е

|г В

I 4 С

X

саз«?в

4* " В

Приведенные выражения позволяют определить энергетические к поляризационные характеристики дифрагированного света.

Анализ показывает, что одновременное изменение полярности напряжения, прикладываемого к кристаллу при считывании голограммы, знака расстройки брэгговских условий и направления обхода эллипса поляризации считывающей световой волны при неизменной его ориентации относительно плоскости падения не влияет на интенсивность дифрагированного излучения и его азимут, приводя лишь к изменению знака его эллиптичности.

яС- б, - т , - Е 3 = VСб. т , Е 3

' ' г\ ' л ' ' л ' г

при у/ =С0П51

уС- б, - т , - Е 3 = уС<5, т , Е 3 , при у =сопз1

0 0 ООО

с С- б, - т , - Е 3 = -сС 6, т , Е 3 , при у/ =сопз1 .

0 0 0 0 о

Еще один метод повышения дифракционной эффективности голо-графических решеток в фсторефрактивных электрооптических кристаллах заключается в использовании для записи движущейся интерференционной структуры. Получить такую динамическую структуру, называемую бегущей волной интенсивности, можно при ин

+

терференции двух электромагнитных волн с несколько различавши мися частотами. Показано, что формируемая в оптически активной среде интерференционная структура может быть представлена ь виде суперпозиции четырех гармонических решеток, каждая из которых движется в несколько отличающихся направлениях со скоростями, определяемыми параметрами гиротропин среды и разностью частот взаимодействующих волн. В случае недихроичного поглощения света удается бегущую волну интенсивности представить в виде основной решетки с достаточно высокой пространственной частотой, амплитуда которой промодулирована в соответствии с функцией ГСг], вид которой определяется состоянием поляризации, частотами записывающего света, а также параметром гиротропин регистрирующего слоя. В работе приведены выражения для скоростей движения интерференционной структуры при различных состояниях поляризации записывающего света, определены углы, образуемые векторами скорости с некоторыми выделенными направлениями в среде.

Так, когда падающие опорная Р. и предметрая Б волны линейно поляризованы СтЕ= 03, либо в плоскости падения, либо перпендикулярно ей, в случае недихроичного поглощения угол накло-

шением

13 = arctg( JLtg £ ) ,

со

о

Скорость движения интерференционной структуры как целого

при &к«к:можно определить из выражения v= ^ -

л 2n sin %-

с С

где ДХ - разность длин волн предметной и опорной волн. В этом случае функция fCz) изменения амплитуды модуляции диэлектрической проницаемости кристалла может быть представлена в виде

fCz)=cosEí?B + sinocos ( )

С

Эти выражения позволяют выбрать условия эксперимента таким образом, чтосы значительно увеличенить амплитуду записываемой в среде топографической решетки, для чего скорость движения бегущей волны интенсивности должна совпадать с резонансной величиной.

Третий параграф посвящен изучению влияния модулирующей фун кции ГСгЭ на селективные свойства топографических решеток в кубических оптически активных фоторефрактивных кристаллах типа силленита. Показано, что модуляция амплитуды топографической решетки приводит к снижению максимума дифракционной эффективности голограммы, а при некоторых условиях эксперимента и параметрах регистрирующего слоя может существенно изменить вид тонкой структуры максимума дифракционной эффективности.

В ЗАКЛЮЧЕНИИ ИЗЛОЖЕНЫ ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ ДИССЕР-ТАПИОННОИ РАБОТЫ.

1. При описании процесса дифракции света на топографических решетках в оптически активных средах, ввиду малости параметра гиротропии, в большинстве практически важных ситуаций можно с успехом пользоваться хорошо разработанными методами теории возмущений. В работе на основании метода многих масштабов в двухволновом приближении получена система дифференциальных уравнений связанных волн, которая удовлетворительно описывает известные экспериментальные результаты.

2. Получены аналитические выражения энергетических и поляризационных характеристик света, дифрагированного на топографических решетках в изотропных оптически активных средах и в кубических оптически активных фоторефрактивных пьезокристал-лах, учитывающие небольшую расстройку брэгговских условий. Исследовано влияние поляризации считывающей световой волны и параметров регистрирующего слоя на результат дифракции. Показано, что для получения максимально возможной дифракционной эффективности записанной топографической решетки необходимо правильно подобрать условия эксперимента.

3. Показано, что гиротропия регистрирующей среды может приводить к проявлению тонкой структуры максимума дифракции света. В зависимости от экспериментальных условий в центральной части максимума дифракции света может наблюдаться как провал Сдвухпичковая структура), так и локальный максимум Содно- или трехпичковая структура). Определены условия проявления много-пичковой структуры на графике кривой селективности. При

КII1110] двухпичковая структура кривой селективности в кристаллах класса 23 толщиной 7 мм будет наблюдаться при *<0.362 мм"1. При большем значении почтоянной связи наблюдается трехпичковая структура, а при *=0.362 мм-1 в центральной части

- 15 -

максимума дифракции света проявляется обширное "плато" с почте постоянной дифракционной эффективностью.

4. Исследована динамика изменения вида кривой селективности при изменении ориентации вектора топографической решетки относительно кристаллографического направления [001] на С110)-срезе кристалла класса 23. Показано, что для правильной интерпретации экспериментальных результатов по изучению селективных свойств в кристаллах Bii2SiOao необходимо учитывать их пьезоэлектрические и фотоупругие свойства. Кроме того, геомет

рис взаимодействия, когда К II [001] либо KIIL1Ï0], не являются оптимальными в смысле достижения максимальной дифракционной эффективности к при повороте кристалла на стадии записи на некоторый угол в при некоторой величине расстройки условий Брэгга можно добиться более чем трехкратного повышения интенсивности дифрагированного света. Величина этого угла зависит от состояния поляризации считывающего света.

5. Предложено управлять видок тонкой структуры максимума дифракции света на голографическкх решетках в кристаллах сил-ленит-типа с помощью внешнего электрического поля для случая

геометрик KIIEo IIÎ1Ï0]. Внешнее электрическое поле, приложенное к кристаллу при считывании топографической решетки, приводит не только к увеличению интенсивности света дифрагированного под углом Брэгга р , но и дает возможность при соответствующем выборе величины Ео к состояния поляризации считывающего световой волны улучшить отношение сигнал-шум в восстановленной голограммой информации. Полученные выражения позволяют оптимизировать энергети- ческие и поляризационные характеристики процесса дифракции света в кубических фоторефрактивных кристалла:: типа силленита за счет выбора величины внешнего электрического поля, толщины кристалла и геометрии эксперимента.

6. Рассмотрено влияние оптической активности поглощающей регистрирующей среды на структуру и свойства топографической решетки, формируемой двумя монохроматическими волнами с несколько различающимися частотами. Определены скорость перемещения структуры в пространстве и ориентация интерференционных полос. Показано, что формируемая топографическая решетка может быть представлена в виде суперпозиции четырех бегущих с несколько различными скоростями е пространстве воле на фоне мед- 16 -

ленно изменяющегося за счет поглощения фона. Для случая проз рачной регистрирующей среды определена модулирующая функция, период которой зависит от параметра оптической активности регистрирующего среды. Исследовано влияние модуляции формируемой решетки диэлектрической проницаемости на селективные свойства голограмм. Показано, что оптическая активность регистрирующей среды приводит не только к снижению максимального значения дифракционной эффективности топографических решеток с высокой пространственной частотой, но к может значительно изменить вид тонкой структуры максимума дифракции света.

СОДЕРЖАНИЕ ДИССЕРТАЦИИ ОТРАЖЕНО В СЛЕДУЮЩИХ ПУБЛИКАЦИЯХ:

1. Шепелевич В.В., Егоров H.H. Бегущие волны интенсивности в поглощающей гиротропной среде//Журк. прикл. спектр. - 1982. - Т. 36, В. 3. - С. 465 -478.

2. Егоров H.H. Формирование бегущих волн интенсивности в изотропной поглощающей среде с эффектом Фарадея/В со. "Тезисы докладов 7~OÄ Республиканской конференции молодых ученых по физике". - Минск, 1982. - С. 77.

3. Изучение закономерностей излучения к взаимодействия света в гиротропных и нелинейных средах и разработка физических основ элементной базы квантовой электроники: Отчет о НИР Сзаключит.)/Гомельский госуд. ун-т. - К ГР81029638. - М. , 1985. - С. 4-23.

4. ЕгороЕ Н. Н., Шепелевич В. В. Селективные свойства объемных голограмм в оптически активных средах/Б сб. "Голография в промышленности к научных исследованиях. Тезисы докладов научно-практического семинара". - Гродно, 1996. - С. 64-65.

5. Егоров H.H., Храмович Е.М. , Шепелевич В.В. Влияние оптической активности на свойства топографических решеток, записанных в фоторефрактивных кубических кристаллах. - Минск, 1987. - 23 с. СГгоепринт/Ин-т физики АН БССР: N4623

6. ЕгороЕ H.H., Шепелевич В.В. Селективные свойства объемных голограмм в оптически активных фоторефрактивных кристаллах

CKIIfliOD/B сб. "Фотоанизотропные и фотогиротропные явления в конденсированных средах i поляризационная голография" -Тбилиси: Мецниереба, 1937. - С. 98-100.

7. Егоров H.H., Шепелевич В.В. Поляризация дифрагированного света к селективность топографических решеток е Bij£Si02o произвольного среза/В сб. "Материалы Всесоюзного семинара

- 17 -

"Голограммные оптические элементы и их применение в промыш ленности", Москва, ВДНХ СССР, 12 - 16 октября 1987 г." -Л.: Наука, 1987. - С. 9.

8. Бокуть Б.В., Шепелевич В.В., Егоров H.H. Дифракция света на решетках диэлектрической проницаемости в кристаллах типа склленита во внешнем электрическом поле при небольшой отстройке от угла Брэгга/В межведомственном сб. "Оптика анизотропных сред" - Москва: изд-во МФТИ, 1987. - С. 128-130.

9. Егоров Н.Н., Шепелевич В. В. Влияние ориентации вектора решетки и поляризации считывающего света на угловую селективность голограмм в кубических фоторефрактивных кристаллах/В сб. "Векторная и трехмерная голография" - Тбилиси: Мецние-реба, 1990. - С. 70 - 75.

10. Шепелевич В.В., Егоров H.H. Одновременная дифракция двух световых волн в кубических фоторефрактивных пьезокристал-лах//Письма в ЖГФ. - 1991. - Т. 17, в. 5. - С. 24-28.

11. Егоров H.H. Селективные свойства объемных голограмм в изотропных оптически активных средах/В сб. "Ковариантные методы в теоретической физике. Оптика и акустика." - Минск: изд-во ИФ АН РБ, 1991. - С. 83-87.

12. Shepelevich V. V. , Egorov N.N. SiEultaneous diffraction of two waves in cubic optically active photorefractive piezo-crystalsz/Topical Keating on Photorefractive Materia]s, Effects and Devices III/Technicü. digest. - Beverly CUSA). - 1991. - P. 232- 255.

13. Шепелевич В. В., Егоров Н. Н. Дифракция света на топографических решетках в гиротропных кубических фоторефрактивных кристаллах//Опт. и спектр. - 1991. - Т. 71, В. 6. - С. 1044-1049