Запись статической голограммы бегущей интерференционной картиной в фоторефрактивном кристалле тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.04 ВАК РФ

, Московский физико-технический институт

На правах рукописи

Ильиных Петр Николаевич

ЗАПИСЬ СТАТИЧЕСКОЙ ГОЛОГРАММЫ БЕГУЩЕЙ ИОТЕРФЕРЕШИОННОИ КАРТИНОЙ В «ЮТОРЕФРАКТИВНОМ КРИСТАЛЛЕ

ССпециальность 01.04.04 - физическая электроника)

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук ■

Москва - 1932

Работа выполнена в Институте электрофизики УрО РАН и " Челябинском государственном техническом университете

Научнье руководители: член-корреспондент РАН Б. Я. Зельдович.

кандидат физико-математических наук 0. П. Нестеркин Официальныэ оппоненты: доктор физико-математических наук

. И. М. Бельдигин.

кандидат физико-математических наук В. В. Шкунов

Ведущая организация: Томский институт автоматических систем

управления и радиоэлектроники

Зашита диссертации состоится " "_199 г. в _ час. в

ауд. ЗСА/Ш. на заседании специализированного совета К 063.91.01 при Московском физико-техническом институте по адресу; 141700. г. Долгопрудный Московской обл.. Институтский пер..-9.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Московского физико-технического института.

Автореферат разослан "_"_ 1992г.

Ученый секретарь •специализированного совета

Н. Д. Коновалов

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Нелинейно-оптический фоторефрактивный эффект интенсивно исследуется в последние годы. Причиной является чрезвычайная привлекательность фоторефрактивных кристаллов СФРЮ для оптической обработки и хранения информации, усиления и преобразования оптических сигналов, обращения волнового фронта. голо-графической интерферометрии и т. д. 11.2). Процесс записи топографической решетки в ФРК заключается в пространственном разделении заряда в результате фотовозбуждения электронов в зону проводимости с последующим формированием решетки показателя преломления благодаря эффекту Пок'кельса.

Важнейшей задачей фоторефракции является увеличение фэто-рефрактивногб отклика среды. Для этой цели необходимо контролировать поток зарядов в кристалле. Простейшими механизмами разделения пространственного заряда являится диффузия и дрейф электронов во внутреннем фотовольтаическом поле 11.2]. В кристаллах с относительно малыми электрооптическими коэффициентами Ссиллениты и' полупроводники) диффузионный механизм не дает сильной решетки показателя преломления. Приложением внешнего постоянного поля •фоторефрактивный отклик кристалла может быть усилен 13.4]. Недостатком этого метода является'необходимость-однородного освещения. -для того чтобы избежать электростатической экранировки поля в ярко освещенных областях. Методика записи в бьстропеременном (по .сравнении со временем -диэлектрической релаксации) поле 151 свободна от этого недостатка. Однако она эффективно применима лишь в том 'случае, если ' дрейфовая длина электрона . 10=Е0/*т прёвьиает. период регистрируемой интерферен ионной картины. Здесь

Eq - амплитуда внешнего приложенного поля, fix - произведение времени жизни электрона в зоне проводимости на его подвижность, q -.пространственная частота^решетки.

Эффективность голографической записи существенно снижается. если разность частот меяду взаимодействушими волнами Я превьшает обратное время формирования голограммы т"*. которое, з истовую очередь. определяется* временем максвелловской релаксации т =с£ /<т, Здесь а -.наведенная светом проводимость кристалла, с и cq диэлектрические проницаемости среды и вакуума. соответственно. Снижение эффективности происходит из-за того, .что голограмма не успевает -перезаписываться на новом месте в результате движения интерференционной картины, образуемой разночастотными волнами.

з

Целью настоящей диссертационной работы является получение элективного отклика фоторефрактивного кристалла на воздействие бегущей интерференционной картины, образуемой волнами с разностью частот И намного превышающей обратное время записи голограммы (П>>т^). и исследование основных закономерностей взаимодействия невырожденных по частоте когерентных световых пучков, записываниях в фоторефрактивных кристаллах статическую решетку показетеля преломления с помощью предлагаемого механизма синхронного детектирования 1МСД1 переменным электрическим полем.

В лиссертациионной работе защищаются:

- предлагаемый механизм записи статической голограммы бегущей интерференционной, картиной - механизм синхронного детектирования;

- результаты теоретических расчетов и эксперименты, подтверждающие запись именно статической решетки показателя преломления за смет МСД;

- предложение и экспериментальная реализация схемы невцх>жденного четьрехволнового взаимодействия без обратной связи;

- экспериментальное обнаружение отклика фоторефрактивного кристалла на воздействие бегущей интерференционной картины', образуемой волнами с разностьв частот, намного превыиапцей обратное время формирования голограммы (0>>т~') _ и кратной частоте приложенного поля. •

. * • Научная ценность работы состоит в теоретическом обосновании и экспериментальном, подтверждении (на основании исследования гологфафической записи в кристалле титаната висмута) нового механизма записи статических голограмм бегущими интерференционными картинами, которьй может быть распространен на другие фоторефрак-тивные среды. .

. ,' Практическая ценность работы состоит в том. что предложен механизм записи статической голограммы быстродвижущегося объекта, реализовано эффективное взаимодействие между двумя пучками, пересекавшимися под малым углом, реализовано обращение еолнового фронта . в схеме четьрехволнового взаимодействия без обратной связи. Результаты работы могут бьггь применены х-, интерферометрии вибрирующих объектов, в устройствах оптической обработки информации, а также при дальнейшем экспериментальном исследовании свойств фоторефрактивных материалов.

Публикации. Основныэ результаты диссертации опубликованы в И научных статьях.

Апробация работы. -Материалы диссертационной работы докла-

*

дывались на X и XI Международных конференциях но лазерам и электрооптике СЬЕО'ЭО. г. Анахайм. США и СЬЕО'91." г. Балтимор. США, XIV Международной конференции по когерентной и нелинейной оптике: КиН0'91. г. Санкт-Петербург. Международной конференции "Голография'92". г.Лондон, Великобритания, а также обсуждались на научных семинарах в Институте проблем механики РАН. Физико-техническом институте им. А. Ф. Иоффе. Институте электрофизики УрО РАН. университетах г. Оксфорд и г. Саутгемптон (Великобритания).

Структура и обчтвм диссертации. Диссертация состоит из введения, четырех глав и заключения. Она содержит 38 рисунков и библиограф™ из 48 наименований. Полный объем диссертации -страниц.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Введение посвещено обосновании актуальности исследований, проведенных в диссертационной работе. .В нем сформулирована цель работы, определена научная и практическая ценность полученных результатов, изложены защищаемые положения.

Первая глава содержит теоретический анализ как уже известных механизмов топографической записи в фоторефрактивных кристаллах, так и предлагаемого механизма синхронного детектирования.

Качественно процесс формирования статической голографичес-кой решетки при помощи МСД нагляднее рассмотреть для случая малой дрейфовой длины электронов (по сравнении с периодом решетки ЛЭ. В момент • "жеималыюго внешнего поля электроны, генерируемые в максимумах интерференционной картины (КЮ. перезахватывастся лову-шечными центрами на левых ее склонах (рис.1, а). Через четверть периода, максимумы КИ совпадаит с максимумами плотности переза-хваченннх электронов. Если частота поля □ совпадает с разностыз

I (хЛ) ггшй/*

.р е

ь и

ЛА

■Гм&т

Рис 1

Рис.5

частот записывавших пучков, то его амплитуда в этот момент принимает нулевое значение предотвращая стирание записываемой голограммы С рис. 1.6). После следующей четверти периода поле'меняет знак, и электроны, теперь скапливаются на правых склонах КИ Срис.1.в). увеличивая тем самым разделение пространственного заряда, созданное в начальной фазе процесса. Еще через четверть периода (рис.1.г) поле вновь проходит через нуль, предотвращая стирание созданной решетки плотности пространственного заряда. Далее процесс повторяется. Таким образом движущаяся интерференционная картина в переменном поле формирует неподвижное распределение электрического поля пространственного заряда и. следовательно. неподвижную фазовую голограмм ческу ю решетку, обусловленную электрооптическим эффектом.

Запись статической голограммы при помощи механизма синхронного детектирования является одним из примеров процесса с неравным нулю средним по Бремени кубом поля: <Е°>*0 16). Физически этот процесс представляет собой наличие т(?ка фотопроводимости j ~ Е0|ЕСВ|^+ к.с.. здесь Ес - низкочастотное электрическое поле. Есе = Е^+Е^ - суммарное поле световой волны, определяющее фотопроводимость кристалла. В фототоке ^ присутствует компонента пропорциональная

- Еоехр{Ч0рЕ^хр{-1сЛ}Е^ехрШи+ПН} + к.с. = Е^Е^ + к.с.

1 . . Соответственно оНа не равна в среднем по Бремени нулю, но неоднородна по пространству - ехрО^г). Наличие такой компоненты фототока и является причиной записи статической голограммы ^ бегущей интерференционной картиной. Таким образом видно, что для эффективной записи голографических решеток разночастотными пучками необходима точная синхронизация разности частот взаимодействующих пучков с частотой переменного поля на. кристалле.

Количественный анализ исследуемого механизма записи выполнен ■ на основании материальных уравнений. описывающих процесс пространственного разделения- заряда в фоторефрактивном кристалле 173. Лля амплитуды поля пространственного заряда было получено следущее выражение; '.

Е ----Ь-:-:-т

^О[[(Еа+Е0)2+ЕО]

1/2

+ ЕЧ -

Запись топографической решетки производится бегущей интерференционной картиной I = 1о+1о'(га/2'ехр{1(чг-01))+к.с.Э с контрастом ю (.здесь I - средняя интенсивность светаЗ, к кристаллу приложено пермонное поле ЕосозШ. В выражении (13 Ед = чк^Т/е - диффузионное поле. к^Т - температура в энергетических единицах, е - заряд электрона. Е^ - еМд/(сс^) - поле насыцения пространственного заряда. Нд - концентрация ловушек; Е дрейфовое поле (.по

физическому смыслу при Ео>Е^ дрейфовая длина электрона превыиает кЛ'.п).

Формула 113 имеет два предельных случая. Первый отвечает неравенству Е0<Е +Ед и тогда-.

К-

sm

IIlE,,

1 +

?F F ft q

D

-1

(23

Оценки, сделанные на основании приведенных в литературе значений ftx [1,8] показывают, что условие Е0<Е^+Е^ выполняется для ФРК с высокими ftx Ссиллениты и полупроЕодникиЗ при Ео<1.0кВ/см только при малых q. когда Е0<Е^. и при больших q, когда Eq<Ee>. В случае малых q амплитуда записанной голограммы стремится к Esin= -шЕQ/2. 'fro касается ФРК с малыми значениями ftx (сегнетоэлектрикй). то для них условие Е0<Е^+Е^ выполнено при всех пространственных час-готах. R этом случае при малых q. по-прежнему. Es. - -u£Q/2. С увеличением пространственной частоты решетки амплитуда голот^аммы надает из-за наличия в знаменателе С23 членов, пропорциональных q6' и-q4.

• второй предельный случай отвечает неравенству Eq>E^+Eq и выполняется при Eq<10kR/cm. для ФРК с высокими значениями дт Ссиллениты и полупроводники):

"-!ЙЕ,

Е.

МП

если Е„<Е„ о q

l-mEftEq/Eo' ес™ Eo>Eq

(За)

I3d3

При малых q амплитуда решетки сначала' падает как а""-5". Причина этого заклпчается в том. что дрейфогая длина электронов преБьыает период решетки и электроны эффективно "не захватывается ловуаечны-ми центрами на левых склонах интерференционной картины (имеется ввиду положение последней в нулевой'момент времени). При дальней-

шем увеличении ч снижение усугубляется насьшением ловушечных центров (3.б), в этом случае Е4-п -

Известно.' что голографическая запись более эффективна, когда к кристаллу приложено знакопеременное поле с формой меандра Еиглдп(со^й.} 181. Поэтому была рассмотрена возможность синхронизации бегущий интерференционной картины меандровым полем. Для амплитуды голограммы было получено следущее выражение:

Е ШЁо П , 4W , Ео , %

& I ЕД БД ЕД

-1

(43

Если пренебречь .диффузией электронов и насыщением ловушечных центров С при малых q3. то выражение (43 упрощается:

4 mEn

Е. -----0 133 .

•»" »г

Отметим, что, 4Е0л; - амплитуда первой Фурье-гармоники поля с формой меандра и вцэакение CSD с точностьи до коэффициента 4/к совпадает с вьракением. полученным д#я случая записи в синусоидальном поле при малых значениях q. •

Основное отлично выражения (43 от.(13 состоит в том. что при 'записи бегущей 'интерференционной картины е меандровом поле нет продельных случаев в .зависимости от параметра 0=Ео/£^, т.е. нет. зависимости от соотношения дрейфовой длины фотоэлектронов и периода КИ. - Такой.результат, указывает на предпочтительность син-. хронийации бегущей КИ поле».«, с фермой меандра по отношении к синусоидальному поли. ..

Во второй главе приведены результаты- экспериментальных исследований невырожденного дву'хволнового взаимодействия в ' ФРК при записи голограммы за счет механизма синхронного детектирования. Основное внимание уделено влияния самодифракции на величину дифракционной'эффективности записываемой голограммы и на Бремя ее. релаксации. • '

На рис. 2 приведена схема эксперимента для исследования невырожденного двухволнового взаимодействия в ФРК. Частота опорной волны сдвигалась за счет отражения от пъезозеркала на П/2я=50Гц т.к. Еремя записи голограммы т было от еди-

ниц до десятков секунд.). Ориентация к соответствуйте размеры кристалла Bi]2TiOa IDT03. используемого в эксперименте показаны на рис.2 (X X' Y х 2 = 4. 3 х 3. В х 4.5 мм3. 2 - толщина кристал-

ла, X - межэлектродное расстояние}. Электрическое поле прикладывалось вдоль оси 110 (ось 001 направлена перпендикулярно плоскости .падения волн). частота его синхронизовалась с частотой П на пьезозеркале. В целях оптимизации взаимодействия в кристалле, поляризации падающих волн совпадали и были повернуты на соответствующий угол, чтобы за счет оптической активности (р = 6.Зград/мм) ойи довернулись до 45° в середине кристалла.

На рис. 3 приведена зависимость дифракционной эффективности V от пространственной частоты решетки ч для случая равных интенсив-ностей взаимодействующих пучков. Амплитуда поля на кристалле была Ео=8кВ/см. Значения дифракционных эффективностей для ортогональных собственных поляризаций записывающих волн совпадали (+45°-черныэ. -45° белые символы на рис.). В случае меандрового поля на кристалле (А) дифракционная эффективность голограммы была больше, чем в случае синусоидального (О). Сплошной линией на рис. 3 приведена теоретическая зависимость для записи в синусоидальном поле, полученная при подгонке экспериментальных результатов соответствующими значениям» МА~1015см_э и дт~2.3-Ю^см2-^. которые находятся в разумном согласии с литературными данными для кристаллов ВТО [1.8]. Отличие экспериментальных данных от теоретических при малых пространственных частотах q может быть объяснено переходом к дифракции Рамаиа-Ната при условии q<qa= (п0/Ш,/2 ~ г-Ш'ЪГ'.

При соотношении интенсивностей взаимодействующих пучков 0.01 наблюдалось отличие значений дифракционных эффективностей для ортогональных собственных поляризаций (рис.4). Это обусловлено влиянием самодифракции, которая не учитывалась при теоретическом рассмотрении. Дело в том. что при дифракции опорной волны на статической голограмме.появляется вторичная волна на той же частоте ш+П, коллинеарная с сигнальной. -Эта волна, взаимодействуя с

опорной волной, записывает голографическую решетку за счет одно-частотного механизма записи е переменном поле 13.8). Анализ показывает. что из-за разных знаков электрооптического эффекта для кубического кристалла ВТО. ' при поляризациях взаимодействующих волн, составляющих +43° к плоскости падения, указанная Еторичная решетка самодифракции усиливает первичную, записанную разночас-тотными пучками за счет МСД. а при поляризациях -45° - ослабляет, т.е. решетка самодифракции, соответственно, синфазна или противо-фазна первичной решетке. Эффективность записи вторичной решетки падает при малых и больших q. что и объясняет сближение значений ^ для разных поляризаций при этих пространственных частотах.

Третья глава посвящена невырожденному четырехволновому взаимодействию (ЧВВ) в ФРК. В ней рассмотрены типы обратной связи и ее влияние на коэффициент обращения, а также предложено и реализованно с помощью механизма синхронного детектирования невырожденное ЧВВ без обратной связи.

Типичная схема ЧВВ показана на рис.3,,здесь - сигнальная волна, которую требуется обратить. Р, и Р„ - встречные волны накачек. Обращенная Еолна появляется в результате дифракции встречной волны накачки Р2 на голографической решетке, записанной волнами Б, и Р,. Наибольший интерес представляет ЧВВ с усилением обращенной волны, когда коэффициент обращения Р=|52|г/|3]|2>>1. Для ФРК это не всегда осуществимо. Предположим, что механизм записи голограммы приводит к энергообмену между взаимодействующими волнами. Классическим примером такого механизма записи является диффузионный. Вследствие энергообмена сигнальный пучок испытывает либо усиление, либо ослабление в зависимости от знака .фазы между голографической решеткой и интерференционной картиной (. +и/2 или -я/23. Собственно процесс четьрехволнового взаимодействия можно рассматривать как результат двух противоположно направленных процессов двухволнового взаимодействия, которыэ записывают одну общую объемную голограмму.. Очевидно, что невозможно одновременное усиление и сигнальной, и обращенной волны. Другими словами. имеет место .отрицательная обратная связь, из-за того, что решетка, записываемая одной парой волн С31-Р,"Э противофазна решетке, записываемой другой парой (Б2-Р2). Такая отрицательная обратная связь л ограничивает коэффициент обращения.

Для увеличения коэффициента обращения в схеме ЧВВ. в работе (9) предлагалось использовать накачки неравных интонсивностей. Для кубических кристаллов типа ВТО С.И. Степановым с коллегами

ю

была предложена методика, основанная на поляризационных особенностях таких кристаллов, позволяющая трансформировать отрицательную обратную связь в положительную и таким образом значительно увеличить коэффициент обращения (Ю.Ш. Что касается сегнето электрических ФРК. подобных DaTiOg, то для них- возможно только ослабление отрицательной обратной связи (123.

В рассматриваемой главе была исследована возможность реализации ЧВВ со значительно подавленной обратной связью или полное ее устранение. В предлагаемой схеме ЧВВ волны S, и Р, име ют частоты, отличающиеся на П l£i>>t~'j и голографическая решетка записывается благодаря механизму синхронного детектирования. Обращенная волна S2 возникает в результате дифракции встречной волны накачки Р2 на статической голограмме и. следовательно, име ет ту же частоту что и волна Эффективность записи решетки волнами Sj и Р2 и определяет глубину обратной связи. Отмстим, что в отсутствие внешнего постоянного или внутреннего фотовольтаичес-кого поля голографическая запись одночлетотннми волнами возможна только за счет дгух механизмов: диффузионного для произвольного фоторефрактивного кристалла и нестационарного механизма записи в переменном поле для кристаллов с большой дрейфовой длиной электронов (по сравнению с периодом записываемой решетки). Оба эти механизма записи имеют незначительную эффективность при малых пространственных частотах q. Что касается механизма синхронного детектирования, то при малых q он дает максимальную эффективность голографмческой записи. Таким образом это позволяет реализовать ЧВВ с сильно подавленной обратной связью. .

Для экспериментального подтверждения предлагаемой схемы ЧВВ был выЗран образец ВТО. в котором не наблюдалось вырожденное взаимодействие во внешнем переменном- поле. Результаты измерения

» О

ОМ •

w t 'в« - ' . ' •

О 5 б 9 S2 $,Ю3сн'

Рис.6 • •

Рис. S

коэффициента обращения {? в зависимости от пространственной частоты решетю» я приведены на рис, 6 (при единичном соотношении'накачек). Коэффициент обращения не'зависит от поляризаций■взаимодействующих волн, что говорит об отсутствии решетки обратной связи. Уменьшение I? с ростом я можно объяснить влиянием диффузии. Отметим. что в отсутствие частотного сдвига между волнами 5, и Р, (£2=0) обращенная волна не наблюдалась. Это подтверждает, что голографическая решетка пишется исключительно благодаря механизму синхронного детектирования.

В четвертой главе исследовалась .голографическая запись, когда амплитуда или фаза одной из записывающих волн сильно модулировалась. причем частота модуляции совпадала или была кратна частоте приложенного к кристаллу поля. В этом случае поле периодически промодулированной волны может быть представлено рядом Фурье:

Е (I) •= Еехр{-1сЛ)' £ апехр(-1пП1) (6)

р р л»-«» ;

Здесь и - частота смодулированной еолны, ад - коэффициенты Фурье. В случае пилообразной модуляции фазы с бесконечно крутым задним фронтом и амплитудой 2я существует только один ненулевой член в сумме (6). Назовем такую модуляцию монохроматической. Если же в разложении суммы (В) присутствует несколько ненулевых членоЕ, то будем называть такую модуляцию полихроматической.

В случае монохроматической модуляции опорной волны; когда разность частот взаимодействующих волн йи=юр-и$=п12 кратна частоте приложенного к кристаллу поля, было получено следующее выражение для амлитуды поля пространственного заряда (диффузией электронбЕ н насыданием ловушек пренебрегли. Е[> = Е"1 = 0):

Ли) "*1п

1п+1га

2a

Ео

в-i

Е,. Q«1

0»1

»m

[Но"

ш

.-йв^.

Е . Q«1

О

Q»1

(7)

Здесь нижний индекс sin Ьзначает форму поля на кристалле, л верхний т величину кратности п. - .

На рис.7 приведена теоретическая зависимость амплитуды полк пространственного заряда. Б*"' от волнового вектора решетки q для значения параметра /я=2.3* IO^cmVb. При записи статической. 1(И

*(*) /

•4 -2 а 2 4 -4 -2 о л А * В**,

4 £л

Д1

о, 10* ен ^ О 4 4 ~ о £ Зл>/&

Рис.7

Рис.8

Сп=0) [31 амплитуда поля пространственного заряда Е^ асимптотически стремится к величине -1шЕ при больших я. Для случая п=1 (МСД) амплитуда Е^ стремится к величине -тЕ0/2 при малых пространственных частотах решетки Отметим, что ощутимый фоторофрак-тивный отклик кристалла на воздействие волн с разностьв частот пП ■Сп^П реализуется только ».кристаллах с большой дрейфоЕой длиной, т.е. при выполнении условия-0=Ео/Е^»1. '-{то касается механизма синхронного детектирования (п=13. то голографаческая запись еоз-иоета как в кристаллах с большой дрейфовой длиной, так к с малой, причем и последних она более эффективна.

В случае записи в знакопеременном -поле с формой меандра Е 31дп<.сосй1) для- амлитуды решетки было получено следушее вырахение: ••

Е(п)

"1И

о ч>

[с-Пп-1]п

п=0

пг1

(В)

лз (8) видно. что если разность частот оперного и. сигнального г/чка составляет £12.- 4 П. . .• (п=2,4. . . 3-, то го л огра ф-и ческа я решетка г меандровом поле не пишется.

Качественный спс-ктр. фоторефрактивного отклика кристалла на гоздейстгке интерференционной картины, движущейся со сзсоростьи (&>>т"Ъ для случая записи как в синусоидальном поле, так к

' в мезндровом приведен на рис.8 при двух различных значениях пара-

■ метра 0. Спектр состоит из линий, частота которых кратна частоте внешнего поля 5а=пП. Ширина линий определяется обратным временем записи, а положение их связано с частотой внешнего поля.. Относительная высота линий получена в результате проведенного анализа.

И случае полихроматической модуляции опорного пуща результат освещения ФРК модулированным опорным и »смодулированным сигнальным пучками можно представит!, набором интерференционных картин, бегущих с различными скоростями СО. ...).

■ Контраст каждой КИ пропорционален соответствующему коэффициенту а в Фурьо - разложении опорного пучка СОХ В этой главе рассматривались некоторые из наиболее важных и практически используемых видов модуляции лазерного пучка, а именно амплитудная модуляция и два вида фачовой модуляции: синусоидальная и прямоугольная. Исследовалась зависимость дифракционной эффективности от разности фаз между модулирующим сигналом и переменным полем на кристалле. Кроме тога в случае синусоидальной фазовой модулями исследовалась также зависимость дифракционной эффективности от амплитуды фазовой модуляции. Полученные экспериментальные результаты хорошо согласуются с теоретическими расчетами.

. вывода.!

Основнье результаты диссертационной работы могут бып. сформулированы следующим образом: * . ■

1. Предложен и исследован новый механизм голоэдрической записи -. механизм синхронного детектирования бегущей интерференционной

картины переменным электрическим полем. •

2. Проведен теоретический анализ записи статической голограммы в (Тоторефрактивном' кристалле во внешнем перменном иоле при осг.чце-1Ш7, его бегущей интерференционной картиной, когда разность частот взаимодействующих пучков значительно превышает обратное время Армирования 'голограммы. Показано, что в.отличие от ранее известных механизмов записи, максимальная дифракционная эффективность достигается при малых пространственных частотах решетки,

3. Показано, что голографическая запись посредством механизма синхронного детектирования возможна для кристаллов семейства силлонитов как с большой дрейфовой длиной свободных носителей заряда, так и с малой, причем в последних она более эффективна.

4. Теоретически и экспериментально исследованы основнье эффекты самодифракции на динамической фазовой голограмме и их влияние как

на амплитуду, так и на время формирования голографической решетки. Показано, что топографическая запись в знакопеременном поле с формой меандра более эффективна по сравнению с записью в синусоидальном поле. .

3. Предложена и экспериментально реализована на -примере кристалла BijjTiOjg схема невырожденного четцрёхволнового взаимодействия с сильно подавленной обратной связью.

е. Теоретически и экспериментально исследован отклик фоторефрак-тивного кристалла, в переменном поле на воздействие бегущей интерференционной картины, когда разность частот взаимодействующих пучков кратна частоте приложенного поля. Показано, что отклик кристалла зависит как от соотношения между дрейфовой длиной фотовозбужденных электронов и периодом голографической решетки, так и от временного профиля поля на кристалле.

Цитируемая литература:

1. Gunter Р. . Huignarcl J.-Р. . Eds. Photorefractive Materials and Their Applications, v. 1-2, Berlin, Springer-Verlag, 1ЕЙ8. 1989.

2. Петров M. П.. Степанов С. И.. Хоменко A.B. ФоточуЕствительныэ электрооптические среды в голографии и оптической обработке информации - Л.: "Наука". 1983г.. 270с.

3. Marrakchi A.. Huignard J.-Р, - Opt. Commun.. 1S81. v.39. p.249.

4. Slepanov S.I., Kulikov V.V., Petrov M.P. - Opt. Commun., 1Ш2. v. 44, p.19.

5. Step, lov S. I.. Petrov M. P. - Opt. Commun.. 1983. v. 53. p. 292.

6. Baranova N.B.. Zel'dovich B.Ya. - Письма в ЙЭТФ. 1937. т.45. с. 57. . . '

7. Kuchtarev N. V. . Markov V. В. . Odulov S.G. et al. -Ferroelectrics. ' 1979, v. 22. p. 049. ' .

8. Степанов G. И. в ■ cd. "Оптическая голография с записью, в трехмерных средах", под ред.' D. Н. Денисюка. Л,:' "Наука". 198Вг. с. 17.-30. .

9. Cronni-üoloab lt. .■ Fischer В.. White J. 0.. Yariv A. - IEEE J. Ouant.iiiii. Electron.. 1984. QE-20. j>. 12. .

JO, Степанов C.K . Петрок M. П. - Письма в ЗТФ. 1984. т. 10. №2, о 1352. • .

П. Степанов С. И. . Патрон М. П.'. Крзсйнькова М. В.♦ - ЯТФ. 1984.

т. 34. Nj. с. 'Лх^.. "

12 Kong H. . Lin С. . Biernacki A, M. . Crcnin-Golosb H.»- Opt..Lett.. ICS®, v l'ï. p

Основные результаты диссертации опубликованы в следующих работах:

1. Зельдович Б. Я.. Ильиных П. Н. , Нестеркин 0. П. "Н^вырокде'нноё двухволновое взаимодействие' в фотореф>рактиБном -кристалле Bi12Ti020" - Письма в 1ТФ/1989. т. 15. N20. с. 78-82 .

2. Зельдович Б. Я. . Ильиных П. Н. . Нестеркин 0. П. "Запись статической голограммы движущейся интерференционной картиной е- фото-рефрактивном кристалле" - ЖЭТФ. 1990, т.98. N9. с.881-869.

3. Ilinykh Р. N. . Nestiorkin 0. Р. . Zel'dovich В. Уа. "Nondegenerate two-wave interaction in a photorefractive crystal in an external detecting field" - Opt. Lett. . 1991. v. 16. №. p. 414-416.

4. Ilinykh P. N. . Nestiorkin O.P. . Zel'dovich B.Ya. "Recording a static hologram with laser beams of different frequencies in photorefractive crystals" - J0SA B. 1991. v.8. NS. p.1042-1046

5. Зельдович Б. Я. . Ильиных П. Н. . Нестеркин 0. П. . ШешушкоЕ В. В. "Влияние самодифракции на невырожденное взаимодействие волн в фоторефрактивных кристаллах" - Письма в ЖТФ. 1990. т,16, N20. с. 61-65.

6. Zel'dovich B.Ya.. Ilinykh P.N.'. 'Nestiorkin O.P. "Effect of selfdiffraction on nondegenerate interaction of waves in photorefractive BijgTiOgQ1' - J. Moscow Phys. Sqc.. 1991. v.l. N1. p. 153-160.

7. Ilinykh P.N. . Nestiorkin O.P.. Zel'dovich B.Ya. "Phase shift in nondegenerate coupling of waves - in the photorefractive crystal" - Opt. Comniun. . 1990. v. 80, N3-4. p.249-252.

8. Ilinykh P.N.. Nestiorkin 0. P. . Zel'dovich B. Ya. "Nondegenerate photorefractive four-wave mixing without feedback in Bij^J^o" -Opt. Commuri. , 1991. v. 86. N1. p. 75-80. -

9. Дугин "А. В. .- Зельдович .Б. Я.. Ильиных П. Н... Нестеркин" ■ 6. П. "Нелинейный отклик фоторефрактивного кристалла' в пермонном поле на воздействие нестационарной интерференционной картины" ЖЭТФ. 1992. т. 102. N5C11D. с. 1469-1483.

10. Dooghin А. V. . Ilinykh P.N. . Nestiorkin O.P. . Zel'dovich B.Ya. "Phase-locked detection in photorefractive cristals at the multiple frequency difference of light beams" - Opt. Lett,

' 1992, v. 17. N12. p."842-844.

11. Dooghin A. V.. Ilinykh P:'N.. Nestiorkin O.P. . Shershakov Ye. P. Zel'dovich B.Ya. "Recording static photorefractive grating in ac external field by fastly modulated beams" - J0SA В. ЮУ-. v. 9, p. 2012-2019.