CC BY
35
УДК 535.417
ЦИКЛИЧЕСКАЯ СХЕМА ЗАПИСИ ОБЪЕМНОГО ГОЛОГРАММНОГО ОПТИЧЕСКОГО ЭЛЕМЕНТА
Юрий Цыдыпович Батомункуев
Сибирская государственная геодезическая академия, 630108, Россия, г. Новосибирск,
ул. Плахотного,10, кандидат технических наук, доцент, e-mail: opttechnic@mail.ru
Николай Анатольевич Мещеряков
Сибирская государственная геодезическая академия, 630108, Россия, г. Новосибирск,
ул. Плахотного,10, доктор физико-математических наук, профессор, е-mail: optotechni c@mail. ru
Разработана компактная циклическая схема записи объемного голограммного оптического элемента. Схема записи основана на интерферометре радиального сдвига Харихарана-Сена.
Ключевые слова: голография, голограммный оптический элемент, схема записи.
CYCLE SCHEME FOR RECORDING OF VOLUME HOLOGRAPHIC OPTICAL ELEMENT
Yury Z.Batomunkuev
Siberian State Academy of Geodesy, 630108, Russia, Novosibirsk, 10 Plakhotnogo St., associate professor, е-mail: opttechnic@mail.ru
Nicholas A. Meshcheryakov
Siberian State Academy of Geodesy, 630108, Russia, Novosibirsk, 10 Plakhotnogo St., professor, е-mail: optotechnic@mail.ru
The compact cyclic scheme for recording of volume holographic optical elements is developed. The scheme for recording is based on Hariharan-Sen radial shearing interferometer.
Key words: holography, holographic optical element, scheme for recording.
Известно, что при записи объемного голограммного оптического элемента (ГОЭ) с рабочими длинами волн в инфракрасной области спектра, невысокая фоточувствительность объемных сред и связанное с этим большое время экспозиции предъявляют высокие требования к стабильности регистрируемой интерференционной картины [1-3]. Требуемая длительная стабильность интерференционной картины (на протяжении десятков минут) с трудом достигается в известных схемах записи ГОЭ, которые представляют собой, как правило, модификации интерферометров типа Тваймана-Грина и Маха-Цендера [4]. Эта проблема особенно остра при записи объемных ГОЭ больших размеров, так как требуется учитывать их нагрев при стабилизации интерференционных полос [5]. Для стабилизации интерференционной картины разрабатываются управляемые достаточно сложные и дорогостоящие системы пассивной и активной стабилизации интерференционной картины. В работе [1] приведены результаты записи объемного осевого ГОЭ в схеме типа Маха-Цендера.
Целью работы является разработка компактной оптической схемы со стабильной интерференционной картиной для записи объемных ГОЭ с рабочими длинами волн в инфракрасных атмосферных «окнах прозрачности». На рисунке представлена разработанная схема записи объемного осевого ГОЭ с рабочей длиной волны, существенно превышающей длины волн лазеров видимого диапазона. Схема записи является модификацией интерферометра Харихарана-
Сена [6] и включает в себя когерентный источник сферической волны 1, светоделитель 2, ГОЭ 3, объектив 5, отражающие плоские зеркала 4, 6, 7. В [7] приведены расчетные параметры такой схемы записи объемного осевого ГОЭ со световым диаметром 400 мм, с фокусным расстоянием 800 мм на рабочей длине волны 10,0 мкм. В настоящей работе рассматривается схема записи ГОЭ с рабочими длинами волн: 1,20 мкм, 1,63 мкм, 2,25 мкм, 3,75 мкм, 4,62 мкм. Расчет схемы записи проводился на основе зеркально-линзовой модели объемного ГОЭ [8]. Незначительное различие оптических путей интерферирующих волн снижает требования к временной когерентности источника излучения. Нечетное количество отражений, испытываемых опорной и объектной волнами, обеспечивает синфазность их волновых фронтов на поверхности ГОЭ и снижает требования к пространственной когерентности источника излучения. То обстоятельство, что обе интерферирующие волны отражаются от одних и тех же, проходят одни и те же оптические элементы, приводит к малому влиянию, как потоков воздуха, так и нагрева элементов схемы.
Таблица
Расстояния в циклической схеме записи объемного ГОЭ (F = 100 мм, D = 40 мм)
N X, мкм ar, мм ao, мм br, мм bo, мм Zr , zo, мм
1 1,20 201,7 807,7 66,5 53,3 741,2 148,6
2 1,63 220,9 550,0 64,6 55,0 485,4 165,9
3 2,25 238,7 446,8 63,2 56,3 383,6 182,4
4 3,75 261,4 376,1 61,8 57, 7 314,2 203,8
5 4,62 268,8 360,4 61,4 58,1 299,0 210,7
В таблице представлены результаты расчетов, где аг, Ьг а0, Ь0 - это соответственно оптические пути опорной и объектной волн от источника 1 до объектива 5 и от этого объектива и до точки схождения волн, 2Г , 20 - это оптические пу-
4
6
5
Рис. Схема записи объемного осевого ГОЭ:
1 - когерентный источник сферической волны (Хо=647,1 нм), 2 - светоделитель, 3 - ГОЭ,
5 - объектив, 4, 6, 7 - отражающие зеркала
ти опорной и объектной волн до ГОЭ. Следует отметить, что в представленной схеме записи световые диаметры элементов интерферометра существенно меньше светового диаметра изготавливаемого ГОЭ. С практической точки зрения важным является тот факт, что юстировка схемы записи для опорной волны автоматически приводит к юстировке объектной волны. В то время, как в схемах записи типа Тваймана-Грина и типа Маха-Цендера требуются отдельные юстировки для опорной и объектной волн. Разработанная схема может быть модернизирована для записи цилиндрических объемных ГОЭ [9,10] в полимерных голографических материалах [11,12]. Работа выполнена в рамках НИР № ГР 012008.03159, поддержанной Федеральной целевой программой «Развитие научного потенциала высшей школы (2009-2012 годы)».
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Борн М., Вольф Э. Основы оптики. - М., 1973. 719 с.
2. Батомункуев Ю.Ц., Сандер Е.А., Шойдин С.А. Аберрации объемных голограмм // Тез. Всесоюз. семин. ’’Автоматизация проектирования оптических систем“ (26-28 октября 1988 г., Москва). - М., 1989. - C. 101-112.
3. Hariharan P., Sen D. Radial shearing interferometer // J. Sci. Instrum. - 1961. - V. 38, N.11. P. 428-432.
4. Батомункуев Ю.Ц., Мещеряков Н.А. Расчет схемы записи объемного осевого ГОЭ для инфракрасного диапазона спектра // Изв. вузов. Физика. - 2010. - № 7. - С.24-29.
5. Батомункуев Ю.Ц., Мещеряков Н.А. Внеосевые объемные голограммные элементы для ближнего инфракрасного диапазона спектра // Изв. вузов. Приборостроение. - 2009. -Т. 52. - №_6. - С. 43-47.
6. Батомункуев Ю.Ц. Разработка и расчет объемных голографических оптических элементов / Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук. Новосибирск, 2003.
7. Батомункуев Ю.Ц., Мещеряков Н.А. Стабилизация положений интерференционных полос при записи объемной голограммы в реальном времени // Автометрия. - 2000. - № 1. -С. 50-56.
8. Батомункуев Ю.Ц. Зеркально-линзовая модель объемных голограммных оптических элементов // Оптический журнал. - 2009. - Т. 76. - № 7. - С. 48-52.
9. Батомункуев Ю.Ц., Мещеряков Н.А. Формирование сопряженных плоскостей объемного внеосевого цилиндрического голографического оптического элемента // Автометрия. - 2003. - Т. 39. - №2. - С. 23-29.
10. Батомункуев Ю.Ц., Мещеряков Н.А. Расчет схемы записи цилиндрическими волнами объемного внеосевого голографического оптического элемента // Автометрия. - 1999. -№ 4. - С. 33-38.
11. Батомункуев Ю.Ц. Особенности перекачек энергии при записи объемного ГОЭ в полимерной динамической среде // Вестник СГГА. - 2004. - Вып. 9. - С. 152-156.
12. Батомункуев Ю.Ц., Вениаминов А.В., Попов А.П. Послеэкспозиционное изменение характеристик объемной решетки в полимерной голограммной среде с фенантренхиноном // ГЕО-Сибирь-2010. VI Междунар. науч. конгр.: сб. материалов в 6 т. (Новосибирск, 19-29 апреля 2010 г.). - Новосибирск: СГГА, 2010. - Т. 5, ч. 2. - С. 36-42.
© Ю.Ц. Батомункуев, Н.А. Мещеряков, 2013
