Селективные свойства объемных голограмм, записанных в фоторефрактивных кристаллах
Диссертация
Предложена теоретическая модель, качественно описывающая данный сдвиг электрического поля. Кристалл рассматривается как генератор фотогальванического тока, нагруженный на эффективное сопротивление. Предполагается, что в качестве эффективного сопротивления выступает поверхностное сопротивление образца. В приближении, когда эффективное нагрузочное сопротивление гораздо меньше внутреннего… Читать ещё >
Содержание
- ГЛАВА 1. СЕЛЕКТИВНОСТЬ ОБЪЕМНЫХ ГОЛОГРАММ. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ
- 1. 1. Классификация и характеристики голограмм
- 1. 2. Селективные свойства объемных голограмм
- 1. 2. 1. Теория связанных волн
- 1. 2. 2. Пропускающие голограммы
- 1. 2. 3. Отражательные голограммы
- 1. 3. Мультиплексирование объемных голограмм
- 1. 3. 1. Угловое мультиплексирование
- 1. 3. 2. Спектральное мультиплексирование
- 1. 3. 3. Фазовое кодирование волнового фронта
- 1. 4. Материалы для записи объемных голограмм
- 1. 4. 1. Экспозицияи чувствительность
- 1. 4. 2. Разрешающая способность
- 1. 4. 3. Сохраняемость и стирание голограмм
- 1. 4. 4. Наиболее перспективные материалы для голографической записи
- 1. 5. Электрическое управление условиями дифракции
- 1. 6. Практическое применение электрического управления объемных голограмм
- 1. 7. Постановка задачи исследований
- ГЛАВА 2. ГОЛОГРАФИЧЕСКАЯ ЗАПИСЬ В ФОТОРЕФРАКТИВНОМ КРИСТАЛЛЕ LINB
- 2. 1. Методика голографической записи
- 2. 1. 1. Источник света для записи голограмм
- 2. 1. 2. Требования к механической стабильности при записи голограмм
- 2. 1. 3. Источник света для восстановления голограмм
- 2. 1. 4. Экспериментальная установка для записи отражательных голограмм
- 2. 2. Фоторефрактивный кристалл ниобата лития
- 2. 2. 1. Физические свойства
- 2. 2. 2. Голографические характеристики
- 2. 3. Механизм фоторефрактивной записи
- 2. 3. 1. Диффузионный механизм
- 2. 3. 2. Дрейфовый механизм
- 2. 3. 3. Общий случай записи фоторефрактивных голограмм
- 2. 3. 4. Стационарный режим
- 2. 3. 5. Характерное время и скорость записи голограмм
- 2. 3. 6. Эффект насыщения ловушек
- 2. 4. электрооптический эффект в кристалле L1NBO
- 2. 5. Фотогальванический эффект
Список литературы
- VanHeerden P. J. Theory of optical information storage in solids //Appl. Opt. 1963. Vol. 2, N 2. P. 393−400.
- Leith E. N., Kozma A., Upatneiks J., Marks J., Massey N. Holographic data storage in three-dimensional media// Appl. Opt. 1966. Vol. 5, N7.P. 1303−1311.
- Ramberg E.G. Holographic information storage //RCA Review 1972. Vol. 33, N 1. P. 5−53.
- Акаев А. А., Гуревич С. Б., Жумалиев К. М. Голографические системы хранения и выборки информации. Бишкек, СПб.: Илим, 2000. 408 с.
- Coufal H.J., Psaltis D., Sincerbox G.T. Holographic Data Storage. Heidelberg: Springer Verlag, 2000. 486 p.
- Rakuljic G. A., Leyva V. Volume holographic narrow-band optical filter //Opt. Lett. 1993. Vol. 18, N6. P. 459−461.
- Agrawal G. P. Fiber-Optic Communication Systems, 3rd Edition. N. Y. John Wiley & Sons, 2002. 576 p.
- Степанов С. И., Камшшшн А. А., Петров М. П. Электрически управляемая дифракция света на объемных голограммах в электрооптических кристаллах //Письма в ЖТФ. 1977. Т. 3,№ 2. С. 89−93.
- Petrov М. P., Stepanov S. I., Kamshilin A. A. Light diffraction in photorefractive ferroelectrics //Ferroelectrics. 1978. Vol. 21. P. 631−633.
- Petrov M. P., Stepanov S. I., Kamshilin A. A. Light diffraction from the volume holograms in electrooptic birefringent crystals //Opt. Commun. 1979. Vol. 29., N 1. P. 44−48.
- Кольер P., Беркхарт К., Лин JI. Оптическая голография. М.: Мир, 1973. 686 с.
- Hendow S. Т. Crystal Bragg gratings stabilize laser sources // Laser Focus World. 1996. N II P. S19-S24.
- Gabor D. A new microscopic principle //Nature. 1948. Vol. 161, N 4098. P. 777−778.
- Leith E. N., Upatniecs J. Reconstructed wavefronts and communication theory //J. Opt. Soc. of Amer. 1962. Vol. 52, N 10. P. 1123−1130.
- Klein W. R. Theoretical efficiency of Bragg devices // Proc. IEEE. 1966. Vol. 54, N 5. P. 803−804.
- Денисюк Ю. H. Об отображении оптических свойств объекта в волновом поле рассеянного им излучения //Докл. АН СССР. 1962. Т. 144, № 6. С. 1275−1278.
- Денисюк Ю. Н. Об отображении оптических свойств объекта в волновом поле рассеянного им излучения //Оптика и спектроскопия. 1963. Т. 15, № 4. С. 522−532.
- Kogelnik H. Coupled wave theory for thick hologram gratings //Bell Syst. Techn. J. 1969. Vol. 48, N 9. P. 2909−2947.
- Ярив А., ЮхП. Оптические волны в кристаллах. М.: Мир, 1987. 616 с.
- Пенчева Т. Г., Петров М. П., Степанов С. И. Дифракционная эффективность анизотропных голограмм в LiNbO? //Автометрия. 1980. № I. С. 122−126.
- Hesselink L., Bashaw М. С. Optical memories implemented with photorefractive media //Opt. Quantum Electron. 1993. Vol. 25. P. S611-S661.
- Hong J. H., McMichael I., Chang T. Y., Christian W., Paek E. G. Volume holographic memory systems, techniques and architectures // Opt. Eng. 1995. Vol. 34, N 8. P. 2193−2203.
- Burke W. J., Sheng P. Crosstalk noise from multiple thick-phase holograms // J. Appl. Phys. 1977. Vol. 48, N2. P. 681−685.
- Mok F. H. Angle-multiplexed storage of 5000 holograms in lithium niobate // Opt. Lett. 1993. Vol. 18, N 11. P. 915−917.
- Rakuljic G. A., Leyva V., Yariv A. Optical data storage by using orthogonal wavelength-multiplexed volume holograms // Opt. Lett. 1992. Vol. 17, N 20. P. 1471−1473.
- Curtis K., Gu СPsaltis D. Cross talk in wavelength-multiplexed holographic memories // Opt. Lett. 1993. Vol. 18, N 12. P. 1001−1003.
- Kume Т., Nonaka K., Yamamoto M. Wavelength-multiplexed holographic recording in cerium doped strontium barium niobate by using tunable laser diode // Jpn. J. Appl. Phys. 1996. Vol. 35, N IB. P. 448−453.
- Krasnov A. E. Thick-film phase holograms recorded by means of coded reference waves //Sov. J. Quantum Electron. 1977. Vol. 7. P. 1147−1148.
- Denz C., Pauliat G., Roosen G., Tschudi T. Volume hologram multiplexing using a deterministic phase encoding technique // Opt. Commun. 1991. Vol. 85, N 1. P. 171−176.
- Bashaw M. C., Heanue J. F., Aharoni A., Walkup J. F., Hesselink L. Cross-talk considerations for angular and phase-encoded multiplexing in volume holography // J. Opt. Soc. Am. B. 1994. Vol. 11, N9. P. 1820−1836.
- Lee H., Gu X. G., Psaltis D. Volume holographic interconnections with maximal capacity and minimal crosstalk //J. Appl. Phys. 1989. Vol. 65, N 5. P. 2191−2194.
- Li H. Y., Psaltis D. Three-dimensional holographic disks // Appl. Opt. 1994. Vol. 33. N 17. P. 3764−3774.
- Gu C., Hong J., McMichael I., Saxena R., Mok F. Cross-talk-limited storage capacity of volume holographic memory HI. Opt. Soc. Am. A. 1992. Vol. 9, N 11. P. 1978−1983.
- Yariv A. Interpage and interpixel cross talk in orthogonal (wavelength-multiplexed) holograms // Opt. Lett. 1993. Vol. 18, N 8. P. 652−654.
- Вест Ч. Голографическая интерферометрия. М.: Мир, 1982. 504 с.
- Островский Ю. И., Бутусов М. М., Островская Г. В. Голографическая интерферометрия. М.: Наука, 1977. 336 с.
- Петров М. П., Степанов С. И., Хоменко А. В. Фоторефрактивные кристаллы в когерентной опггике. СПб.: Наука, 1992. 318 с.
- Giinter P., Huignard J. P. Photorefractive materials and their applications. I. Fundamental phenomena. Heidelberg: Springer Verlag, 1988. V. 61. 314 p.
- Giinter P., Huignard J. P. Photorefractive materials and their applications. I. Applications. Heidelberg: Springer Verlag, 1989. V. 62. 278 p.
- Gunter P. Nonlinear optical effects and materials. Heidelberg: Springer Verlag, 2000. 540 p.
- Ashkin A., Boyd G. D., Dziedzic J. M., Smith R. G., Ballman A. A., Levinstein J. J., Nassau K. Optically induced refractive index inhomogeneities in LiNb03 and LiTa03 //Appl. Phys. Lett. 1966. Vol. 9, N 1. P. 72−74.
- Chen F. S., LaMacchia J Т., Frazer D. B. Holographic storage in lithium niobate //Appl Phys. Lett. 1968. Vol. 13, N5. P. 223−224.
- Townsend R. L., LaMacchia J. T. Optically induced refractive index changes in ВаТЮз //J. Appl. Phys. 1970. Vol. 41, N 13. P. 5188−5192.
- Feinberg J., Heiman D., Taaguay A. R, Hellwarth R. W. Photorefractive effects and light-induced charge migration in barium titanate //J. Appl. Phys. 1980. Vol. 51, N 3. P. 12 971 305.
- Thaxter J. В., Kestigian M. Unique properties of SBN and their use in layered optical memory // Appl. Opt. 1974. Vol. 13, N 4. P. 913−924.
- Воронов В. В., Гуланян Э. X., Дорош И. Р. и др. Фотоэлектрические и фоторефрактивные свойства кристаллов ниобата бария-стронция, легированных церием //Квантовая электрон. 1979. Т. 6, № 9. С. 1993−1999.
- Ma J., Chang Т., Hong J., Neurgaonkar R., Barbastathis G., Psaltis D. Electrical fixing of 1000 angle-multiplexed holograms in SBN: 75 // Opt. Lett. 1997. Vol. 22, N 14. P. 11 161 118.
- Bernal M-P., Burr G. W., Coufal H, Giygier R. K., HofFnagle J. A., Jefferson С. M., Macfarlane R. M., Shelby R. M., Sincebox G. Т., Wittmann G. Holographic-data-storage materials // MRS Bulletin. 1996. N 6. P. 51−60.
- Kewitsch A., Segev M., Yariv A., Neurgaonkar R. R. Electric-field multiplexing/demultiplexing of volume holograms in photorefractive media //Opt. Lett. 1993. Vol. 18, N7. P. 534−536.
- Alvarez-Bravo J. V., Muller R., Arizmendi L. Electric field multiplexing of volume holograms in LiNbCh //Europhys. Lett. 1995. Vol. 31. P. 443−448.
- Balberg M., Razvag M., Refaeli E., Agranat A. J. Electric-field multiplexing of volume holograms in paraelectric crystals //Appl. Opt. 1998. Vol. 37, N 5. P. 841−847.
- Amodei J. J., Staebler D. L. Holographic pattern fixing in electro-optic crystals //Appl. Phys. Lett. 1971. Vol. 18, N 12. P. 540−542.
- Amodei J. J., Philips W., Staebler D. L. Improved electrooptic materials and fixing techniques for holographic recording //Appl. Opt. 1972. Vol. 11, N 2. P. 390−396.
- Куликов В. В., Степанов С. И. Механизмы голографической записи и термического фиксирования в фоторефрактивном LiNbOj: Fe //ФТТ. 1979. Т. 21, № 11. С. 3204−3208.
- Куликов В. В., Петров М. П., Степанов С. И. Механизмы старения объемных голограмм в LiNb03 //Автометрия. 1980. № 1. С. 39−45.
- Бобринев В. И., Васильева 3. Г., Гуланян Э. X., Микаэлян А. Л. Многократная перезапись и фиксирование голограмм в кристаллах ниобата лития, легированных железом //Письма в ЖЭТФ. 1973. Т. 18, № 4. С. 267−269.
- Kenan R. P., Verber С. М., Wood Е. Wide-angle electrooptic switch //Appl Phys. Lett 1974. Vol. 24, N 9. P. 428−430.
- De-Vre R., Jeganathan M., Wilde J. P., Hesselink L. Effect of applied electric fields on the Bragg condition and the diffraction efficiency in photorefractive crystals //Opt. Lett. 1994. Vol. 19, N 12. P. 910−912.
- De-Vre R., Jeganathan M., Wilde J. P., Hesselink L. Effect of applied electric fields on the writing and the readout of photorefractive gratings //J. Opt. Soc. Am. B. 1995. Vol. 12, N 4. P. 600−614.
- IBM Holographic Optical Storage Team. Holographic storage delivers high data density //Laser Focus World. 2000. N 12. P. 123−127.
- Petrov M. P., Shamray A. V., Petrov V. M., Spectral and electric field multiplexing of volume holograms and the potential of these techniques for holographic memory //Optical Memory & Neural Networks. 1998. Vol. 7, N 1. P. 19−35.
- Petrov M. P., Petrov V. M., A.V. Chamrai A. V., Denz C., Tschudi T. Electrically controlled holographic optical filter //Proc. 27th Eur. Conf. on Opt. Comm. (ECOC'Ol Amsterdam), 2001. P. 628−629.
- Звелто О. Принципы лазеров. М. Мир, 1990. 560 с.
- Борн М., Вольф Э. Основы оптики. М.. Наука, 1970. 856 с.
- DosSantos P. A., Cescato L., Frejloch J. Interference-term real-time measurement for self-stabilized two-wave mixing in photorefractive crystals // Opt. Lett. 1988. Vol. 13, N 11. P. 1014−1016.
- Garcia P. M., Buse K., Kip D., Frejlich J. Self-stabilized holographic recording in LiNbO^Fe crystals//Opt. Commun. 1995. Vol. 117. P. 235−240.
- Breer S., Buse K., Peithmann K., Vogt H., Kratzig E. Stabilized recording and thermal fixing of holograms in photorefractive lithium niobate crystals //Rev. Sci. Instr. 1998. Vol. 69, N 4. P. 1591−1594.
- Linde D. von der, Glass A. M. Photorefractive effects for reversible holographic storage of information//Appl. Phys. 1975. Vol. 8, N 2. P. 85−100.
- Linde D. von der, Glass A. M., Rodgers K. F. Multiphoton photorefractive processes for optical storage in LiNb03 //Appl. Phys. Lett. 1974. Vol. 25, N 3. P. 155−157.
- Linde D. von der, Glass A. ML, Rodgers K. F. Optical storage using refractive index changes induced by two-step excitation //J. Appl. Phys. 1976. Vol. 47, N 1. P. 217−220.
- Buse K, Jermann F., Kratzig Е. Two-step photorefractive hologram recording in LiNb03 Fe //Ferroelectrics. 1993. Vol. 141. P. 197−200.
- Buse K., Jermann F., Kratzig Е. Infrared holographic recording in LiNb03: Fe and LiNb03 //Opt. Mater. 1995. Vol. 4, N 2−3. P. 237−240.
- Petrov M. P., Stepanov S. I., Kamshilin A. A. Holographic storage of information and peculiarities of light diffraction in birefringent electro-optic crystals //Opt. and Laser Techn. 1979, N6. P. 149−151.
- Камшилин А. А., Петров M. П., Степанов С. И. Нелинейная обработка изображений в объемных голографических средах //Письма в ЖТФ. 1979. Т. 5, № 6. С. 374−377.
- Sayano К., Zhao F., Hendow S. Т., Kukhtarev N. V. High efficiency, long lifetime volume holographic gratings in LiNb03 //post-deadline paper at CLEO'96. June 2−7 1996. Anaheim. CA. USA.
- Кузьминов Ю. С. Ниобат и танталат лития: Материалы для нелинейной оптики. М.: Наука, 1975. 224 с.
- Lenzo P. V., Spencer Е. G., Nassau К. Electro-optic coefficients in single-domain ferroelectric lithium niobate //J. Opt. Soc. Amer. 1966. Vol. 56, N 5. P. 633−636.
- Пашков В. А., Соловева H. M., Уюкин Е. М. Фото- и темновая проводимость в кристаллах ниобата лития //ФТТ. 1979. Т. 21, № 6. С. 1879−1882.
- Ohmori Y., Yasojima Y., Inuishi Y. Photoconduction, thermally stimulated luminescence and optical damage in single crystal of LiNb03 //Jap. J. Appl. Phys. 1975. Vol. 14, N 9. P. 1291−1300.
- Kratzig E., Kurz H. Photorefractive and photovoltaic effects in doped LiNb03 //Opt. Acta. 1977. Vol. 24. P. 475−482.
- Staebler D. L., Burke W. J., Phillips W., Amodei J. J. Multiple store and erasure of fixed holograms in Fe-doped LiNb03 //Appl. Phys. Lett. 1975. Vol. 26, N 4. P. 182−184.
- Стурман Б. И., Фридкин В. М. Фотогальванический эффект в средах без центра симметрии и родственные явления. М.: Наука, 1992. 208 с.
- Микаэлян А. К., Гуланян Э. X., Дмитриева Е. И., Дорош И. Р. Отражательные голограммы в кристаллах LiNbOj //Квантовая электрон. 1978. Т. 5, № 2. С. 440−442.
- Гуланян Э. X., Дорош И. Р., Жмурко А. И. Исследование механизма записи отражательных голограмм в сегнетоэлектрических кристаллах// Вопр. радиоэлектрон. Сер. общетехн. 1979. № 8. С. 95−105.
- Amodei J. J., Staebler D. L. Holographic recording in lithium niobate //RCA Rev. 1972. Vol. 33, N 1. P. 71−93.
- Staebler D. L., Phillips W. Fe-doped LiNb03 for read-write applications //Appl. Opt. 1974. Vol. 13, N4. P. 788−794.
- Amodei J. J. Electron diffusion effects during hologram recording in crystals // Appl. Phys. Lett. 1971. Vol. 18, N 1. P. 22−24.
- Kukhtarev N. V., Markov V. В., Odulov S. G, Soskin M. S., Vinetskii V. I. Holographic storage in electrooptic crystals //Ferroelectrics. 1979. Vol. 22. P. 949−960.
- Рывкин С. M. Фотоэлектрические явления в полупроводниках. М.: Физматгиз, 1963. 496 с.
- Батыгин В. В., Топтыгин И. Н. Сборник задач по электродинамике. М.: Наука, 1970. 286 с.
- Buse К. Light-induced charge transport processes in photorefractive crystals .1. Models and experimental methods //Appl. Phys. B. 1997. Vol. 64, N 3. P. 273−291.
- Buse K. Light-induced charge transport processes in photorefractive crystals .1. Materials //Appl. Phys. B. 1997. Vol. 64, N 4. P. 391−407.
- Белиничер В. И., Стурман Б. И. Фотогальванический эффект в средах без центра симметрии//УФН. 1980. Т. 130, 3. С. 415−458.
- Glass A. M., Linde D. von der, Auston D. H, Hegrant T. J. Excited state polarization, bulk photovoltaic effect and photorefractive effect in electrically polarized media //J. of Electron. Mater. 1975. Vol. 4, N 5. P. 915−943.
- Peithmann K., Wiebrock A., Buse K. Photorefractive properties of highly-doped lithium niobate crystals in the visible and near-infrared //Appl. Phys. B. 1999. Vol. 68, N 5. P. 777 784.
- Одулов С. Г., Олейник О. И., Соскин М. С. Оптическая нелинейность чистых кристаллов ниобата лития и голографическая запись при низких температурах// Письма в ЖЭТФ. 1981. Т. 34, № 7. С. 403−406.
- Фридкин В. М., Попов Б. И. Аномальный фотовольтаический эффект в сегнетоэлектриках //УФН. 1978. Т. 126, № 4. С. 657−671.
- Simon М., Wevering S., Buse К., Kratzig Е. The bulk photovoltaic effect of photorefractive LiNb03: Fe crystals at highlight intensities III of Physics D. 1997. Vol. 30, N 1. P. 144−149.
- Peithmann K., Wiebrock A., Buse K., Kratzig E. Low-spatial-frequency refractive-index changes in iron-doped lithium niobate crystals upon illumination with a focused continuous-wave laser beam //J. Opt. Soc. Am. B. 2000. Vol. 17, N 4. P.586−592.
- Matull R, Rupp R. A. Microphotometric investigation of fixed holograms 111. Phys. D. Appl. Phys. 1988. Vol. 21. P. 1556−1565.
- Buse K., Beer S., Peithmann K., Kapphan S., Gao M., Kratzig E. Origin of thermal fixing in photorefractive lithium niobate crystals IIPhys. Rev. B. 1997. Vol. 56, N 3. P. 1225−1235.
- Magnussen R., Gaylord Т. K. Laser scattering induced holograms in lithium niobate //Appl. Opt. 1974. Vol. 13, N7. P. 1545−1548.
- Хатьков H. Д., Шандаров С. M. Анизотропия записи шумовых голограмм в фоторефрактивномкристалле LiNb03:Fe//Автометрия. 1983. № 2. С. 61−65.
- Grousson R., Mallick S., Odulov S. G. Amplified backward scattering in LiNb03: Fe //Opt. Commun. 1984. Vol. 51, N 5. P. 342−346.
- Banerjee P. P., Misra R. M. Dependence of photorefractive beam fanning on beam parameters //Opt. Commun. 1993. Vol 100. P. 166−172.
- Okamura H. Theory of photorefractive grating formation in the presence of the bulk photovoltaic effect//Jpn. J. Appl. Phys. 1. 2000. Vol. 39, N9A. P. 5105−5110.
- Gu C., Hong J., Li H. Y., Psaltis D., Yeh P. Dynamic of grating formation in photovoltaic media//J. Appl. Phys. 1991. Vol. 69, N 3. P. 1167−1172.
- Kukhtarev N. V., Lyuksyutov S. F., Buchhave P., Kukhtareva Т., Sayano K., Banerjee P. P. Self-enhancement of dynamic gratings in photogalvanic crystals IIPhys. Rev. A. 1998. Vol. 58, N5. P. 4051−4055.134
- Корзинин Ю. JI., Суханов В. И. Дифракция света на трехмерных голограммах со сплошным спектром пространственных частот. Система уравнений связанных волн //Опт. и Спектр. 1984. Т. 56, № 4. С. 763−767.
- Корзинин Ю. Л., Суханов В. И. Дифракция света на трехмерных голограммах со сплошным спектром пространственных частот //Опт. и Спектр. 1984. Т. 56, № 5. С. 935−939.
- Heanue J. F., Bashaw M. С., Hesselink L. Sparse selection of reference beams for wavelength- and angular-multiplexed volume holography //J. Opt. Soc. Am. A. 1995. Vol. 12, N8. P. 1671−1676.