en
Назад
DOI: 10.17586/1023-5086-2023-90-05-50-62
УДК: 535.421, 535.417
Дифракционная эффективность и эффект формфактора голограмм (обзор)
Полный текст на elibrary.ru
Публикация в Journal of Optical Technology
Предмет исследования. Влияние эффекта формфактора на дифракционную эффективность голограмм в различных голографических материалах. Цель работы. Обзор публикаций, посвященных анализу дифракционной эффективности двухмерных и трехмерных голограмм в зависимости от формы пучков записывающего излучения. Метод. Голографическое экспонирование фоточувствительных сред позволяет зарегистрировать сформированную интерференционную картину в среде в виде периодической модуляции показателя преломления, поверхностного рельефа, коэффициента оптического поглощения либо других параметров. Измерение и анализ дифракционной эффективности показал ее зависимость как от степени модуляции регистрирующей среды, так и от формы пучка записывающего излучения. Основные результаты. По результатам обзора можно сделать вывод о важности учета перекрестного взаимодействия двух нелинейных эффектов — нелинейности дифракционной эффективности и нелинейности экспозиции по полю голограммы. Проявления этого перекрестного эффекта были замечены давно, но часто объяснялись другими причинами. Его некоторая «скрытность» может быть объяснена проявлением только при наличии одновременно двух указанных нелинейностей с наличием в них локальных максимумов. Во всех остальных случаях эффект формфактора исчезает. Показаны области проявления эффекта формфактора в голографических экспериментах как эффекта, порождающего ограничения основных «силовых» параметров голограмм, таких как дифракционная эффективность и оптимальная экспозиция. Проявление эффекта формфактора является имманентно присущим голографической записи сложных изображений, поскольку его нельзя устранить полностью, а можно только ослабить на начальном участке экспозиции. Практическая значимость. Наряду с перечисленными выше ограничительными свойствами эффект формфактора позволяет с высокой точностью измерять кинетику голограмм прямо в процессе их записи без привлечения дополнительного сложного оборудования, что было запатентовано. Его влияние может быть значительным: формфактор в голографии нельзя отнести к малым поправкам основного результата. Он проявляется в основных «силовых» характеристиках аналогично фундаментальному проявлению формфактора в гравитационных взаимодействиях тел неправильной формы или в межатомных взаимодействиях.
голография, интерференция, голографические интерференционные полосы, дифракция Брэгга, дифракция Рамана–Ната, дифракционная эффективность, формфактор
Коды OCIS: 090.1760
Список источников:1. Багбая И.Д. К истории дифракционной решетки // УФН. 1972. Т. 108. № 2. С. 335–337. https:doi.org/10.3367/UFNr.0108.197210g.0335
2. Klein W.R. Theoretical efficiency of Bragg devices // Proc. IEEE. 1966. V. 54. P. 803–804. https:doi.org/10.1109/PROC.1966.4866
3. Nath N.S.N. The diffraction of light by high frequency sound waves: Generalised theory // Proc. Indian Acad. Sci. (Math. Sci.). 1936. V. 4. P. 222–242. https:doi.org/10.1007/BF03036083
4. Kogelnik H. Coupled wave theory for thick hologram gratings // Bell Syst. Tech. J. 1969. V. 48. P. 2909–2947. https:doi.org/10.1002/j.1538-7305.1969.tb01198.x
5. Goodman J.W. Introduction to Fourier optics. 2nd ed. N.Y.: McGraw-Hill, 1988. 441 p. P. 82.
6. Goodman J.W. Introduction to Fourier optics. 2nd ed. N.Y.: McGraw-Hill, 1988. 441 p. P. 340.
7. Goodman J.W. Introduction to Fourier optics. 2nd ed. N.Y.: McGraw-Hill, 1988. 441 p. P. 343.
8. Shoydin S.A. Requirements to lasers and formfactor of holograms // Opt. Mem. Neural Networks. 2016. V. 25. P. 95–101. https:doi.org/10.3103/S1060992X16020053
9. Shoydin S.A. A method of achieving the maximum diffraction efficiency of holograms based on optimizing the formfactor // Comput. Opt. 2016. V. 40. № 4. P. 501–507. https:doi.org/10.18287/2412-6179-2016-40-4-501-507
10. Мешалкин А.Ю., Шойдин С.А. Формфактор голограмм в режиме дифракции Рамана–Ната // Тез. докл. XVI междунар. конф. по голографии и прикладным оптическим технологиям HOLOEXPO-2019. Санкт-Петербург, Россия. 2019. C. 279–289.
11. Shoydin S.A., Meshalkin A.Y., Kovalev M.S. Formfactor of a hologram on a chalcogenide glassy semiconductor and azopolymer // Opt. Mater. Exp. 2020. V. 10. № 8. P. 1819–1825. https:doi.org/10.1364/ome.399017
12. Gallego S., Ortuno M., Neipp C., et al. Overmodulation effects in volume holograms recorded on photopolymers // Opt. Commun. 2003. V. 215. P. 263–269. https:doi.org/10.1016/S0030-4018(02)02244-7
13. Sullivan A.C., Alim M.D., Glugla D.J., еt al. Holographic analysis of photopolymers // Event: SPIE Optics + Optoelectronics. Prague, Czech Republic. 2017. V. 10233. https:doi.org/10.1117/12.2265865
14. Ciapurin I.V., Glebov L.B., Smirnov V.I. Modeling of Gaussian beam diffraction on volume Bragg gratings in PTR glass // Proc. SPIE. 2005. V. 5742. https:doi.org/10.1117/12.591215
15. Sabel T., Marga C.L. Volume holography: Novel materials, methods and applications // in Holographic materials and optical systems. Eds. by Naydenova I., Nazarova D., Babeva T. / London: IntechOpen, 2017. https:doi.org/10.5772/67001
16. Jelken J., Henkel C., Santer S. Solving an old puzzle: Fine structure of diffraction spots from an azo-polymer surface relief grating // Appl. Phys. B. 2019. V. 125. P. 218. https:doi.org/10.1007/s00340-019-7331-8
17. Jelken J., Henkel C., Santer S. Polarization controlled fine structure of diffraction spots from an optically induced grating // Appl. Phys. Lett. 2020. V. 116. P. 051601. https:doi.org/10.1063/1.5140067
18. Stolz D., Strobelt J., Leven M., et al. One-step fabrication of surface relief dot-matrix holograms using supramolecular azopolymer thin films // Proc. SPIE. 2021. V. 11710. P. 1171008. https:doi.org/10.1117/12.2582763
19. Sobolewska A., Bartkiewicz S. On the long time holographic grating recording process in azo-polymer // Appl. Phys. Lett. 2009. V. 95. P. 123302. https:doi.org/10.1063/1.3232223
20. Golub P., Kurioz Yu., Sheremet N., et al. Director modulation of nematic liquid crystal on photosensitive chalcogenide surface // Molecular Cryst. Liquid Cryst. 2018. V. 661. P. 25–37. https:doi.org/10.1080/15421406.2018.1460235
21. Meshalkin A., Losmanschii C., Cazac V., et al. Analysis of diffraction efficiency of phase gratings in dependence of grooves number // 2020 Internat. Conf. Information Technol. and Nanotechnol. (ITNT). Samara, Russia. May 26–29, 2020. P. 1–4. https:doi.org/10.1109/ITNT49337.2020.9253317
22. Шойдин С.А., Мешалкин А.Ю. Способ экспресс анализа величины динамического диапазона фотоотклика фазового голографического материала // Патент РФ № RU2734093C1. 2020. Бюл. № 29.
23. Мешалкин А.Ю., Шойдин С.А. Дифракционный способ измерения динамического диапазона фотоотклика голографического фазового материала // Тез. докл. XVII междунар. конф. по голографии и прикладным оптическим технологиям — HOLOEXPO-2020. Москва, Россия. 08–09 сентября 2020. С. 235–245.
24. Шойдин С.А., Трифанов А.В. Формфактор голограмм сложных изображений // Компьютерная оптика. 2018. Т. 42. № 3. С. 362–368. https:doi.org/10.18287/2412-6179-2018-42-3-362-368
25. Shoydin S.A. Effect of photo-response nonlinearity on the diffraction efficiency of holograms // Optoelectron. Instrument. Proc. 2019. V. 55. P. 28–31. https:doi.org/10.3103/S8756699019010059
26. Знаменский В.В. Общий курс полевой геофизики: учебник для вузов. Л.: Недра, 1989. 520 с. ISBN: 5-247-00666-6
27. Биленькая С.И., Биленький С.М., Казаринов Ю.М., Лапидус Л.И. Электромагнитный формфактор протона и тяжелые гипотетические частицы // Письма в ЖЭТФ. 1974. Т. 19. № 9. С. 613–616.