RU92731U1 - Поляризационно-независимое адаптивное устройство линейной демодуляции фазы - Google Patents
Поляризационно-независимое адаптивное устройство линейной демодуляции фазы Download PDFInfo
- Publication number
- RU92731U1 RU92731U1 RU2009139449/22U RU2009139449U RU92731U1 RU 92731 U1 RU92731 U1 RU 92731U1 RU 2009139449/22 U RU2009139449/22 U RU 2009139449/22U RU 2009139449 U RU2009139449 U RU 2009139449U RU 92731 U1 RU92731 U1 RU 92731U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- wave
- coherent
- waves
- coherent light
- photorefractive crystal
- Prior art date
Links
Abstract
1. Поляризационно-независимое адаптивное устройство линейной демодуляции фазы, содержащее источник опорной когерентной световой волны и источник сигнальной когерентной световой волны, причем источники когерентных световых волн расположены так, что когерентные световые волны пересекаются под углом друг другу, а в месте их пересечения установлен фоторефрактивный кристалл для формирования голограммы, при этом опорная когерентная световая волна пропускается через фазовую четвертьволновую пластинку для придания ей эллиптической поляризации, и фотоприемник, отличающееся тем, что после фазовой четвертьволновой пластинки устройства установлен светоделитель, разделяющий когерентную опорную волну на две волны, и зеркала, посредством которых когерентные опорные волны направляются в фоторефрактивный кристалл под прямым углом друг к другу вдоль осей фоторефрактивного кристалла [100] и [001], а когерентная сигнальная волна направлена в фоторефрактивный кристалл под прямым углом к когерентным опорным волнам вдоль оси фоторефрактивного кристалла [010]. ! 2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что в качестве источника опорной когерентной световой волны используется лазер. ! 3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что в качестве источника сигнальной когерентной световой волны используется волоконно-оптический сенсор. ! 4. Устройство по п.1, отличающееся тем, что в качестве светоделителя используется полупрозрачное зеркало. ! 5. Устройство по п.1, отличающееся тем, что в качестве светоделителя используется неполяризационный светоделительный куб с коэффициентом деления близким к 50:50. ! 6. Устройство по п.1, отличающееся тем, что
Description
Полезная модель относится к области оптоэлектроники и может быть использована в конструкциях адаптивных фильтров на основе динамических голограмм, записываемых в фоторефрактивных кристаллах.
Известно устройство для анизотропной дифракции световых волн, содержащее лазер, поляризатор, фазовую пластинку, кристалл [1]. Две линейно поляризованные волны взаимодействуют в кристалле в условиях анизотропной дифракции. Разность фаз между прошедшей и дифрагированной волной вносится за счет их пропускания через систему «четверть-волновая пластинка-поляризатор».
Недостатками данного устройства являются наличие дополнительного поляризатора, работа которого приводит к дополнительным потерям световой мощности, и использование в качестве сигнального луча светового пучка только линейной поляризации.
Известно также устройство, основанное на векторном смешении волн в кубическом кристалле в присутствии переменного электрического поля [2]. Известное устройство содержит источники световых когерентных волн, которые расположены таким образом, что световые волны, пересекают под углом друг друга. В месте их пересечения установлен фоторефрактивный кристалл кубической симметрии для формирования динамической голограммы. В кристалл попадает две волны, одна из которых является сигнальной, а другая - опорной. Волны имеют разные состояния поляризации - линейное и эллиптическое. Волны распространяются в кристалле под малым углом друг к другу, в результате чего в кристалле формируется голографическая решетка пропускающего типа, обладающая небольшой дифракционной эффективностью. Для повышения эффективности работы устройства используют внешнее знакопеременное электрическое поле, получаемое от генератора переменного тока.
К недостаткам известного устройства следует отнести:
- большой пространственный период голографической решетки;
- низкие метрологические параметры;
- использование в качестве сигнального луча светового пучка только линейной поляризации.
Наиболее близким к заявляемому устройству является энергонезависимое адаптивное устройство линейной демодуляции фазы [3]. Устройство содержит волоконно-оптический сенсор и лазер, расположенные таким образом, что световые волны, излучаемые ими, направлены относительно друг друга под углом близким к 180°, фоторефрактивный кристалл, расположенный на пересечении этих световых волн, фотоприемник, расположенный на одной горизонтальной оси с сигнальной световой волной волоконно-оптического сенсора за фоторефрактивным кристаллом, поляризатор, расположенный на одной горизонтальной оси между волоконно-оптическим сенсором и фоторефрактивным кристаллом, и две фазовые пластинки, расположенные на одной горизонтальной оси между лазером и фоторефрактивным кристаллом. Интенсивность сигнальной волны регистрируется фото детектором.
Данное техническое решение по своему функциональному назначению и по своей технической сущности является наиболее близким к заявляемому и принято за прототип.
К недостаткам данного устройства следует отнести:
- наличие высоких оптических потерь, вносимых в сигнальную волну поляризатором;
- пониженная чувствительность;
- наличие поляризационных шумов;
- использование в качестве сигнального луча светового пучка только линейной поляризации.
Задачей настоящей полезной модели является создание поляризационно-независимого адаптивного устройства линейной демодуляции фазы, которое позволит использовать в качестве сигнального светового пучка луч с произвольной поляризацией, устранив тем самым необходимость использования в устройстве поляризатора, снизив, как следствие, оптические потери, устранив поляризационные шумы и повысив чувствительность.
Поставленная задача решается тем, что в поляризационно-независимом адаптивном устройстве линейной демодуляции фазы, содержащем источник опорной когерентной световой волны и источник сигнальной когерентной световой волны, причем источники когерентных световых волн расположены так, что когерентные световые волны пересекаются под углом друг другу, а в месте их пересечения установлен фоторефрактивный кристалл для формирования голограммы, при этом опорная когерентная световая волна пропускается через фазовую четверть волновую пластинку для придания ей эллиптической поляризации, и фотоприемник, после фазовой четверть волновой пластинки устройства установлен светоделитель, разделяющий когерентную опорную волну на две волны, и зеркала, посредством которых когерентные опорные волны направляются в фоторефрактивный кристалл под прямым углом друг к другу вдоль осей фоторефрактивного кристалла [100] и [001], а когерентная сигнальная волна направлена в фоторефрактивный кристалл под прямым углом к когерентным опорным волнам вдоль оси фоторефрактивного кристалла [010].
В качестве источника опорной когерентной световой волны используется лазер.
В качестве источника сигнальной когерентной световой волны используется оптический фазовый сенсор.
В качестве светоделителя используется полупрозрачное зеркало.
В качестве светоделителя используется неполяризационный светоделительный куб с коэффициентом деления близким к 50:50.
В качестве фоторефрактивного кристалла для формирования голограммы используется кристалл кубической симметрии.
В заявленном поляризационно-независимом адаптивном устройстве линейной демодуляции фазы общими признаками для него и для его прототипа являются:
- источник опорной когерентной световой волны и источник сигнальной когерентной световой волны;
- источники когерентных световых волн расположены так, что когерентные световые волны пересекаются под углом друг другу;
- в месте пересечения световых когерентных волн установлен фоторефрактивный кристалл кубической симметрии для формирования голограммы;
- опорная когерентная световая волна пропускается через фазовую четверть волновую пластинку для ее эллиптической поляризации;
- фотоприемник.
Сопоставительный анализ заявляемого технического решения и прототипа показывает, что первое имеет в отличие от прототипа следующие существенные признаки:
- наличие светоделителя, установленного после фазовой четверть волновой пластинки и разделяющего когерентную опорную волну на две волны;
- установка зеркал, посредством которых когерентные опорные волны направляются в фоторефрактивный кристалл кубической симметрии под прямым углом друг к другу вдоль осей фоторефрактивного кристалла [100] и [001];
- когерентная сигнальная волна направлена в фоторефрактивный кристалл кубической симметрии под прямым углом к когерентным опорным волнам вдоль оси фоторефрактивного кристалла [010].
Совокупность существенных признаков заявленной полезной модели имеет причинно-следственную связь с достигаемым техническим результатом.
Сущность технического решения поясняется чертежом, на котором представлена схема поляризационно-независимого адаптивного устройства линейной демодуляции фазы.
На чертеже обозначены:
1 - исходная опорная световая волна;
2 - четверть-волновая фазовая пластинка;
3 - светоделитель;
4 - опорная световая волна;
5 - опорная световая волна;
6 - зеркала;
7 - сигнальная световая волна;
8 - фоторефрактивный кристалл кубической симметрии;
9 - фотоприемник.
На чертеже дополнительно обозначены оси [001], [010], [100].
На чертеже не показаны источники опорной и сигнальной волн.
Поляризационно-независимое устройство линейной демодуляции фазы является частью любого интерферометра и предназначено для смешивания (объединения) опорной и сигнальной световых волн. Устройство содержит волоконно-оптический сенсор и лазер опорной и сигнальной волн, расположенные так, что когерентные световые волны 1 и 7 пересекаются под углом друг к другу, в месте их пересечения установлен фоторефрактивный кристалл 8 кубической симметрии для формирования голограммы и фотоприемник 9. Опорная когерентная световая волна 1 пропускается через фазовую четверть волновую пластинку 2 для придания ей эллиптической поляризации. После фазовой четверть волновой пластинки 2 устройства установлены светоделитель 3 и два зеркала 6. Светоделитель 3 разделяет когерентную опорную волну на две волны 4 и 5, а зеркала 6 направляют когерентные опорные волны 4 и 5 в фоторефрактивный кристалл 8 под прямым углом друг к другу вдоль осей фоторефрактивного кристалла [100] и [001]. Когерентная сигнальная волна 7 направлена в фоторефрактивный кристалл 8 под прямым углом к когерентным опорным волнам вдоль оси фоторефрактивного кристалла [010].
Поляризационно-независимое устройство работает следующим образом. Опорная световая волна 1 поступает на вход устройства, проходит через четверть волновую пластинку 2 (не нужно, если опорная волна изначально поляризована эллиптически) и делится на две вспомогательных опорных волны 4 и 5. На вход устройства также направляется сигнальная волна 7, когерентная с опорными волнами 4 и 5. Далее три когерентных волны - сигнальная 7 (с амплитудой А) и две опорных 4 и 5 (с амплитудами В и С, соответственно) - направляются в фоторефрактивный кристалл 8 (ФРК) кубической симметрии под прямым углом друг к другу вдоль основных кристаллографических осей кристалла - [100], [010], [001]. Попарная интерференция волн приводит вследствие фоторефрактивного эффекта к формированию в кристалле трех фазовых объемных голографических решеток, волновые вектора которых направлены под углами в 45 градусов к основным осям.
Из-за взаимной пространственной ортогональности распространения волн в фоторефрактивном кристалле кубической симметрии, а также вследствие ортогональной природы электромагнитных волн, только одна из двух поляризационных компонент сигнальной волны (Ах) будет интерферировать с волной В (с ее компонентой Вх), и только их интерференция сформирует соответствующую голограмму. Другая поляризационная компонента волны A (Az) будет интерферировать только с волной С, а именно с ее компонентой Cz. Взаимодействие волн В и С будет обусловлено интерференцией их компонент Ву и Су. Опорные волны (в отличие от сигнальной) не имеют фазовой модуляции, поэтому их взаимодействие носит квазистационарный характер, и приводит лишь к некоторому изменению их амплитуд. Модуляционные изменения, вносимые в амплитуды опорных волн вследствие их поочередного взаимодействия с сигнальной волной и последующего взаимодействия друг с другом, имеют второй порядок малости вследствие малой дифракционной эффективности, обусловленной значительным превышением интенсивностей опорных волн над интенсивностью сигнальной. Это обеспечивает независимость взаимодействия сигнальной волны с каждой из опорных. Сигнальная волна может иметь произвольную поляризацию, в то время как опорные волны должны быть поляризованы эллиптически.
Дифракция всех световых волн на решетках в используемой геометрии носит анизотропный характер. Внутренняя разность фаз в π/2 между ортогональными поляризационными компонентами эллиптически поляризованных опорных волн вследствие анизотропной дифракции на соответствующих голографических решетках перейдет в сдвиг фаз между прошедшей и дифрагировавшей компонентами волн, что обеспечит оптимальное (квадратурное) положение рабочей точки интерферометра, в котором преобразование изменений фазы в изменения интенсивности (демодуляция фазы) носит линейный характер.
Источники информации, принятые во внимание:
1. Delaye Ph., Blouin A., Drolet D., de Montmorillon L.A., Roosen G., Monchalin J.-P. Detection of ultrasonic motion of a scattering surface by photorefractive InP:Fe under an applied dc field // J. Opt. Soc. Am. B. - 1997. - Vol.14. - No.7. - P.1723-1734.
2. Kamshilin A.A., Prokofiev V.V. Fast adaptive interferometer with a photorefractive GaP crystal // Optics Letters. - 2002. - Vol.27. - No.19. - P.1711-1713.
3. Патент РФ №75760 на полезную модель «Энергонезависимое адаптивное устройство линейной демодуляции фазы», МПК G02F 1/00, 2008 г. - прототип.
Claims (6)
1. Поляризационно-независимое адаптивное устройство линейной демодуляции фазы, содержащее источник опорной когерентной световой волны и источник сигнальной когерентной световой волны, причем источники когерентных световых волн расположены так, что когерентные световые волны пересекаются под углом друг другу, а в месте их пересечения установлен фоторефрактивный кристалл для формирования голограммы, при этом опорная когерентная световая волна пропускается через фазовую четвертьволновую пластинку для придания ей эллиптической поляризации, и фотоприемник, отличающееся тем, что после фазовой четвертьволновой пластинки устройства установлен светоделитель, разделяющий когерентную опорную волну на две волны, и зеркала, посредством которых когерентные опорные волны направляются в фоторефрактивный кристалл под прямым углом друг к другу вдоль осей фоторефрактивного кристалла [100] и [001], а когерентная сигнальная волна направлена в фоторефрактивный кристалл под прямым углом к когерентным опорным волнам вдоль оси фоторефрактивного кристалла [010].
2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что в качестве источника опорной когерентной световой волны используется лазер.
3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что в качестве источника сигнальной когерентной световой волны используется волоконно-оптический сенсор.
4. Устройство по п.1, отличающееся тем, что в качестве светоделителя используется полупрозрачное зеркало.
5. Устройство по п.1, отличающееся тем, что в качестве светоделителя используется неполяризационный светоделительный куб с коэффициентом деления близким к 50:50.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2009139449/22U RU92731U1 (ru) | 2009-10-26 | 2009-10-26 | Поляризационно-независимое адаптивное устройство линейной демодуляции фазы |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2009139449/22U RU92731U1 (ru) | 2009-10-26 | 2009-10-26 | Поляризационно-независимое адаптивное устройство линейной демодуляции фазы |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU92731U1 true RU92731U1 (ru) | 2010-03-27 |
Family
ID=42138630
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2009139449/22U RU92731U1 (ru) | 2009-10-26 | 2009-10-26 | Поляризационно-независимое адаптивное устройство линейной демодуляции фазы |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU92731U1 (ru) |
-
2009
- 2009-10-26 RU RU2009139449/22U patent/RU92731U1/ru not_active IP Right Cessation
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP6197880B2 (ja) | 構造化照明顕微鏡、構造化照明方法、及びプログラム | |
US9360423B2 (en) | Optical system for a holographic microscope including a spatial filter | |
CN110058393B (zh) | 一种基于结构光照明的相位显微成像装置和方法 | |
EP3673305B1 (en) | Add-on imaging module for off-axis recording of polarization coded waves | |
CN105241374A (zh) | 双波长共路正交载频数字全息检测装置及检测方法 | |
CN102749718B (zh) | 基于梯形塞纳克干涉仪产生任意矢量光场的方法及装置 | |
AU2007250514B2 (en) | Remote sensing of underwater acoustic fields | |
Tiziani et al. | From speckle pattern photography to digital holographic interferometry | |
CN107121196B (zh) | 一种基于视场反转共路数字全息的琼斯矩阵参量同步测量装置与方法 | |
RU2601729C1 (ru) | Метод и устройство для регистрации спектральных цифровых голографических изображений оптически прозрачных микрообъектов | |
Huang et al. | Two-shot calibration method for phase-only spatial light modulators with generalized spatial differentiator | |
RU92731U1 (ru) | Поляризационно-независимое адаптивное устройство линейной демодуляции фазы | |
Romashko et al. | Photorefractive vectorial wave mixing in different geometries | |
US20050083535A1 (en) | Detection of transient phase shifts in any optical wave front with photorefractive crystal and polarized beams | |
RU75760U1 (ru) | Энергонезависимое адаптивное устройство линейной демодуляции фазы | |
RU126483U1 (ru) | Многоканальное поляризационно-независимое адаптивное устройство регистрации слабых динамических воздействий | |
EP1873764A1 (en) | Method and system for parallel optical decoding of digital phase image to intensity image | |
Romashko et al. | Polarization-Insensitive Adaptive interferometer based on orthogonal three-wave mixing in photorefractive crystal | |
JP6083596B2 (ja) | 光学特性測定システム | |
Falldorf et al. | Lateral shearing interferometer based on a spatial light modulator in the Fourier plane | |
Kotov et al. | Acoustooptic diffraction of three-color radiation on a single acoustic wave | |
RU2441262C1 (ru) | Способ трансформации фазовой модуляции оптического излучения в модуляцию мощности | |
Kim et al. | Analysis of optical transfer function and phase error of the modified triangular interferometer | |
Balakshy et al. | Phase object visualization at Bragg acousto-optic interaction | |
Ariyawansa | Generation and Measurement of Complex Fields Using Stress-Engineered Optics |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM1K | Utility model has become invalid (non-payment of fees) |
Effective date: 20131027 |