- •Содержание
- •Введение
- •1. Дифракция света на объемных голографических решетках
- •1.1. Волновое уравнение в объёмной голограмме
- •1.2. Решение волнового уравнения методом связанных волн
- •1.3. Дифракционная эффективность объемных пропускающих и отражательных голограмм
- •1.3.1. Пропускающие голограммы
- •1 .3.2. Отражательные голограммы
- •1.4.1. Уравнения связанных волн при наличии сдвига голографической решетки относительно интерференционной картины
- •1.4.2. Пропускающие голограммы
- •1.4. Взаимная трансформация электромагнитных волн в объемных голограммах
- •1.4.3. Отражательные голограммы
- •2. Физика фоторефрактивного эффекта
- •2.1. История открытия явления фоторефракции
- •2.2. Физическая суть фоторефракции
- •Заключение
- •Список используемых источников
1.4.3. Отражательные голограммы
Так как опорная и
предметная волны падают на отражательную
голограмму симметрично с различных
сторон, то проекции волновых векторов
и
на ось Oz равны по абсолютной величине
и противоположны по знаку
.
Поэтому систему уравнений (74) для случая
отражательных голограмм запишем так:
(85)
где
.
Решение системы уравнений (85) будем
искать в следующем виде:
(86)
где
,
,
,
– комплексные постоянные. Подставив
выражения (86) в систему уравнений (85) и
сокращая множитель
,
получим:
(87)
Приравнивая в
левой и правой частях соотношений (87)
коэффициенты при
и
,
переходим к двум независимым равенствам:
(88)
Используя краевые условия
(89)
и решая
систему уравнений (88), (89) относительно
,
,
,
,
находим значения этих комплексных
постоянных.
Выразим из (89)
и подставим в полученное выражение
(88).
;
;
.
(90)
Подставим выражение
для
во второе равенство (89)
или
,
из полученного равенства выразим
.
,
тогда
.
Подставим в (90) найденное выражение для :
;
тогда подставляя в (87) полученные
выражения для
и
найдем
и
:
;
.
Выпишем полученные выражения для , , , :
(91)
Подставляя выражения (91) в равенства (86) и принимая во внимание известные тождества:
;
,
получаем:
Вычислим интенсивности взаимодействующих волн в отражательной голограмме:
Найдем интенсивности
прошедших голограмму волн
и
,
подставив в равенство (92)
,
а в (93)
;
(94)
Проведем анализ полученных выражений в некоторых частных случаях.
Пусть интенсивности
волн
и
на границах голограммы совпадают:
.
Тогда, принимая
во внимание известное тождество
,
получаем:
(95)
Из равенства (94)
следует, что, как и для пропускающих
голограмм, в рассматриваемом случае
степень перекачки энергии определяется
множителем
.
Предположим, что созданы оптимальные
условия для трансформации опорной волны
в предметную:
.
Тогда относительные интенсивности
прошедших голограмму волн можно выразить
следующим образом:
(96)
Найдем экстремумы функций (95), используя необходимое условие существования экстремумов – равенство нулю первой производной по d. Будем иметь
.
Так как
и
,
то
,
откуда
.
Значит,
.
Таким образом, при толщине голограммы
(97)
функции
(96) достигают экстремальных значений.
Поскольку
;
,
то неотрицательная
функция
Рис. 9.
при значении d (97) достигает максимума.
Очевидно, что относительная интенсивность
опорной волны принимает при э
том
минимальное значение, а относительная
интенсивность предметной волны —
максимальное. Графики функций (96) при
,
приведены на рис. 9. Кривая 1 изображает
функцию
,
а кривая 2 –
В отражательных голограммах при одинаковых интенсивностях опорной и предметной волн существует возможность управления перекачкой энергии за счет изменения разности фаз . Действительно, при толщине голограммы, удовлетворяющей равенству (97), вся энергия предметной волны переходит в опорную, если . Полагая , мы полностью ликвидируем перекачку (см. уравнения (95)).
Как и в случае
пропускающих голограмм, при очень малой
интенсивности одной из волн
перекачка энергии происходит независимо
от величины Ф, а относительная интенсивность
прошедшей предметной волны, полученная
из уравнений (92), совпадает с выражением
дифракционной эффективности (68)
отражательной голограммы:
.
При этом относительная интенсивность опорной волны (см. систему (94) падает с увеличением толщины голограммы:
.
Легко показать, что суммарная относительная интенсивность опорной и предметной волн, прошедших голограмму, равна единице.
Явление взаимной трансформации опорной и предметной волн в объемных голограммах представляет интерес для исследования, особенно в динамической голографии (см., например: Винецкий В.Л., Кухтарев Н.В. Динамическая голография) [16].
