Оптическая голография - Априль Ж.
Скачать (прямая ссылка):
Относительно короткие длины волн желательны также и потому, что плотность хранения информации пропорциональна А-2 или А~3 (см. п. 10.1.4.1). Однако в фиолетовом и ультрафиолетовом диапазонах возникает фоновый шум, ухудшающий восстановленные изображения; это связано с неизбежным хаотическим (рэлеевским) рассеянием, интенсивность которого пропорциональна А-4.
Более подробная информация о лазерах дается в § 8.1 и 8.2, а о материалах для голографии — в § 8.3.
10.1.3.2. Дефлекторы пучков света
В системе оптической памяти для точного направления лазерных пучков при записи, считывании и стирании применяют целый набор дефлекторов, которые должны быстро и безошибочно управлять положением светового пучка. 430 - Г л. 10. Области применения
Как показано в табл 1, существуют три основных типа дефлекторов: механические, акустооптические и электрооптические. В табл. 1 приведены примеры каждого типа. Количественными
Таблица /
Типы дефлекторов светового пучка
Механические Акустоопщческие Электрооптические
Гальванометр с движущейся железной пластинкой Гальванометр с движущейся рамкой Вращающееся многоугольное зеркало
Альфа-йодная кислота
(Ot-HIO3) Молибдат свинца
(PbMoO4) Вода (H2O)
Парателлурит (TeO2)
Плотные флинты (SF-8,
SF-59) Ниобат лития (LiNbO3) Фосфид галлия (GaP)
Дигидрофосфат калия
(KH2PO4) Дигидрофосфат аммония
(NH4H2PO4) Ниобат лития (LiNbO3)
Ниобат стронция—бария
(Sr0i75Ba0i25Nb2O6) Ниобат-танталат калия (KTN)
характеристиками дефлектора являются разрешение и время случайной выборки. Разрешение можно определить как максимальный угол отклонения, деленный на угол дифракционного уширения пучка. Это отношение дает полное число разрешимых угловых положений, или полное число разрешимых точек М. Роль величины M мы обсудим в п. 10.1.4.4.
Автором статьи [42] выполнена большая работа с целью сравнения свойств различных дефлекторов светового пучка. Для каждого из трех типов дефлекторов существует обусловленная конструкцией связь между числом разрешимых точек и временем произвольной выборки. Время произвольной выборки та — это время, необходимое для отклонения лазерного пучка в новое угловое положение. Механические дефлекторы имеют время произвольной выборки
^а==-^-. (13)
где /0 — резонансная частота механической системы. Практически та механических дефлекторов редко бывает меньше 0,1 мс. Таким образом, механические дефлекторы являются недостаточно быстродействующими, чтобы их можно было применять в системе голо-графической памяти с быстрой выборкой (когда требуется время выборки около 1 мкс).
В акустооптическом дефлекторе с помощью пьезоэлектрического преобразователя в акустооптический материал вводится tO.l- NХранение цифровой информации
431
акустическая волна. Эта бегущая волна создает решетку с различными значениями показателя преломления, на которой дифрагирует лазерный пучок. Изменение несущей акустической частоты соответствует изменению длины волны звука и, следовательно, периода решетки. Это приводит к изменению угла дифракции светового пучка, и, таким образом, прибор действует как дефлектор пучка с переменным углом. Время случайной выборки определяется главным образом временем прохождения звуковой волны через сечение лазерного пучка. Таким образом, в случае акустооптиче-ского дефлектора
здесь D — ширина апертуры, a Ws — скорость звука в акустооп-тической среде. Для воды Us= 1,5- IO3 м/с. Следовательно, дефлектор на воде с 20-миллиметровой апертурой имеет Ta= 13,3 мкс.
Чтобы увеличить дифракционную эффективность и уменьшить присущую пучку расходимость, ячейки акустооптических дефлекторов часто удлиняют в направлении распространения акустической волны. При этом лазерный пучок фокусируется, образуя эллиптическое пятно, большая ось которого параллельна направлению удлинения ячейки. Такая фокусировка осуществляется цилиндрическими линзами (рис. 8). Плоскость, содержащая дифрагированный и недифрагированный лазерные пучки, параллельна как линии фокусировки, так и оптической оси системы линз. Поэтому ячейку акустооптического дефлектора, отклоняющего пучок вдоль координаты X, помещают на горизонтальной линии фокусировки,
плоскости ху.
а ячейку дефлектора, отклоняющего пучок вдоль оси у,— на вертикальной. Таким образом, если предположить, что эллиптическое лазерное пятно заполняет всю удлиненную акустооптическую ячейку, то ширина апертуры этой ячейки D будет связана с длиной большой оси пятна. Увеличение ширины апертуры D влечет за собой увеличение числа разрешимых точек (см. п. 10.1.4.4) и дифракционной эффективности, но при этом уменьшает скорость произвольной выборки. 432 - Г л. 10. Области применения
Движение акустической решетки приводит к доплеровскому сдвигу частоты дифрагированного оптического пучка. Поэтому акустооптические дефлекторы следует использовать до светоделителя, расщепляющего пучок на опорный и объектный. При этом необходимо, чтобы оба пучка имели одинаковую длину волны и давали стабильные интерференционные полосы. Наличие допле-ровского сдвига частоты хотя бы у одного из пучков (объектного или опорного) приводит к ухудшению интерференционной картины в точках пересечения этих пучков.
