Фоторефрактивные кристаллы в когерентной оптике - Петров М.П.
Скачать (прямая ссылка):
9.5.2. Волоконно-оптический гироскоп на основе кольцевой схемы пассивного ОВФ
Совершенно иной принцип лежит в основе работы волоконно-оптического гироскопа по кольцевой схеме самонакачивающегося ОВФ (рис. 9.13, в), впервые предложенного в [9.72]. Несколько упрощая, его функционирование можно пояснить следующим образом. При выполнении определенных энергетических соотношений в оптическом кольцевом генераторе на основе ФРК устанавливается некоторый- стационарный режим, характеризующийся появлением в объеме кристалла решетки пропускающего типа и встречнонаправленной комплексно-сопряженной волны R2 ос RГ (см. 6.5.4).
Интерференционная картина /х (х), образованная в объеме ФРК исходной волной накачки Rx и возникающей в процессе ее само-дифракции сигнальной волны Slt всегда находится в самосогласованном положении относительно записанной голограммы, т. е. при используемом диффузионном механизме записи смещена на четверть пространственного периода. В случае, если платформа с размещенным на ней гироскопом покоится, то фазовые сдвиги, приобретаемые световыми волнами, проходящими через оптическое волокно в противоположных направлениях, оказываются равными
237
друг другу. Поэтому интерференционная картина /2 (х), образованная в объеме кристалла световыми волнами R2 и S2, совпадает пространственно с /х (х). Т. е. она также находится в самосогласованном положении с записываемой стационарной голограммой, которая в данном случае покоится.
Если же платформа приходит во вращение с угловой частотой Q, то между световыми волнами R2 и S2 возникает невзаимный фазовый сдвиг Acp?J (9.14), приводящий к соответствующему сдвигу интерференционной картины 12 (х). В результате суммарная интерференционная картина I (х) = /х (х) + /2 (х) оказывается смещенной относительно своего самосогласованного положения относительно голограммы на некоторый угол Аф'. Если посчитать, что средняя интенсивность и контраст интерференционных картин 1Х (х) и /2 (х) одинаковы, а Афа 1, то Аф' да Афй/2. Динамический характер среды приводит к тому, что голограмма начнет перестраиваться с характерным временем т8С к новому положению интерференционной картины I (х). Однако последняя при сохранении невзаимного фазового сдвига Афя между R2 и S2 будет постоянно смещаться, так чтобы между ней и голограммой поддерживался дополнительный-угол рассогласования Аф'. В такой ситуации голограмма превратится в постоянно бегущую со скоростью
lv « Дср'/TscK. (9.17)
Частоты сигнальных световых волн и S2, возникающих в результате дифракции Rx и R2 на бегущей решетке, окажутся сдвинутыми на величину
4„'«24Ф,(2»-^-)^. (9Л8)
Таким образом, в данной схеме волоконно-оптического гироскопа невзаимный фазовый сдвиг Афй преобразуется в частотный фазовый сдвиг сигнальных световых волн и S2, который может быть достаточно точно измерен с помощью стандартной интерферометри-ческой схемы. Из (9.18) прямо следует, что чувствительность такого' устройства уступает чувствительности стандартного кольцевого лазерного гироскопа (9.13) в 2cxsc/L раз. Для ее достижения (Асо' ~ ~ Аюй) необходимо использование достаточно быстрого ФРК с т8С ~ 10-« с при L ~ 103 м. В случае объективной оценки точности такого гироскопа следует принимать, однако, во внимание, что величина частотного сдвига Асо' оказывается зависящей от интенсивности света на ФРК (тзс ос /о1), его чувствительности, пространственной частоты К. Она также может изменяться под действием внешнего электрического поля [9.78], а следовательно, и внутренних эффективных полей фотогальванической, пироэлектрической, пьезоэлектрической и другой природы.
9.6. Системы голографической памяти на основе ФРК
Одно из первых предложений по практическому применению ФРК, последовавшее практически сразу после открытия возможности их использования для голографической записи, было связано с си-
238
а
6
Рис. 9.14. Выборка серии голограмм из объема ФРК путем изменения длины волны (а) или угла падения (б) считывающего пучка.
«темами оптической голографической памяти. Причем исследователей привлекали две характерные особенности этих фоточувствитель-ных сред, а именно возможность реверсивной голографической записи и объемный характер записываемых в ФРК голограмм.
Объемность записываемых в ФРК голограмм предполагает наличие у них ярко выраженных селективных свойств (см. раздел 5.6) по углу падения и по длине волны считывающего светового пучка. Эти свойства лежат в основе трехмерной голографической памяти [9.79], существенным образом использующей третье измерение (толщину) записывающей среды. Выборка нужной голограммы из такого голографического запоминающего устройства (ГЗУ) может осуществляться изменением длины волны плоского считывающего светового пучка (рис. 9.14, а), угла его падения (рис. 9.14, б) либо показателя преломления кристалла (см. далее раздел 9.7).
Предельная информационная емкость объема V = Lx х Ly х Lz голографической среды может быть оценена величиной [9.79]
n3V
N max~-~. (9.19)
Б частности, при выборке голограммы изменением угла падения считывающего пучка информационная емкость объемной памяти оказывается равной произведению информационной емкости одной голограммы на число голограмм:
