способ записи голографической дифракционной решетки в объеме светочувствительного материала (варианты)

Формула изобретения

1. Способ записи голографической дифракционной решетки в объеме светочувствительного материала, характеризующийся тем, что в светочувствительном материале формируют интерференционную картину с помощью двух пересекающихся записывающих пучков света, при этом упомянутые записывающие пучки света формируют от двух когерентных пучков света, пропуская их через призму из оптически прозрачного материала, при этом призма одной из своих граней прилегает к одной из граней светочувствительного материала с образованием оптического контакта или выполнена за одно целое со светочувствительным материалом, а две другие грани призмы обращены к соответствующим когерентным пучкам света.

2. Способ по п.1, характеризующийся тем, что каждая грань призмы, обращенная к соответствующему когерентному пучку света, ориентирована преимущественно нормально к направлению распространения этого пучка света.

3. Способ записи голографической дифракционной решетки в объеме светочувствительного материала, характеризующийся тем, что в светочувствительном материале формируют интерференционную картину с помощью двух пересекающихся записывающих пучков света, при этом упомянутые записывающие пучки света формируют от одного когерентного пучка света, пропуская его через призму из оптически прозрачного материала, при этом призма одной из своих граней прилегает к одной из граней светочувствительного материала с образованием оптического контакта или выполнена за одно целое со светочувствительным материалом, а две другие грани призмы обращены к источнику когерентного пучка света и, по крайней мере, одна из них образует к направлению распространения этого когерентного пучка света угол, отличный от нормального.

4. Способ записи голографической дифракционной решетки в объеме светочувствительного материала, характеризующийся тем, что в светочувствительном материале формируют интерференционную картину с помощью двух пересекающихся записывающих пучков света, при этом упомянутые записывающие пучки света формируют от одного когерентного пучка света, пропуская его через призму из оптически прозрачного материала, при этом призма одной из своих граней прилегает к одной из граней светочувствительного материала с образованием оптического контакта или выполнена за одно целое со светочувствительным материалом, другая грань призмы обращена к упомянутому когерентному пучку света и обеспечивает его прохождение как непосредственно в светочувствительный материал, формируя первый записывающий пучок света, так и на третью грань призмы, ориентированную таким образом, что отраженное от этой грани излучение образует второй записывающий пучок света.

5. Способ по п.4, характеризующийся тем, что грань призмы, обращенная к когерентному пучку света, ориентирована преимущественно нормально к направлению распространения этого когерентного пучка света.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к оптике и может быть использовано для создания оптических фильтров, основанных на Брэгговской дифракции оптического излучения на дифракционной решетке, записанной в объеме светочувствительного материала, например, в фоторефрактивных кристаллах, светочувствительных полимерах, желатине, халькогенидных стеклах.

Известны способы записи голографической дифракционной решетки в светочувствительных материалах, таких как фоторефрактивные кристаллы, например ниобат лития (LiNbO₃), светочувствительные полимеры, например метил полиакрилат, основанные на формировании в объеме светочувствительного материала интерференционной картины с помощью двух пересекающихся записывающих когерентных пучков света. Например, в [1] описан способ записи голографической дифракционной решетки в фоторефрактивном кристалле ниобата лития, при котором на кристалл с одной его грани под некоторым углом к ней, отличным от нормального, направляют два когерентных пучка света, пересекающихся в кристалле и формирующих интерференционную картину.

В соответствии с созданной интерференционной картиной в кристалле происходит перераспределение электрических зарядов и возникает известное локальное изменение показателя преломления, представляющее собой объемную голографическую дифракционную решетку. Поскольку записанные таким образом решетки нестабильны и распадаются под действием света, для увеличения "времени жизни" решеток кристалл нагревают и выдерживают при повышенной температуре определенное время. При этом увеличивается подвижность одновалентных ионов, которые приобретают способность перемещаться в кристалле, компенсируя указанное распределение электронов. После понижения температуры в кристалле остается ионная решетка, которая сохраняет свои свойства в течение нескольких лет даже при интенсивном освещении.

Одним из основных применений фоторефрактивных кристаллов с записанной голографической дифракционной решеткой является создание на их основе узкополосных оптических спектральных фильтров, которые описаны, в частности, в [2, 3, 4]. При освещении кристалла пучком света в направлении, практически параллельном вектору записанной дифракционной решетки, свет с длиной волны, которая удовлетворяет условию Брэгга, отражается от решетки в обратном направлении, а свет в остальном спектральном диапазоне проходит сквозь оптически прозрачный кристалл. Строго говоря, от решетки отражается свет в определенном узком диапазоне длин волн, центральная длина волны которого _r удовлетворяет условию Брэгга

_r = 2 n, (1)

где n - средний показатель преломления кристалла;

- период дифракционной решетки.

Для обеспечения высокой спектральной селективности фильтра в кристалле записывают дифракционную решетку малой амплитуды. В этом случае свет дифрагирует на решетке по всей ее длине. Соответственно, длину решетки стараются сделать большой, поскольку спектральная селективность такого фильтра зависит от длины дифракционной решетки и описывается следующим соотношением:



где _r - ширина спектра, выделяемого сигнала;

Т - длина дифракционной решетки.

Однако для известных способов записи голографической дифракционной решетки в фоторефрактивных кристаллах возникает следующая техническая проблема. Предположим, что необходимо изготовить оптический спектральный фильтр, работающий в инфракрасном диапазоне длин волн порядка 1500-1600нм. Однако известно, что фоторефрактивные кристаллы обладают низкой чувствительностью записи голограмм в указанном диапазоне длин волн. Поэтому для записи дифракционной решетки применяется более коротковолновое оптическое излучение, при этом запись осуществляют указанным выше способом, когда в кристалле формируют интерференционную картину с помощью двух записывающих когерентных пучков света, направленных на одну из граней кристалла под углом, отличным от нормального. При этом соотношение, связывающее период дифракционной решетки , длину волны записывающего излучения в воздухе _w и угол падения записывающего излучения в воздухе (для симметричной схемы записи), следующее:



Из выражения (1) и (3) следует, что угол составляет



В качестве источника записывающего излучения в этом случае целесообразно использовать полупроводниковые лазеры, длина волны которых _w лежит в диапазоне чувствительности кристалла и составляет порядка 650-800 нм.

Однако из соотношения (4) видно, что при записи дифракционной решетки в кристалле с большим показателем преломления n, в частности, в ниобате лития, для которого n=2.2, невозможно обеспечить требуемый период решетки 350 нм с помощью указанных лазеров, имеющих длину волны _w > 650 нм, так как уже при длине волны _w 650 нм угол должен быть близок к 90^o.

Заметим, что углы _w (относительно нормали к грани кристалла), под которыми пучки записывающего излучения распространяются в кристалле, при тех же требованиях к периоду решетки составляют порядка 25-27^o.

Это означает, что известный способ записи дифракционной решетки имеет существенные ограничения, не позволяющие осуществлять запись решетки с требуемым периодом в чувствительном для кристалла диапазоне длин волн и с использованием доступных источников когерентного излучения.

Отметим, что схема записи дифракционной решетки может быть несимметричной, то есть когда углы падения записывающих пучков света на поверхность кристалла отличаются друг от друга. В этом случае известные выражения (3) и (4) имеют более сложную зависимость. Однако указанная проблема ввода в кристалл записывающего излучения не меняется.

Такие же проблемы возникают при записи дифракционной решетки и в других указанных выше светочувствительных материалах, когда с учетом выражения (4) при заданных значениях входящих в это выражение величин невозможно обеспечить ввод в материал записывающих пучков света под углом _w к его поверхности.

Заявляемое изобретение направлено на устранение указанного недостатка. Заявляется три варианта решения поставленной задачи.

Сущность изобретения по первому варианту заключается в том, что при записи топографической дифракционной решетки в объеме светочувствительного материала, основанной на формировании в светочувствительном материале интерференционной картины с помощью двух пересекающихся записывающих когерентных пучков света, записывающие пучки света формируют от двух когерентных пучков света, пропуская их через призму из оптически прозрачного материала, при этом призма одной из своих граней прилегает к одной из граней светочувствительного материала с образованием оптического контакта, а две другие грани призмы обращены к соответствующим когерентным пучкам света и ориентированы преимущественно нормально к направлению распространения эти пучков света.

За счет того, что записывающий пучок света от источника когерентного излучения попадает на призму под углом к ее поверхности, близким к нормальному, он не испытывает заметного преломления на границе раздела сред "воздух-призма" и проходит через призму к поверхности светочувствительного.

Далее этот записывающий пучок света попадает на указанную поверхность светочувствительного материала и в зависимости от соотношения показателей преломления материала, из которого выполнена призма, и светочувствительного материала, с преломлением или без проходит в объем светочувствительного материала. Поскольку показатель преломления материала, из которого выполнена призма, значительно выше, чем показатель преломления воздушной среды, установленные выше ограничения на угол, под которым записывающий пучок света, попадает на поверхность кристалла, существенно меньше: записывающий пучок света можно подавать на поверхность светочувствительного материала под углом, обеспечивающим угол _w существенно большим, чем это можно было бы сделать, подавая записывающие пучки света непосредственно на поверхность светочувствительного материала.

Если призму выполнить из материала с показателем преломления, близким к показателю преломления светочувствительного материала, то преломления записывающего пучка света на граница "призма - светочувствительный материал" практически не будет и записывающие пучки света можно подавать под любым требуемым углом .

Альтернативным при осуществлении способа является выполнение призмы заодно целое со светочувствительным материалом.

Сущность заявляемого способа по второму варианту заключается в том, что при записи голографической дифракционной решетки в объеме светочувствительного материала, основанной на формировании в светочувствительном материале интерференционной картины с помощью двух пересекающихся записывающих когерентных пучков света, записывающие пучки света формируют от одного когерентного пучка света, пропуская его через призму из оптически прозрачного материала, при этом призма одной из своих граней прилегает к одной из граней светочувствительного материала с образованием оптического контакта, а две другие грани призмы обращены к источнику когерентного пучка света и, по крайней мере, одна из них образует к направлению распространения этого когерентного пучка света угол, отличный от нормального.

При осуществлении данного способа записывающий пучок света подают одновременно на две грани призмы, ориентированные к источнику когерентного излучения под некоторыми углами, достаточным, чтобы после преломления на границе "воздух-призма" записывающие пучки света пошли через призму под углами, близкими к _w. При условии, что призма выполнена из материала с показателем преломления, близким к показателю преломления светочувствительного материала, преломления записывающих пучков света на границе "призма-кристалл" не происходит и в объем светочувствительного материала под нужными углами попадает два когерентных записывающих пучка света.

При этом обращенные к источникам когерентного излучения грани призмы могут быть ориентированы под разными углами, в том числе одна из граней может быть ориентирована нормально к направлению этого излучения. Достаточно, чтобы, по крайней мере, одна из этих граней была ориентирована к направлению излучения по углом, отличным от нормального, что обеспечит преломление соответствующего пучка записывающего излучения на границе "воздух-призма" и последующее пересечение в объеме светочувствительного материала обоих записывающих пучков света.

Альтернативным при осуществлении способа является выполнение призмы заодно целое со светочувствительным материалом.

Сущность заявляемого способа по третьему варианту заключается в том, что при записи голографической дифракционной решетки в объеме светочувствительного материала, основанной на формировании в светочувствительном материале интерференционной картины с помощью двух пересекающихся записывающих когерентных пучков света, записывающие пучки света формируют от одного когерентного пучка света, пропуская его через призму из оптически прозрачного материала, при этом призма одной из своих граней прилегает к одной из граней светочувствительного материала с образованием оптического контакта, другая грань призмы обращена к упомянутому когерентному пучку света и обеспечивает его прохождение как непосредственно в светочувствительный материал, формируя первый записывающий пучок света, так и на третью грань призмы, ориентированную таким образом, что отраженное от этой грани излучение образует второй записывающий пучок света.

При осуществлении данного способа записывающий пучок света от источника когерентного излучения подают на одну из граней призмы, желательно, ориентированную преимущественно нормально к источнику излучения. При этом эту грань ориентируют таким образом, чтобы пучок света, проходящий через нее без преломления или с незначительным преломлением, попадал на грань светочувствительного материала под требуемым углом. Тем самым формируют первый записывающий пучок света.

Одновременно попавший в призму пучок света попадает также на другую грань призмы и за счет отражения от нее также попадает на грань светочувствительного материала под требуемым углом, образуя второй записывающий пучок света. Отражение пучка света, формирующего второй записывающий пучок света, может быть обеспечено как за счет полного внутреннего отражения при соответствующих значениях угла падения, так и за счет отражающего слоя, нанесенного на внешнюю поверхность этой грани призмы. За счет того, что свет от источника когерентного излучения попадает в призму через грань, ориентированную преимущественно нормально к источнику света, записывающее излучение не испытывает заметного преломления и попадает в призму под требуемым углом. Если призма выполнена из материала с показателем преломления, близким к показателю преломления светочувствительного материала, то попадающие на грань кристалла пучки света (прямой и отраженный от одной из граней призмы) проходят в объем светочувствительного материала, не испытывая преломления на границе "призма - светочувствительный материал", и формируют требуемую интерференционную картину.

Альтернативным при осуществлении способа является выполнение призмы заодно целое со светочувствительным материалом.

Сущность заявляемого изобретения поясняется графическим материалами на примере использования фоторефрактивного кристалла в качестве светочувствительного материала. На представляемых графических материалах изображено:

фиг. 1 - известная схема записи голографической дифракционной решетки в фоторефрактивном кристалле с использованием записывающих пучков света от двух источников когерентного излучения;

фиг. 2 - пример использования фоторефрактивного кристалла с записанной дифракционной решеткой в качестве оптического спектрального фильтра;

фиг. 3 - схема записи дифракционной решетки в фоторефрактивном кристалле с использованием призмы в соответствии с первым вариантом заявляемого изобретения;

фиг. 4 - то же, с использованием дополнительной призмы, установленной со стороны выхода записывающих пучков света из кристалла;

фиг. 5 и 6 - схемы записи дифракционной решетки в фоторефрактивном кристалле в соответствии с первым вариантом заявляемого изобретения, иллюстрирующие зависимость длины записанной решетки от высоты призмы;

фиг. 7 - предпочтительная схема записи дифракционной решетки в фоторефрактивном кристалле в соответствии с первым вариантом заявляемого изобретения;

фиг. 8 - 10 - примеры осуществления заявляемого изобретения в соответствии с первым вариантом с призмами различной формы;

фиг. 11 - пример осуществления заявляемого изобретения в соответствии с первым вариантом, иллюстрирующий возможность изменения периода записываемой решетки за счет изменения угла падения на грани призмы пучков света от источников излучения;

фиг. 12 - схема записи дифракционной решетки в фоторефрактивном кристалле от одного источника излучения в соответствии со вторым вариантом заявляемого изобретения;

фиг. 13 - то же, для случая, когда только одна из обращенных к источнику излучения граней ориентирована под углом отличным от нормального к направлению излучения;

фиг. 14 - схема записи дифракционной решетки в фоторефрактивном кристалле от одного источника излучения в соответствии с третьим вариантом заявляемого изобретения.

Представленная на фиг. 1 схема иллюстрирует известный способ записи дифракционной решетки в фоторефрактивном кристалле. На кристалл 101 со стороны грани 102 подается два записывающих пучка света 103 и 104 от источников когерентного излучения (на фиг. 1 не показаны). Пучки 103 и 104 подаются на кристалл 101 под некоторым углом относительно нормали к упомянутой грани 102 таким образом, чтобы в кристалле 101 эти пучки света пересеклись и сформировали интерференционную картину. При переходе в кристалл 101 пучки света 103 и 104 преломляются и проходят в кристалле 101 под углом _w. Угол и длина волны _w пучков света 103 и 104 определяют в соответствии с выражением (3), период записываемой дифракционной решетки.

Кристалл 101 с записанной в нем дифракционной решеткой 105 (см. фиг. 2) может быть использован как оптический спектральный фильтр. В этом случае на одну из торцевых поверхностей 106 кристалла 101 вдоль вектора дифракционной решетки 105 подается полихроматическое оптическое излучение 107. В определенном узком диапазоне длин волн, центральная длина волны которого _r удовлетворяет упомянутому условию Брэгга (1), на дифракционной решетке 105 происходит дифракция падающего излучения 107 и отражение указанного диапазона волн в виде светового потока 108. Излучение 107 во всем остальном диапазоне длин волн проходит через оптически прозрачный кристалл 101 в виде прошедшего излучения 109.

Пример осуществления заявляемого способа по первому варианту представлен на фиг. 3.

Записывающие пучки света 103 и 104 подаются на кристалл 101 через призму 110. При этом грань 111 призмы 110 прилегает к упомянутой грани 102 кристалла 101 с образованием оптического контакта, а две другие грани 112 и 113 призмы 110 ориентированы нормально к пучкам света 103 и 104. При такой ориентации граней 112 и 113 призмы 110 записывающие пучки света 103 и 104, не преломляясь, проходят призму 110 и попадают на грань 102 кристалла. При условии, что кристалл 101 и призма 110 имеют близкие по значению показатели преломления, записывающие пучки света не испытывают заметного преломления на границе "призма-кристалл", попадают в кристалл 101 и, пересекаясь, формируют интерференционную картину, в результате чего в фоторефрактивном кристалле 101 записывается дифракционная решетка 105. Для симметричной схемы записи, которая представлена на фиг. 3, угол между гранями 111 и 112 (или гранями 111 и 113) призмы 110 определяет угол _w. При этом указанный угол можно выбирать в широком диапазоне значений, в том числе он может быть больше предельного значения угла _w для известного способа, поскольку записывающие пучки света 103 и 104 подаются нормально к соответствующим граням 112 и 113 призмы 101 и не испытывают преломления на границе "воздух-призма".

Для того, чтобы выходящие из кристалла 101 записывающие пучки света при больших значениях угла _w не отражались от грани 114 кристалла 101 и не искажали формируемую в кристалле 101 интерференционную картину, к грани 114, противоположной грани 102 (см. фиг. 4), устанавливают дополнительную призму 115, идентичную по форме призме 110. В этом случае выходящие из кристалла 101 записывающие пучки света не отражаются от его грани 114 и проходят, не преломляясь, через дополнительную призму 115.

Длина записываемой в кристалле 101 дифракционной решетки 105 в значительной степени зависит от высоты призмы 110. На фиг. 5 и 6 показаны геометрические соотношения для определения длины дифракционной решетки 105.

Для случая минимальной высоты h призмы 110 (см. фиг. 5) видно, что в кристалле 101 записывающие пучки света 103 и 104 пересекаются только в пределах небольшой центральной зоны, и длина Т решетки 105 (однородной по всей толщине кристалла) равна

T = 2htan_w (5)

При значении минимальной высоты призмы 110, равной , где L - длина кристалла 101, минимальное значение длины решетки 105 равно

T_min = Ltan²_w

Для углов _w/ порядка 27^o Т_min0,17L.

Максимальное значение длины Т решетки 105 может быть получено (см. фиг. 6) для значения , где d - толщина кристалла 101. В этом случае значение длины решетки 105 равно

T_max = L-2dtan _w

Поскольку длина Т решетки 105 связана со спектральной селективностью фильтра, показанного на фиг. 2, выбор высоты h призмы 110 определяется требуемым указанным параметром фильтра.

Представленная на фиг. 7 предпочтительная схема записи дифракционной решетки 105 в фоторефрактивном кристалле 101 имеет призму 110 с максимально возможной высотой h и включает также идентичную ей дополнительную призму 115, примыкающую к кристаллу 101 с противоположной относительно записывающих пучков света 103 и 104 грани. Дополнительная призма 115, как было указано, служит для предотвращения отражения прошедших через кристалл 101 записывающих пучков света 103 и 104.

Для призмы 110 (аналогично, для призмы 115) имеет значение только выполнение указанных на фиг. 3 граней 111, 112 и 113, которые определяют условия прохождения записывающих пучков света 103 и 104. Поэтому, в зависимости от применяемой технологии изготовления или условий осуществления способа, в целом форма призм 110 и 115 может быть различной, в частности, такой, как показано на фиг. 8 - 10.

Применение заявляемого способа позволяет осуществить запись в фоторефрактивном кристалле 101 дифракционной решетки 105 с различным значением периода при одних и тех же призмах 110 и 115, а также одном значении длины волны _w записывающих пучков света 103 и 104. Это возможно при изменении угла падения записывающих пучков света 103 и 104 на грани 112 и 113 призмы 110. На фиг. 11 показана такая возможность. Записывающие пучки света 103 и 104 подают на соответствующие грани 112 и 113 призмы 110 не нормально, как рассматривалось выше, а под некоторым углом ²_w, который можно изменять в определенных пределах, не превышая значений угла полного внутреннего отражения. Преломляясь на границе "воздух-призма", записывающие пучки света 103 и 104 проходят в призму 110 под углом ³_w к соответствующим граням 112 и 113 призмы 110. Углы ²_w и ³_w связаны известным соотношением



где n_р - показатель преломления материала призмы 110, который выбирается близким к показателю преломления n кристалла 101.

Поскольку записывающие пучки света 103 и 104 проходят в призму 110 под углом ³_w, отличным от нормального, как это было рассмотрено выше, то соответственно изменяется и значение угла _w. Это, с учетом выражения (3), приводит в изменению периода записываемой дифракционной решетки . Для сравнения на фиг. 11 пунктирными линиями показано распространение записывающих пучков света 103 и 104 для случая нормального их падения на соответствующие грани 112 и 113 призмы 110, а также сплошными линиями - распространение записывающих пучков света 103 и 104 для рассмотренного случая, когда записывающие пучки света 103 и 104 подаются на соответствующие грани 112 и 113 призмы 110 под углом ²_w.

В рассмотренных выше примерах осуществления изобретения для упрощения их описания была использована симметричная схема записи, когда призма 110 имела равные углы, прилегающие к грани 102, и когда записывающие пучки света 103 и 104 подавались на соответствующие грани 112 и 113 призмы 110 под равными углами.

Понятно, что изобретение может быть осуществлено и при несимметричной схеме как за счет разных упомянутых углов призмы 110, так и за счет различающихся упомянутых углов падения записывающих пучков света 103 и 104 на соответствующие грани 112 и 113 призмы 110. В последнем случае, как показано на фиг. 11, изменяя углы падения записывающих пучков света 103 и 104, можно менять период записываемой решетки, что значительно проще, чем заменять призмы или подбирать источники записывающего излучения и требуемой длинной волны. В любом случае несимметричной схемы записи и/или несколько отличного от нормального направления распространения записывающих пучков света 103 и 104 относительно соответствующих граней 112 и 113 призмы 110 заявляемый способ может быть осуществлен с достижением указанного результата.

Рассмотренные выше способы записи дифракционной решетки в фоторефрактивном кристалле предполагали наличие двух когерентных пучков света. Обычно для этого используют один лазер с расщепителем луча и системой зеркал, формирующей два когерентных пучка света. Однако для таких двухлучевых схем требуется высокая механическая стабильность во времени элементов системы, поскольку запись дифракционной решетки представляет собой достаточно длительный процесс. Малейшее изменение пространственного положения записывающих пучков света во время записи приводит к смещению формируемой в кристалле интерференционной картины и ведет к снижению дифракционной эффективности записанной решетки.

Заявляемое изобретение по второму и третьему вариантам позволяет реализовать однолучевую схему записи дифракционной решетки в фоторефрактивном кристалле.

На фиг. 12 представлена схема записи дифракционной решетки по второму варианту. Записывающий пучок света 203 подается на кристалл 201 через призму 210, одна грань 211 которой примыкает к грани 202 кристалла 201, а другие грани обращены к записывающему пучку света 203. При такой однолучевой схеме записывающий пучок света 203 падает на грани 212 и 213 призмы 210 не нормально, как это было возможно для рассмотренной выше двухлучевой схемы, а под некоторым углом ⁴_w. Здесь также для простоты изложения рассматривается симметричная схема записи. Преломляясь на границе "воздух-призма", записывающий пучок света 203 разделяется на два пучка 216 и 217, которые проходят в призму 210 под углом ⁵_w к соответствующим ее граням 212 и 213. В соответствии с известным законом преломления углы ⁴_w и ⁵_w связаны известным соотношением



где n_p - показатель преломления материала призмы 210, который выбирается близким к показателю преломления n кристалла 201.

В дальнейшем оба записывающих пучка света 216 и 217 попадают в кристалл 201, в котором формируют требуемую интерференционную картину. Аналогично, как и для первого варианта изобретения, для предотвращения отражения записывающих пучков света 216 и 217 при выходе из кристалла 201 используется призма 215, имеющая такую же форму, как и призма 210.

При осуществлении заявляемого изобретения по второму варианту достаточно, чтобы только одна из двух граней 212 и 213 призмы 210 была ориентирована к направлению записывающего пучка света 203 под углом, отличным от нормального. На фиг. 13 показан такой случай, когда записывающий пучок света 203 падает на грань 212 призмы 210 наклонно, а на другую грань 213 - нормально. В этом случае часть пучка 203 в виде одного из записывающих пучков света 217 проходит без преломления через призму 210 и попадает в кристалл 201. Другая часть пучка 203, падающая на грань 212 призмы 210, преломляется на границе "воздух-призма" и в виде записывающего пучка света 216 проходит через призму 210 и попадает в кристалл 201, в котором пересекается с записывающим пучком света 217, за счет чего в кристалле 201 записывается дифракционная решетка 205. При такой схеме записи несколько изменяется пространственное положение записываемой дифракционной решетки 205 - несколько изменяется направление ее вектора. Однако это не влияет на результат, тем более, что при использовании кристалла с записанной дифракционной решеткой в качестве оптического спектрального фильтра, как это было показано выше, для пространственного разделения фильтруемого излучения 107 (см. фиг. 2) и отраженного светового потока 108 излучение 107 нужно подавать вдоль вектора решетки 105 под незначительным углом.

На фиг. 14 представлена схема записи дифракционной решетки по третьему варианту. Записывающий пучок света 303 подается на кристалл 301 через призму 310, одна грань 311 которой примыкает к грани 302 кристалла 301, а на другую грань 312 нормально падает записывающий пучок света 303. При этом грань 312 ориентирована к грани 311 по углом _w. Третья грань 313 призмы 310, противолежащая грани 312, ориентирована перпендикулярно грани 311. Благодаря такой ориентации граней 311, 312 и 313 призмы 310 записывающий пучок света 303, проходя через призму 310, образует два записывающих пучка света 316 и 317, пересекающихся в кристалле 301. Первый записывающий пучок света 316 проходит через призму 310 и попадает прямо на кристалл 301 под углом _w Второй записывающий пучок света 317 формируется за счет отражения пучка 303 от грани 313 призмы 310. При этом используется либо эффект полного внутреннего отражения при соответствующих значениях угла падения пучка света на грань 313 призмы 310, либо отражение от отражающего слоя 318, нанесенного с внешней стороны грани 313 призмы 310.

Так же, как и в случаях осуществления изобретения по первому варианту, записывающий пучок света 303 может падать на грань 312 призмы 310 под некоторым углом, отличным от нормального. Соответственно, и ориентация грани 313 призмы 310 может отличаться от указанной на фиг. 14. Важно лишь сохранить указанный путь распространения в призме 310 записывающих лучей 316 и 317.

При осуществлении заявляемого изобретения по третьему варианту также необходимо учитывать, что формируемые записывающие пучки света 316 и 317 имеют разную оптическую длину пути, что может негативно повлиять на формирование в кристалле 301 интерференционной картины. Необходимо, чтобы используемый источник когерентного излучения - лазер имел длину когерентности не меньше, чем разность хода пучков света 316 и 317. Последнее требование не представляет большой технической проблемы.

При осуществлении заявляемого изобретения во всех трех вариантах возможно выполнение кристалла, который на фиг. 1 - 14 показан как параллелепипед, и призм как единого целого изделия сложной формы. Фактически это означает, что светочувствительный кристалл должен быть изготовлен в виде призмы, имеющей грани, через которые подаются записывающие пучки света, выполненные так, как это были бы грани призмы (призм) в случае рассмотренного выше раздельного выполнения кристалла и призмы.

Рассмотренные примеры осуществления заявляемого изобретения, когда запись дифракционной решетки осуществлялась в фоторефрактивном кристалле, например, ниобате лития, в полной мере справедливы и для других указанных выше светочувствительных материалов, например, светочувствительных полимерах, желатине, халькогенидных стеклах.

ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИ

1. Photorefractive materials and their applications II: Survey of applications /Edited by P.Gunter and J.-P.Huignard. - Springer-Verlag Berlin Heidelberg, 1989.

2. G.A.Rakuljic, V.Leyva. Volume holographic narrow-band optical filter. //Optics Letters. 1993. Vol.18. 6. P.459-461.

3. Патент US 5684611, G 03 H 1/02, публ. 04.11.97.

4. Патент US 5796096, G 01 J 3/50, публ. 18.08.98.