Голографические дифракционные структуры для оптических систем связи на основе фотополимерных материалов тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 01.04.05, кандидат технических наук Довольнов, Евгений Андреевич

• Довольнов, Евгений Андреевич
• кандидат технических наук
• 2005

Оглавление диссертации кандидат технических наук Довольнов, Евгений Андреевич

Введение.

1 Голографическая запись в фотополимерных средах.

1.1 Материалы для голо графической записи.

1.2 Голографические фотополимерные материалы (ФПМ).

1.3 Голографические дифракционные решетки в ФПМ.

Выводы по главе.

Постановка задачи.

2 Пропускающие голографические дифракционные решетки (ПГДР) в поглощающих ФПМ.

2.1 Выражения для светового поля.

2.2 Кинетические уравнения голографической записи в ФПМ.

2.3 Общий вид решения задачи формирования пространственно неоднородных ПГДР

2.4 Дифракционные свойства пространственно неоднородных ПГДР.

2.5 Влияние поглощения ФПМ на характеристики ПГДР.

2.6 Учет импульсного характера записывающего поля и фотоиндуцированного изменения поглощения ФПМ.

2.6.1 Описание процесса фотоиндуцированного изменения поглощения ФПМ.

2.6.2 Этап записи ПГДР во время длительности светового импульса.

2.6.3 Этап постэкспозиционного усиления ПГДР.

2.6.4 Результаты численного моделирования.

2.7 Самовоздействие записывающих волн при малом контрасте.

2.8 Учет неоднородности амплитудно-фазового распределения записывающих световых пучков.

2.9 Учет высших пространственных гармоник ПГДР.

2.10 Самодифракция записывающих волн на высших пространственных гармониках ПГДР

2.11 Выводы по главе.

3 Отражающие голографические дифракционные решетки (ОГДР) в поглощающих ФПМ

3.1 Выражения светового поля.

3.2 Общий вид решения задачи формирования пространственно неоднородных ОГДР

3.3 Дифракциониые свойства пространственно неоднородных ОГДР.

3.4 Влияние поглощения ФПМ на характеристики ОГДР.

3.5 Учет импульсного характера записывающего поля и фотоиндуцированного изменения поглощения ФПМ.

3.5.1 Этап записи ОГДР во время длительности светового импульса.

3.5.2 Этап постэкспозиционного усиления ОГДР.

3.5.3 Результаты численного моделирования.

3.6 Самовоздействие записывающих волн при малом контрасте.

3.7 Учет высших пространственных гармоник.

3.8 Самодифракция записывающих волн на высших пространственных гармониках

Выводы по главе.

4 Экспериментальные исследования и оптимизация характеристик фотополимерных дифракционных структур для оптических систем связи.

4.1 Экспериментальные исследования записи ПГДР в фотополимерпом материале НРРМ-633.

4.1.1 Описание компьютеризированной экспериментальной установки.

4.1.2 Описание программы обработки экспериментальных данных.

4.1.3 Методика определения параметров на основе сопоставления экспериментальных данных с теоретической моделью.

4.1.4 Непрерывная запись и постэкспозициоппое усиление ПГДР.

4.1.5 Влияние параметров материала и условий эксперимента па кинетику дифракционной эффективности ПГДР.

4.1.6 Кинетика дифракционной эффективности ПГДР при записи импульсной последовательностью.

4.2 Экспериментальные исследования кинетики записи и угловой селективности ПГДР в ФПМ на основе акриламида.

4.2.1 Описание экспериментальной установки и методика определения параметров ФПМ.

4.2.2 Запись и считывание ПГДР при малом контрасте.

4.2.3 Определение второй пространственной гармоники ПГДР.

4.2.4 Запись и считывание ПГДР пучками с неоднородным амплитудно-фазовым распределением.

4.3 Оптимизация экспериментальных условий записи ПГДР и ОГДР в ФПМ.

4.4 Расчет вносимых потерь ПГДР и ОГДР при использовании в качестве мультиплексора/демультиплексора.

4.5 Схемотехнические решения для использованию ДС в ВОСП на основе ПОВ.

4.6 Двунаправленные оптические системы передачи на полимерном оптическом волокне с ОГДР в качестве мультиплексора/демультиплексора.

Выводы по главе.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Голографические дифракционные структуры для оптических систем связи на основе фотополимерных материалов»

Одним из основных направлений современного научно-технического прогресса является развитие волоконно-оптических систем связи, обеспечивающих возможность передачи на значительные расстояния чрезвычайно большого объема информации с наивысшей скоростью. Хотя данные системы связи уже нашли самое широкое применение, проблема их совершенствования и развития остается по прежнему актуальной. Возможность передачи такого большого количества информации по волоконно-оптическим линиям связи связана с использованием технологии уплотнения по длине волны (WDM/DWDM), использующей селективные свойства оптических дифракционных структур (ДС). Поиск новых материалов, обеспечивающих долговременную стабильность, низкий уровень шумов и высокую фоточувствителыюсть, в последние годы существенно активизировался. Особенно большое внимание уделяется средам для голографической записи информации, таким как, фоторефрактивные кристаллы, фотополимерпые материалы (ФПМ), композиционные материалы на основе ФПМ с жидкокристаллической (ЖК) компонентой (ФПМ-ЖК), последние в свою очередь позволяют создать динамически управляемые селективные по длине волны оптические коммутаторы для оптических систем связи и обработки информации.

Голографический метод создания дифракционных решеток в указанных материалах является наиболее удобным. В настоящее время исследования голографической записи в ФПМ все больше переходят в плоскость применения, благодаря возможности создания в ФПМ-ЖК нано - размерных матриц, фотонных кристаллов и управляемых периодических дифракционных структур, которые находят обширные применения в области оптической связи и обработки информации.

Перспективность ФПМ обусловлена высокой разрешающей способностью стабильностью записи, высокой дифракционной эффективностью, возможностью управления селективными и дифракционными свойствами, относительной дешевизной материала. Основным преимуществом фотополимеров является то, что голограммы в них формируются в процессе записи и не нуждаются в дополнительной химической обработке.

Целенаправленный поиск фоточувствительных сред требует построения теоретических моделей оптической записи. В случае голографической записи эти построения связаны с решением задач о многоволновых взаимодействиях световых пучков в нелинейной среде. Для стационарных взаимодействий эти задачи уже рассмотрены в литературе в различных приближениях. Динамические модели записи построены лишь для некоторых частных случаев.

Создание теоретических моделей записи и считывания в ФПМ периодических дифракционных структур голографическими методами, позволит моделировать и оптимизировать характеристики данных структур и методики их получения. На данный момент именно голографический способ создания жидкокристаллических матриц с наноразмерами и фотонных кристаллов в фотополимерных средах^гявляется перспективным и наиболее часто интенсивно исследуемым. Рассматриваемые вопросы являются важным этапом в создании оптических динамически управляемых структур с наноразмерами, востребованными в телекоммуникационных системах.

Целью диссертационной работы является создание математических моделей и методики расчета процессов формирования голографических ДС в ФПМ, определение степени влияния внутренних параметро^материала и условий формирования на пространственно-временные амплитудно-фазовые распределения ДС и их дифракционные характеристики. Определение методов динамической оптимизации дифракционных характеристик формируемых ДС.

Основные задачи, определяемые целью работы: исследование кинетики и вида пространственного амплитудно-фазового распределения пропускающих и отражающих фазовых ДС в ФПМ и их дифракционных характеристик: дифракционной эффективности, угловой и частотной селективности, - в зависимости от: поглощения и его фотоиндуцированного изменения, соотношения вкладов и скоростей полимеризационного и диффузионного механизмов записи, нелинейности процесса фотополимеризации по интенсивности света, самодифракции и самовоздействия записывающих волн, амплитудных и фазовых профилей записывающих пучков.

Методы исследования. Теоретический анализ формирования ДС в ФПМ основывался на теории радикальной полимеризации, а дифракции - на решении уравнений связанных волн методом медленно-меняющихся амплитуд и методе возмущений. При обработке экспериментальных результатов по записи и считыванию пропускающих ДС в ФПМ использовались полученные теоретические модели, для оценки параметров материала путем сопоставления результатов численного моделирования и экспериментальных исследований кинетики формирования ДС и ее угловой селективности.

В работе используются: теория радикальной полимеризации, элементы геометрической и волновой оптики, теория связанных воли, метод медленно-меняющихся амплитуд, метод возмущений, преобразование Фурье, операторный метод решения интегро-дифференциальных уравнений, операторный метод решения матричных уравнений.

Основные научные положения, выносимые на защиту:

1. Методика расчета и анализ формирования пространственно неоднородных фотополимеризационных ДС, основанные на обобщении фотополимеризационно-диффузиониой теории формирования дифракционной решетки в поглощающих ФПМ.

2. Пространственная неоднородность отношения скорости диффузии к скорости полимеризации, обусловленная вдоль глубины решетки поглощением ФПМ, а вдоль вектора решетки амплитудно-фазовой неоднородностью записывающих пучков, приводит к формированию ДС с неоднородным пространственным распределением -динамической аподизации пространственного профиля ДС. При отставании во времени диффузионного механизма записи от полимеризациоиного увеличение данного отношения приводит к возрастанию эффективности решетки, а в обратном случае - к уменьшению.

3. Подавление высших пространственных гармоник ДС в поглощающих ФПМ осуществляется, когда поглощение приводит к превышению полимеризациоиного механизма записи над диффузионным особенно при выраженной нелинейности полимеризациоиного механизма записи.

4. Поглощение ФПМ приводит к динамической аподизации пространственного профиля ДС, сопровождающейся снижением уровня боковых лепестков, и изменению оптимального соотношения времен полимеризации и диффузии, при котором дифракционная эффективность ДС достигает максимальной величины.

Достоверность полученных диссертантом результатов основывается на корректности постановки задач исследований, высоком теоретическом уровне их решения, использовании апробированных теоретических методов и обоснованных приближений. Достоверность теоретических и расчетных результатов подтверждается: переходом полученных в работе моделей и результатов моделирования при упрощающих допущениях к известным результатам, как на стадии аналитического решения, так и на стадии численного моделирования, подтверждением всех основных результатов теоретических расчетов экспериментальными данными, полученными как самим автором, так и другими авторами, и соответствием полученных материальных параметров экспериментально исследованных ФПМ со значениями, представленными в литературе.

Достоверность экспериментальных результатов по кинетике записи и угловой селективности базируется на использовании известных экспериментальных методик при помощи измерительной аппаратуры с известными характеристиками, ^ повторяемости результатов, ^ согласии с результатами других авторов. Основные результаты диссертации опубликованы в научных журналах и неоднократно докладывались на всероссийских и международных конференциях и симпозиумах.

Научная новизна диссертационной работы выражается в следующих теоретических и экспериментальных результатах, впервые полученных автором:

1. В разработанных математических моделях формирования пропускающих и отражающих голограф ических дифракционных структур в фотополимерном материале, позволяющих исследовать вид пространственно-временного амплитудно-фазового распределения создаваемых структур и их дифракционные характеристики, определяющие дифракционную эффективность, угловую и частотную селективность. Модели, полученные в виде аналитических решений, учитывают следующие факторы: о произвольную степень нелинейности скорости процесса фотополимеризации по интенсивности света, о поглощение и его фотоиндуцированное изменение, о контраст интерференционной картины, о произвольное соотношение скоростей полимеризации и диффузии, о формирование решеток последовательностью импульсов, с длительностью импульсов сопоставимой с характерными временами полимеризационных и диффузионных процессов, о самовоздействие записывающих волн при малом контрасте, приводящее к изменению пространственного распределения записывающего светового поля и, соответственно, формированию первой гармоники ДС с измененным амплитудно-фазовым профилем, о высшие пространственные гармоники амплитудного профиля дифракционной решетки, о самодифракцию записывающих волн на высших пространственных гармониках, приводящую к формированию дополнительных дифракционных решеток, о амплитудную и фазовую модуляция записывающих пучков.

• В проведенном на основе созданных моделей численном анализе пространственных профилей пропускающих и отражающих ДС и их дифракционных характеристик, подтвердившем трансформацию неоднородности пространственных профилей и важное влияние учета таких факторов, как соотношение скоростей диффузии и полимеризации, соотношения интенсивностей записывающих пучков, поглощения фотополимерного материала и нелинейности скорости процесса полимеризации по интенсивности света.

• В проведенном экспериментальном исследовании, показавшем адекватность основных разработанных моделей и позволившем оценить область параметров материала и условий записи, в которой необходимо использование той или иной разработанной модели. На основе сопоставления экспериментальных и теоретических результатов дана оценка материальных параметров исследованных ФПМ: вкладов и скоростей полимеризационного и диффузионного механизмов формирования ДС, величину и скорость изменения коэффициента диффузии, степени нелинейности скорости процесса фотолимеризации.

• В экспериментально обнаруженном и теоретически описанном эффекте самодифракции записывающих волн на высших пространственных гармониках записываемой дифракционной структуры, приводящем к формированию дополнительных дифракционных решеток.

Практическая значимость проведенных исследований заключается в следующем:

1. В разработанных математических моделях, позволяющих определить условия формирования ДС в поглощающем фотополимерном материале, при которых наличие поглощения приводит к аподизации пространственного амплитудного профиля дифракционной структуры, уменьшению амплитуд высших пространственных гармоник амплитудного профиля, увеличению дифракционной эффективности.

2. В разработанном на основе созданных математических моделей программном обеспечении по расчету дифракционных характеристик пропускающих и отражающих голографических дифракционных структур, позволяющем осуществить динамическую оптимизацию передаточной функции ДС, определить оптимальные условия формирования (время, углы записи и амплитудно-фазовое распределение записывающих пучков) для получения ДС с заданной дифракционной эффективностью, шириной полосы пропускания и перекрестными помехами в угловой и частотной областях. Разработанное программное обеспечение «Пакет программ «Расчет и оптимизация голографических дифракционных структур в фотополимерных материалах» зарегистрировано в «Отраслевом фонде алгоритмов и программ».

3. В показанном пути аподизации трехмерного пространственного профиля ДС и оптимизации дифракционных характеристик, путем выбора амплитудно-фазового распределения записывающих пучков в зависимости от внутренних параметров материала.

4. В увеличении дифракционной эффективности ДС на стационарном уровне в несколько раз при переходе от непрерывной записи к записи импульсной последовательностью с длительностью импульсов и скважностью, определенными из соотношения скоростей диффузии и полимеризации, при быстро протекающей полимеризации и медленной диффузии.

5. В применимости разработанных математических моделей формирования ДС в фотополимерном материале с инертной компонентой и полученных на их основе методике расчета и программного обеспечения, для описания динамически формируемых и управляемых внешними полями ДС на основе композиционных фотополимерных материалов, используемых в качестве оптических фильтров и мультиплексоров/демультиплексоров для оптических систем связи.

6. В представленных зависимостях вносимых потерь для фотополимерных пропускающих и отражающих голографических ДС от ширины частотно-углового спектра излучения с равномерным распределением и в проведенной оптимизации дифракционных характеристик ДС в ФПМ.

7. В представленных схемотехнических рекомендациях по формированию и использованию отражающих ДС в однонаправленных и двунаправленных волоконно-оптических системах передачи со спектральным разделением каналов

ВОСП-СР) и проведенном расчете двунаправленных систем передачи на основе полимерного оптического волокна с фотополимерной отражающей ДС в качестве мультиплексора/демультиплексора с оценкой вносимых потерь и перекрестных искажений.

Внедрение. Результаты диссертационной работы использованы:

• в Новосибирском институте органической химии Сибирского отделения РАН (НИОХ СО РАН) при оптимизации фотополимерных композиций в НИР «Дизайн функциональных светочувствительных органических материалов» в рамках программы РАН «Направленный синтез химических соединений с заданными свойствами»;

• в Томском государственном университете систем управления и радиоэлектроники (ТУСУР) на кафедре «Сверхвысокочастотной и квантовой радиотехники» (СВЧ и КР) при выполнении НИР ГБ 1.7.97 «Изучение оптоэлектронных и акустооптических взаимодействий в фоторефрактивных кристаллах, фотополимерных средах функциональных устройств оптических систем связи и обработки информации», НИР ГБ 5.00.1 «Новые принципы построения устройств функциональной электроники для систем связи и обработки информации на основе фоторефрактивных и акустооптоэлектронных процессов и явлений», НИР 711 по проекту: «Исследование наноразмерных динамически управляемых дифракционных периодических структур в фотополимеризующихся жидкокристаллических композиционных материалах» ведомственной научной программы "Развитие научного потенциала высшей школы" в 2005 г, а также при курсовом и дипломном проектировании студентов;

• в Сибирском государственном университете телекоммуникаций и информатики (СибГУТИ) на кафедре «Линий связи» и в ТУСУР на кафедре СВЧ и КР в виде реализованных компьютерных лабораторных работ для студентов по расчету демультиплексоров для ВОСП-СР.

В приложении приведены акты об использовании результатов работы и копия свидетельства об отраслевой регистрации разработки «Пакет программ «Расчет и оптимизация голографических дифракционных структур в фотополимерных материалах» в «Отраслевом фонде алгоритмов и программ».

Полнота изложения материалов диссертации в опубликованных работах.

Основное содержание работы опубликовано в 32 основных работах, включая 5 в рецензируемых периодических журналах (4 - в Известиях вузов. Физика, 1 - в Вестнике

Гомельского государственного университета им. Ф.Скорины), 1 - в межвузовском сборнике научных трудов центрального издательства «Гидрометеоиздат», 8 в трудах SPIE, 18 докладов в трудах конференций (в том числе 3 в приложении к журналу «Известия вузов. Физика»),

Апробация работы. Материалы диссертационной работы докладывались на Международной конференции "Problem of Interaction of Radiation with Matter" (Belarus, 2001), на Международных азиатско-тихоокеанских конференциях «Fundamental problems of Opto- and Microelectronics» APCOM-2001,2002,2004 (Russia), на III-VI школах-семинарах молодых ученых «Современные проблемы физики и технологии» (Россия, 2002, 2003, 2004, 2005), на IX Международной конференции «Nonlinear Optics of Liquid and Photorefractive Crystals» (Ukraine, 2002), на Всероссийской научно-практической конференции "Проблемы современной радиоэлектроники и систем управления» (Россия, 2003), на 17-ом международном симпозиуме «Aerosence» на конференции "Enabling Photonic Technologies for Aerospace Applications V" (USA, 2003), на 7-й международной конференции по оптике «ROMOPTO 2003» (Romania, 2003), на Всероссийской научно-практической конференции «Электронные средства и системы управления» (Россия,

2003), на международной конференции «Photonics Europe: Organic Optoelectronics and Photonics» (France, 2004), на Всероссийских научно-технических конференциях «Научная сессия ТУСУР» (Россия, 2005), па 14-ой Международной Крымской конференции "СВЧ техника и телекоммуникационные технологии" КрыМиКо (Украина, 2004), на 13-ой международной конференции «International Plastic Optical Fibres Conference» (Germany,

2004), на международной конференции "Фундаментальные проблемы оптики" (Россия,

2004), на Всероссийской научно-технической конференции «Современные проблемы радиоэлектроники» (Россия, 2005), на П-ой международной конференции IASTED «International Multi-Conference Communication systems» ACIT-CS (Russia, 2005), на Международной конференции «Photorefractive Effects, Materials, and Devices 2005» (China,

2005).

Структура, объем и содержание диссертации. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка использованных источников из 145 наименований и приложения. Полный объем диссертации - 195 страниц, включая 64 рисунка и 10 таблиц.

Заключение диссертации по теме «Оптика», Довольнов, Евгений Андреевич

Выводы по главе

В данной главе были представлены результаты экспериментальных исследований по записи и считыванию Г1ГДР в ФПМ. Для экспериментов были использованы два разных фотопйлимерных материала. На основе сопоставления экспериментальных кривых кинетики и угловой селективности ПГДР были оценены макропараметры (вклады и скорости поли мер изационного-диффузионного и диффузионного механизмов формирования дифракционной решетки, степень нелинейности скорости процесса фотолимеризации, скорость изменения коэффициента диффузии) исследованных материалов. Данные оценки находятся в хорошем качественном согласии с результатами других авторов. Также была показана необходимость учета тех или иных факторов в определенных задачах из сопоставления макропараметров материала для одних образцов при различных условиях записи.

Погрешность сопоставления экспериментальных кривых с теоретическими не превышает экспериментальной погрешности, из чего делается заключение о достоверности полученных теоретических моделей и их приемлемости для оптимизации дифракционных характеристик ДС в ФПМ.

Результаты сопоставления эксперимента с теорией и теоретические модели формирования и считывания ДС в ФПМ были использованы для оптимизации композиции ФПМ (концентрации компонент) с целью получения заданных параметров в Новосибирском институте органической химии СО РАН.

Полученные результаты оптимизации условий записи ДС в ФПМ и зависимости вносимых потерь от ширины углового спектра считывающего излучения для равномерного распределения, использованы для расчета двунаправленной системы передачи на основе полимерного оптического волокна. Расчеты мультиплексора/демультиплексора на основе ОГДР показали вносимые потери от -3.52 дБ до -3.75 дБ (вместо -12дБ при использовании У-разветвителя и интерференционного фильтра в [82]) и перекрестные искажения от -32дБ до -37дБ для ОГДР, записанной плоскими пучками, и ОГДР, записанной пучками с амплитудно-фазовой неоднородностью, соответственно. Этот результат позволил сделать заключение о целесообразности использования ОГДР в ФПМ для ДСП на ПОВ.

Заключение

1. Впервые разработаны математические модели, в виде аналитических решений, задачи нелинейной записи световыми пучками с амлиту дно-фазовой неоднородностью пространственно неоднородных голографических дифракционных структур (ДС) с высшими пространственными гармониками в ФПМ при произвольных соотношениях вкладов и скоростей полимеризационного и диффузионного механизмов записи для оптических систем связи, позволяющие определить кинетику и вид пространственного амплитудно-фазового распределения создаваемых ДС.

2. Получено решение самосогласованной задачи считывания пространственно-неоднородных ДС с высшими пространственными гармониками произвольно поляризованным монохроматическим световым пучком. Решение получено с помощью метода возмущений для произвольной эффективности решетки в виде рекуррентных аналитических выражений для пространственно-временного распределения прошедшего и дифрагированных пучков.

3. Исследовано влияние поглощения на неоднородность профилей пространственных гармоник ДС в ФПМ и их трансформацию, вплоть до обратного распределения (в пропускающей геометрии), относительно распределения света, причем степень трансформации зависит от соотношения скоростей полимеризации и диффузии (6). Показано, что в поглощающем ФПМ на стационарном уровне записи наблюдается увеличеиие дифракционной эффективности ПГДР до 6 раз (при ох1=А Неп) увеличение полосы пропускания ОГДР в 1.4 раза, и уменьшение уровня боковых лепестков ОГДР до -25дБ. Выявлено, что фотоиндуцированпое изменение поглощения компенсирует влияния поглощения на пространственные профили и дифракционные характеристики ДС.

4. Установлено, что при переходе от непрерывной записи к записи импульсной последовательностью с длительностью импульсов и скважностью, определенными из соотношения скоростей диффузии и полимеризации, при быстро протекающей полимеризации и медленной диффузии происходит увеличение дифракционной эффективности ДС на стационарном уровне в несколько раз.

Исследовано влияние самовоздействия записывающих волн при формировании ДС в ФПМ, на пространственное распределение первой гармоники ДС. Показано, что данный эффект приводит к пространственной неоднородности амплитудно-фазового пространственного распределения первой гармоники ДС до 50%, увеличению дифракционной эффективности ДС до 1.7 раза, смещению максимума дифракционной эффективности в область увеличения угла Брэгга до 10% от ширины полосы пропускания для ПГДР и до 50% в область уменьшения угла Брэгга для ОГДР.

Показано, что в поглощающих ФПМ динамика формирования пространственных профилей гармоник является нелинейной и существенно различной, причем снижение амплитуды высших пространственных гармоник наблюдается при увеличении отношения скорости диффузии к скорости полимеризации Ь, снижение контраста интерференционной картины. Установлено, что самодифракция записывающих волн на высших пространственных гармониках ДС приводит к формированию дополнительных дифракционных решеток (ДДР) с квазипериодичным распределением амплитуды и фазы профиля ДДР вдоль глубины решетки.

Проведены экспериментальные исследования непрерывной и импульсной записи ПГДР, записи при малом контрасте, записи с мониторингом второй пространственной гармоники, записи пучками с неоднородным амплитудно-фазовым профилем. Определены материальные параметры исследованных ФПМ: величина и скорость изменения коэффициента диффузии, время и степень нелинейности скорости процесса полимеризации.

Проведена оптимизация дифракционных характеристик ДС в ФПМ, получены зависимости максимальной дифракционной эффективности, оптимального времени формирования, уровня боковых лепестков от интенсивности записывающих пучков, угла записи, поглощения материала. Установлены зависимости вносимых потерь для ДС в ФПМ от ширины частотно-углового спектра излучения с равномерным распределением, позволяющие определить условия записи необходимые для получения заданных вносимых потерь в зависимости от числовой апертуры волокна и ширины частотно-углового спектра источника излучения в оптической системе передачи (СП).

9. Даны схемотехнические рекомендации по схемам записи ОГДР и их использованию в однонаправленных и двунаправленных СП с двумя длинами волн для минимизации вносимых потерь и перекрестных искажений. Проведен расчет двунаправленных систем передачи на основе полимерного оптического волокна с фотополимерной отражающей голографической дифракционной решеткой в качестве мультиплексора/демультиплексора с оценкой вносимых потерь и перекрестных искажений. Показано, что использование ОГДР дает уменьшение вносимых потерь до 9дБ при оптимальной схеме использования в двунаправленной системе передачи на полимерном оптическом волокне с двумя длинами волн по сравнению с аналогичной системой с У-разветвителями и оптическими фильтрами.

10. Разработано программное обеспечение по расчету дифракционных характеристик ДС в ФПМ и оптимизации передаточных характеристик оптических мультиплексоров/демультиплексоров на их основе (вносимые потери и перекрестные искажения), зарегистрированное в «Отраслевом фонде алгоритмов и программ».

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Довольнов, Евгений Андреевич, 2005 год

1. Gabor D. Microscopy by reconstructed wavefronts, Proc. Royal Soc., ser.A,197, 1949, рус пер. в книге: Строук «Введение в когерентную оптику и голографию». М.: Мир, 1967, с.218-301

2. Gabor D. Microscopy by reconstructed wavefronts II, Proc. Royal Soc., ser.B, 64, 1951, рус пер. в книге: Строук «Введение в когерентную оптику и голографию». М.: Мир, 1967, с.218-301.

3. Оптическая голография: Пер. с англ./Под ред. Колфилда Г. М.: Мир, 1982 - Т. 1.

4. Оптическая голография: Пер. с англ./Под ред. Колфилда Г. М.: Мир, 1982 - Т. 2 .

5. Кольер Р., Беркхарт К., Лин JI. Оптическая голография. М.: Мир, 1973.

6. Петров М.П., Степанов С.И., Хоменко А.В. Фоточувствительные среды в голографии и оптической обработке информации. М.: Наука, 1982.

7. Винецкий В.Л, Кухтарев Н.В. Динамическая голография. Киев: Наукова думка, 1983.

8. Евтихиев Н.Н., Евтихиева О.А., Компанец И.Н. Информационная оптика: Учебное пособие для вузов / Ред. Н.Н.Евтихиева. М.: Издательство МЭИ, 2000.

9. Передереева.С.И, Козенков В.М, Кисилица П.П. Фотополимеры для голографии. -Л.:Наука. 1998

10. Акаев А.А., Гуревич С.Б., Жумалиев К.М. Голографические системы хранения и выборки информации. — Бишкек-СПб.: Илим. 2000.

11. Багдасарьян Теория радикальной полимеризации. М.: Наука. 1966.

12. Ваганов Р.Б., Кацеленбаум Б.З. Основы теории дифракции. М.: Наука. 1982.

13. Lawrence J.R., O'Neill F.T., Sheridan J.T. Photopolymer holographic recording material. // Optik (The international journal for light and electronic optics), 2001. - V. 112, N. 10. - P. 449-463.

14. Gambogi W.J., Weber A.M., Trout T.J. Advances and Applications of DuPont Holographic Photopolymers /'/' Proc. SPIE. 1993. - V.2043, P. 2-13.

15. Смирнова Т.Н., Сахно О.В., Стрелец И.А., Тихонов Е.А. Температурная стабильность и лучевая прочность голографических решеток на фотополимерных материалах // ЖТФ. -1998.-Т. 68.-№6.-С. 105-134.

16. Rhee U.S., Caulfield H.J., Shamir J., Vikram C.S., Mirsalehi M.M., Characteristics of the DuPont photopolymers for angularly multiplexed page-oriented holographic memories // Opt.о 172

17. Eng. 1993. - V. 32 - P. 1839-1847.

18. Гаврилов Г.А., Маурер И.А., Муратиков K.J1., Писаревская С.А., Сотникова Г.Ю. Краевые эффекты при записи пропускающих голографических решеток на фотополимерном материале // Оптика и спектроскопия. 1995. - Т. 78. - № 2. - С. 3 12315.

19. Kostuk R. Dynamic hologram recording characteristics in DuPont photopolymers // Appl. Opt. -1999.-V. 38,No8, P. 1357-1363.

20. Lougnot D.J., Turck C. Photopolymers for holographic recording: III. Time modulated illumination and thermal post-effect// Pure Appl. Opt. 1992. - V. 1. - P. 269-279.

21. Close D.H., Jacobson A.D., Magerum R.C., Brault R.G., McClung F.J. Hologram recording on photopolymer materials // Applied Physics Letters. 1969. -- V. 14. - N. 5. - P. 159-160.

22. Jenney J.A. Holographic Recording with Photopolymers // J. Opt. Soc. Amer. 1970. - V. 60. -N9.-P. 1155-1161.

23. Sugawara S., Murase K., Kitayama T. Holographic recording by dye-sensitized photopolymerization of acrylamide (E) // Appl. Opt. 1975. - V. 14. - N. 2. - P. - 378-382.

24. Sukegawa K., Sugawara S., Murase K. Holographic recording by Fe3+ sensitizedphotopolymerization // Electron. Commun. Jap. 1975. - V. 58-C(l 1). - P. - 132-138.

25. Sadlej "N., Smolinska B. Stable photo-sensitive polymer layers for holography // Optics and Laser Technology. 1975. - P. - 175-179.

26. Jeudy M. J., Robillard J. J. Spectral photosensitisation of a variable index material for recording phase holograms with high efficiency // Optics Communications. 1975. - V. 13. -N. l.-P. 25-28.

27. Calixto S. Dry polymer for holographic recording // Appl. Opt. 1987. - V. 26. - P. 39043910.m

28. Гюльназаров Э.С., Смирнова Т.Н., Тихонов Е.А. Анализ спектрально-угловых характеристик фазовой дифракционной решетки на фотополимеризующейся композиции // ЖТФ. 1987. - Т. 57. - № 5. - С. 932-936.

29. Fimia A., Lopez N., Mateos F., Sastre R., Pineda J., Amat-Gueri F. New photopolymer used as a holographic recording material // Appl. Opt. 1993. - V. 32. - P. 3706-3707.

30. Герасимова Т.Н., Константинова А.В., Пен Е.Ф., Сишоков A.M., Шелковников В.В. Исследование голографических характеристик при записи обьемных фазовых голограмм в фотополимерном материале // Автометрия. -1993. -JV«. 4. С. 23-30.30.