6.5. Использдвание векторного синхронизма в молекулярных кристаллах для создания логических и других нелинейных элементов

Большая нелинейная восприимчивость молекулярных кристаллов дает возможность получить заметное преобразование частоты в режиме векторного синхронизма [114], при котором пучки, обладающие конечной апертурой, взаимодействуют друг с другом ограниченное время. Это ставит молекулярные кристаллы почти вне конкуренции при решении технических задач, при которых необходимо разделение входных и выходных пучков без дополнительных потерь при фильтрации излучения.

Такой задачей является, например, измерение длительности коротких импульсов оптического излучения. Обычно эта задача решается с помощью удвоения частоты в тонких кристаллах KDP в режиме векторного синхронизма [264]. Измеряя зависимость эффективности преобразования от времени задержки (длины оптического пути), варьируемого для одного из взаимодействующих пучков, получают сведения о длительности импульсов излучения. Использование вместо KDP тонких пластин мета-нитроанилина должно повысить временнбе разрешение, увеличить эффективность преобразования [228] и понизить минимальную мощность исследуемых импульсов излучения.

Среди возможных применений преобразования частоты в режиме векторного синхронизма в молекулярных кристаллах можно указать на эффективное преобразование частоты с разделением входа и выхода, на создание логических элементов быстродействующих счетных машин, например типа " основанных на комбинации удвоителя частоты и параметрического генератора, работающего в режиме уменьшения частоты вдвое. Сигнал на выходе такой системы будет появляться лишь при одновременной подаче под углом векторного синхронизма двух световух пучков на вход удвоителя частоты. Такие логические элементы имеют равноправные входные и выходные сигналы, что позволяет объединять эти элементы в более крупные блоки без снижения скорости действия отдельных структурных единиц. Это выгодно отличает нелинейные оптические логические элементы от логических элементов на оптронах [265].

Следует отметить, что логические элементы быстродействующих счетных машин с оптическим входом можно создавать и на основе других комбинаций различных нелинейных оптических элементов. Так, например, в качестве логического элемента " мосет также служить система, состоящая из пироэлектрического "детектора" (устройства, вырабатывающего сигнал низкой частоты при поглощении импульса оптического излучения) и подключенной к нему ячейки Керра [266]. При поглощении оптического импульса напряжение, возникшее на пироэлектрике, откроет на некоторое время ячейку Керра. Сигнал на выходе системы появится лишь при одновременном попадании световых импульсов на пирозлектрик и ячейку Керра. Молекулярные кристаллы благодаря большому пироэлектрическому эффекту (триглицинсульфат, мета-нитроанилин), значительной нелинейной восприимчивости и двулучепреломлению (мета-нитроанилин) вполне могут быть использованы в описанных вариантах оптических логических элементов.

Можно показать, что любой нелинейно-оптический модулятор частоты, охваченный обратной связью, может иметь два или более устойчивых

динамических равновесных состояния. При наличии перекрестной обратной связи такие бистабильные системы обладают свойствами триггеров и могут быть использованы в быстродействующих логических схемах или в усилителях импульсных оптических сигналов [267], Бистабильные системы обычно различаются по типу используемой нелинейности, быстродействию, пороговой интенсивности входного сигнала и т. д. Наиболее распространенным вариантом бистабильных систем является эталон Фабри-Перо, заполненный нелинейным диэлектриком или полупроводником, например полупроводником типа арсенида галлия с коэффициентом нелинейности показателя преломления порядка или сурмянистого индия, у которого этот коэффициент достигает что соответствует Малые геометрические размеры резонатора позволяют в этом случае получить большую скорость быстродействия системы. Благодаря существенному вкладу электронов в нелинейный отклик органических веществ с большой нелинейной восприимчивостью они способны обеспечить максимальную скорость быстродействия бистабильных систем, но по сравнению с полупроводниками такие системы пока что требуют значительно более высоких пороговых мощностей входных сигналов, для сероуглерода и для сурмянистого индия.

Как отмечалось в разд. 6.1 и 6.2, большие возможности представляет использование примесных нелинейных молекулярных кристаллов, позволяющих комбинировать свойства различных молекул [268], в частности менять степень резонансности нелинейных оптических эффектов. Так, например, вводя в нелинейные молекулярные кристаллы люминесцентные примеси, можно получать примесные кристаллы, в которых примесь люминесцирует при поглощении преобразованного сигнала. В этих кристаллах сложение частот в режиме векторного синхронизма приведет к появлению некогерентного излучения из любой заданной точки кристалла. При использовании развертки в таком кристалле можно получить объемное изображение. Некогерентное излучение в данном случае необходимо для устранения мерцания изображения [269], возникающего при визуальном наблюдении когерентного излучения.