6. НЕКОТОРЫЕ ЗАКОНОМЕРНОСТИ ТРЕХМЕРНЫХ ГОЛОГРАММ, ЗАПИСАННЫХ В АНИЗОТРОПНЫХ СРЕДАХ

В заключение рассмотрения вопросов теории остановимся кратко на особенностях взаимодействия света с трехмерными голограммами, записанными в анизотропных средах. Поскольку для записи трехмерных голограмм широко используются кристаллы, например ниобат лития, изучение этих сред играет весьма важную роль не только в вопросах теории, но также и в практических приложениях. Трехмерная фазовая голограмма, записанная в анизотропной среде, характеризуется не изменением показателя преломления, а вариациями тензора диэлектрической проницаемости, т. е. имеет существенно анизотропный вид. Свойства таких голограмм были наиболее подробно исследованы Степановым и др. [16—21].

Одной из особенностей анизотропных голограмм является то, что из-за различия показателей преломления обыкновенного и необыкновенного лучей условия Брэгга для этих лучей выполняются при различных углах падения света на голограмму. На основе этого свойства была осуществлена запись волны с произвольным состоянием поляризации на одной голограмме за счет раздельной и независимой записи голограмм, соответствующих обыкновенному и необыкновенному лучам.

Однако, пожалуй, наиболее интересным свойством анизотропных решеток оказалась их способность изменять состояние поляризации падающей на них волны. Такое взаимодействие света с решеткой Степанов и др. назвали анизотропной дифракцией. На рис. 7 приведена векторная схема этого явления.

Изображенные на рисунке окружности представляют собой сечения плоскостью чертежа поверхностей волновых векторов обыкновенного и необыкновенного лучей в отрицательном одноосном кристалле (например, в ниобате лития). Оптическая ось кристалла в данном случае перпендикулярна плоскости рисунка. Поверхность волновых векторов обыкновенного луча представляет собой обычную сферу Эвальда. Соответствующая поверхность необыкновенного луча является эллипсоидом, вытянутым вдоль оптической оси кристалла. Предполагается также, что в кристалле записана решетка, характеризующаяся вектором решетки К.

Рис. 7. Векторная схема анизотропной дифракции света на решетке, записанной в отрицательном одноосном кристалле. поверхность волновых векторов обыкновенного луча; поверхность волновых векторов необыкновенного луча; К — вектор решетки, записанной в кристалле; волновые векторы волн, удовлетворяющих условию Брэгга при изотропной дифракции обыкновенного луча на решетке и соответствующие волновые векторы для необыкновенного луча; волновые векторы волн, удовлетворяющих условию Брэгга при анизотропной дифракции, сопровождающейся поворотом плоскости поляризации.

В случае изотропной дифракции,т.е. такой, при которой состояние поляризации волны не меняется, для обыкновенного луча условию Брэгга удовлетворяет взаимная трансформация волн концы волновых векторов которых располагаются в точках, в которых конец вектора решетки К касается сферы Эвальда Соответственно для необыкновенного луча изотропная дифракция характеризуется взаимным преобразованием волн, концы волновых векторов которых находятся на поверхности

Что же касается анизотропной дифракции, при которой обыкновенный луч преобразуется в необыкновенный и наоборот, то она возникает при так называемом межмодовом переходе, когда вектор решетки К соединяет разноименные поверхности Условию Брэгга в этом случае удовлетворяют взаимные трансформации пар волн, концы волновых векторов которых находятся в точках, где вектор решетки К касается

волновых поверхностей Существование такого вида дифракции было подтверждено соответствующими экспериментами кристаллами ниобата лития.

Из рис. 7 следует, что при анизотропной дифракции геометрия процесса считывания голограммы существенно искажается по отношению к изотропному случаю. В рассмотренной работе было показано, что такого рода искажение создает благоприятные условия при считывании голограммы излучением, длина волны которого отличается от использованной при записи. Эта возможность играет важную роль для практики, поскольку благодаря ей можно осуществить «недеструктивное» считывание, т. е. такое, при котором считывающая волна не стирает записанную ранее на голограмме информацию.