Μελέτη της περίθλασης από φράγματα όγκου εγγεγραμμένων σε φωτοδιαθλαστικά υλικά

Abstract

In this dissertation the diffraction of light from volume phase gratings recorded in photorefractive materials is studied. The study refers to the general case for which the orientation of the crystal, the grating direction, the direction of application of the electric field during recording and readout process, the polarization state of the reading beam, and the crystal thickness are considered as free parameters. The study is focused on the sillenite photorefractive crystals. In order to study the diffractive properties of volume gratings the analytical formulae of the change of the refractive indices are calculated as well as the formulae for the diffracted electric field, by splitting up the grading into elementary slices and analyzing the light into the eigenstates of diffraction. The experimental results are in good agreement with the theoretical predictions and this proves the correctness of the theory. Additionally, the diffractive properties of gratings were investigated theoretically in order to optimize their performance. Finally, the electrogyratory effect was studied in sillenites and the dispersion of the electrogyration coefficient was measured at the visible spectrum.

Στην εργασία αυτή μελετούμε την περίθλαση του φωτός από φράγματα φάσης όγκου που είναι εγγεγραμμένα σε φωτοδιαθλαστικά υλικά για την γενική περίπτωση όπου συμπεριλαμβάνονται ως ελεύθεροι παράμετροι: ο τυχαίος προσανατολισμός του κρυστάλλου, η γενική διεύθυνση εγγραφής του φράγματος, η γενική διεύθυνση εφαρμογής ηλεκτρικού πεδίου κατά την φάση της εγγραφής και της ανάγνωσης του φράγματος, η γενική κατάσταση πόλωσης της δέσμης ανάγνωσης και το πάχος του κρυστάλλου. Η μελέτη επικεντρώνεται στους κρυστάλλους της ομάδας των σιλλενιτών Για την μελέτη των περιθλαστικών ιδιοτήτων των φραγμάτων όγκου υπολογίζεται αναλυτικά η μεταβολή των δεικτών διάθλασης και η ένταση του ηλεκτρικού πεδίου της περιθλώμενης χωρίζοντας το φράγμα σε στοιχειώδεις φέτες και αναλύοντας το φως σε ιδιοκαταστάσεις περίθλασης. Για τον έλεγχο της θεωρίας εκτελέστηκαν πειράματα μέτρησης των περιθλαστικών ιδιοτήτων φραγμάτων σε σιλλενίτες συναρτήσει των γενικών παραμέτρων. Τα πειραματικά αποτελέσματα συμφωνούν με τα θεωρητικά προβλεπόμενα και αποδεικνύουν την ορθότητα της ανάλυσης. Επιπλέον, διερευνήθηκαν θεωρητικά οι περιθλαστικές ιδιότητες συναρτήσει των γενικών παραμέτρων με σκοπό την βελτιστοποίηση της λειτουργίας τους. Τέλος, μελετήθηκε το φαινόμενο της ηλεκτροστροφικότητας στους σιλλενίτες και μετρήθηκε η διασπορά του ηλεκτροστροφικού συντελεστή του BGO στην ορατή περιοχή του φάσματος.