Los hologramas de volumen son hologramas en los que el grosor del material de grabación es mucho mayor que la longitud de onda de la luz utilizada para la grabación. En este caso, la difracción de la luz del holograma solo es posible como difracción de Bragg , es decir, la luz debe tener la longitud de onda correcta (color) y la onda debe tener la forma correcta (dirección del haz, perfil de frente de onda). Los hologramas de volumen también se denominan hologramas gruesos o hologramas de Bragg .
Teoría
Los hologramas de volumen fueron tratados por primera vez por H. Kogelnik en 1969 [1] mediante la llamada "teoría de ondas acopladas". Para los hologramas de fase de volumen , es posible difractar el 100% de la luz de referencia entrante en la onda de señal, es decir, se puede lograr una difracción completa de la luz. Los hologramas de absorción de volumen muestran eficiencias mucho más bajas. H. Kogelnik ofrece soluciones analíticas tanto para transmisión como para condiciones de reflexión. Se puede encontrar una buena descripción de libro de texto de la teoría de los hologramas de volumen en un libro de J. Goodman. [2]
Fabricación
Un holograma de volumen generalmente se hace exponiendo un vidrio fotorrefractivo a un patrón de interferencia de un láser ultravioleta . También es posible hacer hologramas de volumen en vidrio no fotosensible exponiéndolo a pulsos de láser de femtosegundos . [3]
Selectividad de Bragg
En el caso de un reflector Bragg simple, la selectividad de la longitud de onda se puede estimar aproximadamente por , dónde es la longitud de onda de vacío de la luz de lectura, es la duración del período de la rejilla y es el grosor de la rejilla. La suposición es simplemente que la rejilla no es demasiado fuerte, es decir, que la longitud total de la rejilla se utiliza para la difracción de luz. Considerando que debido a la condición de Bragg la relación simple sostiene, donde es el índice de refracción modulado en el material (no el índice base) en esta longitud de onda, se ve que para valores típicos () uno obtiene
mostrando la extraordinaria selectividad de longitud de onda de tales hologramas de volumen.
En el caso de una rejilla simple en la geometría de transmisión, la selectividad angular también se puede estimar: , dónde es el grosor de la rejilla holográfica. Aquí es dado por ).
Utilizando de nuevo números típicos () uno termina con
mostrando la impresionante selectividad angular de los hologramas de volumen.
Aplicaciones de los hologramas de volumen
La selectividad de Bragg hace que los hologramas de volumen sean muy importantes. Ejemplos destacados son:
- Láseres de retroalimentación distribuida ( láseres DFB) así como láseres reflectores Bragg distribuidos (láseres DBR) en los que la selectividad de longitud de onda de los hologramas de volumen se utiliza para reducir la emisión espectral de los láseres semiconductores.
- Dispositivos de memoria holográfica para almacenamiento de datos holográficos donde la selectividad de Bragg se usa para multiplexar varios hologramas en una pieza de material de grabación holográfica usando efectivamente la tercera dimensión del material de almacenamiento.
- Rejillas de fibra de Bragg que emplean rejillas holográficas de volumen cifradas en una fibra óptica.
Filtros de longitud de onda que se utilizan como retroalimentación externa, en particular para láseres semiconductores. [4] Aunque la idea es similar a la de los láseres DBR, estos filtros no están integrados en el chip. Con la ayuda de tales filtros también los diodos láser de alta potencia se vuelven de banda estrecha y menos sensibles a la temperatura. - La espectroscopia de imágenes se puede lograr seleccionando una sola longitud de onda para cada píxel en un campo de cámara completo. [5] Los hologramas de volumen se utilizan como filtros ópticos sintonizables para producir imágenes monocromáticas, también conocidas como imágenes hiperespectrales .
- Espectroscopía Raman de baja frecuencia (" THz ") . [6]
Ver también
Notas al pie
- ^ H. Kogelnik (noviembre de 1969). "Teoría de ondas acopladas para rejillas de holograma gruesas". Revista técnica de Bell System . 48 : 2909. doi : 10.1002 / j.1538-7305.1969.tb01198.x .
- ^ J. Goodman (2005). Introducción a la óptica de Fourier . Editores de Roberts & Co.
- ^ Richter, D. y Voigtlander, C. y Becker, R. y Thomas, Jens y Tunnermann, Andreas y Nolte, S. (2011). "Rejillas de Bragg de volumen eficiente en varios materiales transparentes inducidas por pulsos de láser de femtosegundos". Lasers and Electro-Optics Europe (CLEO EUROPE / EQEC), Conferencia 2011 y XII Conferencia Europea de Electrónica Cuántica . págs. 1–1. doi : 10.1109 / CLEOE.2011.5943325 . ISBN 978-1-4577-0533-5.CS1 maint: varios nombres: lista de autores ( enlace )
- ^ "OptiGrate es un fabricante pionero y líder de rejillas de volumen Bragg" . optigrate.com .
- ^ "Blais-Ouellette S., Daigle O., Taylor K., El filtro sintonizable de Bragg de imágenes: un nuevo camino hacia la espectroscopia de campo integral y las imágenes de banda estrecha. Texto completo en photonetc.ekomobi.com" (PDF) .
- ^ "Sistemas de espectroscopia THz-Raman" . www.coherent.com . Consultado el 21 de julio de 2019 .