Диссертация (1104561), страница 5

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 5)

Приэтом поляризаторы P1 и P2 устанавливались под соответствующими углами+45и−45к рабочей оси SLM. Экспериментально измеренное положение ра­бочей оси фазового модулятора составило42с вертикалью. Горизонтальнойчертой на графике отмечен уровень вносимой разности фазмежду падаю­щим и дважды отраженным от SLM пучком. Внешний вид фазовых масок длявыделения нескольких первых мод ЭГ приведен на рисунке 1.3, здесь индексы, отвечают за порядок моды в выражении (1.15).В силу того, что фазовые маски работают только для одной поляриза­ционной компоненты в экспериментальную установку была установлена полу­волновая пластинка HWP, поворачивающая линейную поляризацию бифотонов26СПР вдоль направления рабочей оси SLM.

Поляризационные фильтры P1 и P2использовались для гашения побочной поляризационной компоненты сигнала,возникающей при отражении от диэлектрических зеркал (M) установки.diode laser650 nmC1C2M4P2M3P1L2L1'HWPIFM2SLMРис. 1.4. Схема для калибровки параметров фазовых масокПеред установкой нелинейного кристалла были откалиброваны парамет­ры фазовых масок и исследовано качество мод Эрмита-Гаусса, выделяемых изодномодового гауссова пучка с помощью фазовых масок.

Для этого часть схе­мы до кристалла включительно была модифицирована как представлено нарисунке 1.4. Излучение диодного лазера с длиной волны 650 нм заводилось водномодовое волокно. 20х-кратный объектив после волокна позволял сфокуси­ровать излучение в область перетяжки телескопа из линз L1, L2 в схеме (Рис.1.1).

Фокусное расстояние и положение объектива выбирались таким образом,чтобы расходимость пучка после перетяжки была равна расходимости сигналапараметрического рассеяния (0.033 рад.).Изначально были определены центры каждого из отражающихся от SLM27пучков. Для определения центров проводилось перемещение в горизонтальномнаправлении маски для выделения модыHG10 . Зависимость интенсивности сиг­нала в проходящем канале от положения фазовой маски приведено на рисунке1.5.

Аналогичные измерения были проведены в вертикальном направлении. Ха­рактер зависимости на рис. 1.5 объясняется тем, что при перемещении маскивдоль горизонтальной координаты в одномодовое волокно попадает проекциясостояния после SLM на фундаментальную моду данного волокна. Состояниепосле фазового модулятора представляет собой суперпозицию нулевой и первоймод, поэтому скорость единичных отсчетов детектора может быть записана ввиде:⃒(︁)︁⃒2√︀⃒⃒2() ∝ ⃒⟨HG00 | ()|HG00 ⟩ + 1 − () |HG10 ⟩ ⃒ .Коэффициент зависит от положения маски х, при попадании маски для HG10в «центральные» положения = 0наблюдается минимум сигнала.

Наличиедвух минимумов связано с двумя отражениями от SLM.После определения координат центров подбиралась ширина центральнойчасти для модыHG20(Рис. 1.3). Характерная зависимость скорости счета ла­винного фотодетектора, установленного после одномодового волокна (Рис. 1.4)от размера центральной части маскиHG20представлена на рисунке 1.6. На­личие минимума на графике означает, что система детектирования выделяетчетную модуHG20ортогональную фундаментальной гауссовой моде, попадаю­щей на вход системы. Таким образом, ширина детектируемых мод согласовыва­лась с приготавливаемыми.

При проведении эксперимента предполагалось чтов выражении (1.10)Δ = Δ ,поэтому полученная ширина модынозначным образом определяет ширины всех детектируемых модHG20HGод­болеевысокого порядка.Для определения качества выделяемых мод проводилось перемещение тор­ца одномодового волокна в горизонтальном и вертикальном направлениях в про­ходящем канале(на рисунке 1.7 представлена зависимость только для переме­28щения вдоль x). Скорость единичных отсчетов при таком перемещении пропор­циональна квадрату модуля свертки модымодой волокна, в случаеHGс фундаментальной гауссовой = 0:⃒∞⃒2(︃ √ )︃⃒Z⃒(︂)︂(︂)︂′′2′ 2⃒⃒2(−)′⃒() ∝ ⃒⃒ Hexp − 2 exp −⃒ ,2⃒⃒(1.23)−∞параметрв этом выражении отвечает за размер фундаментальной моды вфокальной плоскости линзы C1.Гистограмма единичных фотоотсчетов детектора D1 при различных вы­деляемых модах в проходящем через светоделитель BS канале приведена нарисунке 1.8.

Так как на вход тестовой схемы подавалась только модаHG00 ,в теории, единственным отличным от 0 столбцом на гистограмме должен ока­заться столбец с = 0, = 0.В эксперименте результат оказался чуть отлич­ным от ожидаемого. Видность этого распределения составляла 99%, что гово­рит о неплохой ортогональности выделяемых мод. Применение самокалибрую­щейся томографии позволяет эффективно выявлять подобные систематическиепогрешности детектирующей системы и восстанавливать итоговое состояние сучетом этих погрешностей.Рассчитываемая видность распределения определялась как =гдеа0 -максимальное -0 − ,0 + значение скорости единичных отсчетов для модызначение скорости единичных отсчетов для модтом же положении волокна, что иHG ,HG00 ,измеренное при0 .После настройки детектора пространственных мод были проведены про­екционные измерения пространственного спектра СПР на установке (Рис.

1.1).Ультрафиолетовое зеркало UVM было установлено для отсечения излучениянакачки после кристалла BBO. В отраженном от неполяризационного свето­делителя (50:50) BS оптическом канале с помощью линзы C2 и одномодового29Рис. 1.6. Зависимость интенсивности сиг­Рис.

1.5. Зависимость интенсивности сиг­нала от ширины фазовой маски для выди­нала от положения маски на SLMления моды HG2,0Рис. 1.8. Гистограмма эффективности вы­Рис. 1.7. Зависимость интенсивности сиг­деления мод HG из фундаментальнойнала от положения торца волокнавходной моды HG0030волокна SMF2 выделялась только фундаментальная модаHG00(в отличие отпроходящего канала). Излучение после одномодовых регистрировалось однофо­тонными детекторами D1 и D2 (Perkin Elmer), электрический сигнал с которыхпоступал на схему совпадений CC.Для проверки соответствия детектируемых пространственных мод модамЭГ снималась зависимость скорости счета совпадений от положения торца одно­модового волокна SMF1 (Рис. 1.9).

Теоретически, эта зависимость описываетсявыражением (1.23), но()теперь – скорость счета совпадений обоих детекто­ров, а не скорость единичных отсчетов, как это было в имитационной установке.При этом перемещении волокна в сигнале единичных отсчетов детектора D1 на­блюдается усредненное распределение по всем модам (Рис. 1.10).Для количественного анализа распределения на рисунке 1.9 анализирова­лось расстояние между максимумами измеряемых сверток для каждой выделя­емой горизонтальной модыHG0 .Результат сравнения этих расстояний с тео­ретическими для различных значений номера моды приведен на графике 1.12.Теоретические расстояния между максимумами рассчитывались для параметра = 3.0мкм в выражении (1.23).Зависимость скорости счета совпадений от положения торца волокна SMF2,перемещаемого в фокальной плоскости собирающей линзы C2, в отраженномоптическом канале представлена на рисунке 1.11.

Данная зависимость хорошосогласуется с распределением на (Рис. 1.9), но при этом, она получена в томканале, в котором выделялась лишь модализируемых модHG00 , при этом «переключение» ана­TEM0 происходило только в проходящем через светоделительBS оптическом канале. Подобное явление часто называют «скрытой» дифрак­цией (ghost diffraction).31скорость счета совпадений (Гц)HG00HG10HG20HG30HG40скорость счета совпадений (Гц)HG00HG10HG20HG30HG40положение торца волокна SMF1 (мкм)положение торца волокна SMF1 (мкм)Рис.

1.10. Зависимость скорости единич­дений в проходящем канале от положенияных отсчетов детектора D1 в проходящемторца волокнаканале от положения торца волокна SMF120HG10HG00HG20HG3016расстояние междумаксимумами (мкм)скорость счета совпадений (Гц)Рис. 1.9. Зависимость скорости счта совпа­12840-10 -8-6-4-20246810положение торца волокна SMF2 (мкм)номер горизонтальной моды, nРис. 1.11. Зависимость скорости счта сов­Рис. 1.12. Расстояние между максимумамипадений в отраженном канале от положе­сигнала свертки (Рис.

Характеристики

Список файлов диссертации