CARACTERISTICAS DEL EFECTO LAU EMPLEANDO REDES DE FASE Y DE VOLUMEN FOTORREFRACTIVAS

GUSTAVO FORTE; MYRIAN TEBALDI; NESTOR BOLOGNINI

Bucaramanga

Conferencia; XV Encuentro Nacional de Optica y VI Conferencia Andina y del Caribe en Optica y sus Aplicaciones; 2017

Red Colombiana de Optica-Universidad Industrial de Santander

Es conocido que las autoimágenes de una estructura periódica desaparecen cuando se aumentan las dimensiones laterales de la fuente de iluminación [1]. Sin embargo, se pueden obtener patrones de franjas semejantes a las autoimágenes iluminando una red objeto con una fuente extensa convenientemente codificada. De este modo, empleando dos redes separadas una distancia 𝑍𝐿=(𝑚+ 12)𝑑2𝜆⁄ (𝑚 = 1,2,3,?) donde d es el periodo de red y λ la longitud de onda de la fuente luminosa, se obtiene en el infinito franjas de alto contraste conocidas como franjas de Lau [2]. La primera red de amplitud de este dispositivo actúa codificando linealmente la fuente incoherente, mientras que la segunda red, de amplitud o de fase, actúa como una transparencia objeto.El dispositivo de Lau convencional que emplea dos redes de amplitud posee una baja eficiencia luminosa debido a la absorción de luz que se produce en las redes de amplitud, consecuentemente las franjas de Lau presentan una baja visibilidad. El efecto Lau fue utilizado para implementar interferómetros ópticos con el objetivo de obtener información de fase de un objeto bajo estudio [3]. Cabe destacar que, si bien este interferómetro presenta una mejor relación señal ruido que aquellos basados en el efecto Talbot, la baja visibilidad de las franjas limita el desarrollo de dispositivos basados en aquel efecto. Por lo tanto, resulta relevante encontrar estrategias para obtener franjas de Lau de alto contraste. El empleo de una red objeto de fase produce una mejora en la luminosidad del dispositivo. En este caso, la visibilidad de las franjas depende de la modulación de fase de la red [4, 5].Los trabajos previos consideraban redes planas, en cambio en nuestra propuesta se estudia teóricamente y se implementa experimentalmente el efecto de Lau empleando redes de fase de volumen generadas en un cristal fotorrefractivo tipo BSO. Con el objetivo de aprovechar las características de volumen del medio de registro es necesario almacenar una distribución tridimensional. En nuestra propuesta la red objeto de fase se genera mediante la proyección de la imagen de una red de Ronchi iluminada incoherentemente en el volumen del cristal. Se emplea un cálculo basado en la OTF de un sistema formador de imagen incoherente para describir teóricamente la distribución de intensidad 3D [6]. Esta distribución se mapea en una perturbación del índice de refracción a través del efecto fotorrefractivo. Tres parámetros gobiernan la modulación de la red de índice: el campo eléctrico externo aplicado al cristal que determina la amplitud de la modulación, el diámetro de la pupila de salida del sistema de registro que controla la profundidad de la red a ser almacenada en el cristal y el espesor de cristal [6].Para analizar teóricamente las franjas de Lau se utiliza un modelo basado en una formulación de integral de camino para calcular la intensidad de los patrones de Lau generados por la red de fase de volumen [7]. En este cálculo se consideró que la distribución de intensidad en el experimento de Lau puede ser interpretada como la correlación entre la distribución de intensidad de la red fuente, con el módulo cuadrado del patrón de Fresnel de la red objeto [2]. Los resultados experimentales permiten verificar la validez del modelo teórico propuesto. Es posible definir un nuevo parámetro de fase y de volumen respecto del cual la visibilidad mantiene la típica dependencia sinusoidal observada con redes planas. Este nuevo parámetro propio de las redes fotorrefractivas de volumen incluye la dependencia con el espesor del cristal, el diámetro de la pupila del sistema óptico de registro y el campo externo aplicado al cristal BSO. El análisis propuesto permite controlar y encontrar las condiciones para obtener la máxima visibilidad de las franjas de Lau a través de la combinación adecuada de los parámetros.