Análisis de la eficiencia de difracción y de la reflectividad de conjugación de fase de registros de patrones de speckle de fibra óptica en cristales BSO

Resumen

En este trabajo se analiza el comportamiento de la eficiencia de difracción y de la reflectividad de conjugación de fase, de patrones de speckle generados por fibras ópticas plásticas, y registrados en un cristal BSO (Bi12SiO20) mediante arreglos de mezcla de dos y cuatro ondas, respectivamente.  En primera instancia, se ilustra la implementación de una  técnica experimental que  permite concluir que un patrón de speckle producido por una fibra óptica plástica que transporta radiación láser de 532nm  tiene un comportamiento Gaussiano. Lo anterior permite aplicar en el análisis realizado, la estadística apropiada para patrones de speckle bien desarrollados (fully developed speckle). A través del análisis de las imágenes difractadas y conjugadas en fase, se obtienen estimaciones indirectas del comportamiento de la eficiencia de difracción y de la reflectividad de conjugación de fase para los patrones de speckle registrados, lo que permite determinar su dependencia con respecto al tamaño del speckle en condiciones de modulación variable. Los resultados experimentales obtenidos, son contrastados con un modelo simplificado en el que la longitud del grano de speckle y la modulación promedio cambian simultáneamente, encontrando muy buenos ajustes con las formas funcionales de la ED y de RCF experimentales. El comportamiento de la ED y de la RCF demostrado en éste trabajo, es de gran utilidad en el desarrollo e implementación de sistemas de metrología holográfica de speckle. 

ABSTRACT

In this work, the behavior of the diffraction efficiency (DE) and the phase conjugation reflectivity (PCR) of speckle patterns generated by plastic optical fibers and recorded in BSO photorefractive crystals by two and four wave-mixing arrangements is analyzed. As a first step, an experimental technique which allows demonstrating that a speckle pattern produced by a plastic optical fiber transporting laser radiation of 532nm has a Gaussian behavior is implemented, which in turn, allows modifying the average dimensions of a speckle grain by changing slightly the output pupil aperture used to obtain subjective speckle. Throughout the analysis of diffracted and phase conjugated images, estimations of diffraction efficiency and phase conjugation reflectivity were calculated, which allowed identifying their dependence with the speckle size in a non-constant modulation condition. Experimental results were compared with a simplified model where both the modulation and the speckle size change simultaneously and, very good results were observed. The behavior of the DE and PCR presented in this work are very useful in the implementation of holographic speckle metrology arrangements.