Time-resolved inline digital holography for the study of noncollinear degenerate phase modulation

Abstract

Recent works demonstrated that digital time-resolved holography is the prospective approach to study nonlinear light-matter interaction processes. In this Letter, we present a straightforward inline holographic approach for studying degenerate phase modulation induced by an inclined collimated pump beam in the isotropic sample. The method is based on a minimization of the difference between experimentally acquired data and simulated inline holograms obtained from a numerical model of pump-probe interaction in optical nonlinear media. A sophisticated experimental data processing algorithm is implemented to provide high sensitivity and a signal-to-noise ratio eligible for soft interaction with a collimated pump beam. The integral phase shift determined by our method can be used to estimate the nonlinear refractive index and the relaxation time for material with a low damage threshold. We validated our approach for the case of soda-lime and BK7 glasses.

О Возможности Исследования Доли Неоднородностей Оптических Нелинейных Сред С Помощью Осевой Цифровой Голографии С Временным Разрешением

“…1, a показана схема используемой для этого экспериментальной установки. Излучение от Ti : Sa высокоэнергетиче- Взаимодействие импульсов, и формирующаяся в результате НВФМ могут быть воспроизведены в численном моделировании с высокой точностью [7]. В процессе пересечения двух импульсов внутри исследуемого образца, обладающего пространственно-неоднородными оптическими нелинейными свойствами, формируемые в плоскости регистрации осевые цифровые голограммы будут содержать дифракционные паттерны, имеющие две составляющие: паттернÎ media , обусловленный НВФМ в однородной среде (рис.…”

“…В процессе пересечения двух импульсов внутри исследуемого образца, обладающего пространственно-неоднородными оптическими нелинейными свойствами, формируемые в плоскости регистрации осевые цифровые голограммы будут содержать дифракционные паттерны, имеющие две составляющие: паттернÎ media , обусловленный НВФМ в однородной среде (рис. 2, g в [7]), и структуры в виде концентрических колецĨ, сформированные в результате дифракции зондирующего излучения на неоднородностях оптических нелинейных свойств (видны на рис. 2, d в [7]).…”

“…Среди возможных техник измерения оптических нелинейных фоторефрактивных свойств можно выделить методы интерферометрии и цифровой голографии [4][5][6][7][8][9][10]. Ранее для решения задач измерения распределений нелинейного показателя преломления в образце было предложено использовать измерение локального нелинейного показателя преломления с поточечным сканированием образца [11,12].…”

“…Другим перспективным подходом для измерения нелинейного коэффициента показателя преломления и времени релаксации нелинейного отклика среды является метод осевой цифровой голографии с временным разрешением [7,10], который позволяет детектировать наведенную высокоинтенсивным пучком накачки неколлинеарную вырожденную фазовую модуляцию (НВФМ) с высокой точностью. Указанный метод был опробован в исследовании стекол БК7 и натриево-известкового стекла, но может быть применен и для исследования других аморфных оптических сред с нерезонансным типом оптической нелинейности, в том числе с локальными оптическими неоднородностями.…”

“…Его преимуществами являются: (i) использование коллимированного пучка накачки, что обеспечивает большую стабильность при проведении измерений [13], (ii) более высокая чувствительность, необходимая для работы с более слабыми нелинейными сигналами, образующимися под действием такого пучка, и как следствие -(iii) более мягкое оптическое воздействие на исследуемый образец. Ранее в работе [7] была показана возможность измерения нелинейного коэффициента показателя преломления, усредненного по облучаемому в поле зрения объему исследуемого образца.…”