Physical Mechanism of Diffraction and Mixing of Light Waves by Phase-Absorp- tion Holographic Grating in the Cubic Photorefractive Crystal

   The physical mechanism of reconstruction and amplification of the object wave at diffraction of reference wave by sinusoidal phase-absorption holographic grating formed in cubic optically active photorefractive crystal was studied. In frame of the proposed analytical approach, the vector amplitude of the reconstructed wave is found as the resulting sum of oscillations of diffracted waves of variation amplitude emitted by thin layers of the holographic grating. A polarization condition has been formulated, under which the diffraction efficiency of hologram and the intensity transfer during two-wave mixing reach maximum values. It is shown that the dependences of the output energy characteristics of the phase-absorption hologram on the crystal thickness, calculated on the basis of the analytical approach, are in agreement with the data obtained by solving the coupled waves equations.

1. M. G. Moharam, L. Young. J. Appl. Phys., 48, N 8 (1977) 3230–3236

2. M. P. Petrov, S. I. Stepanov, A. A. Kamshilin. Optics and Laser Tech., 11, N 3 (1979) 149–151

3. В. В. Шепелевич. Журн. прикл. спектр., 78, № 4 (2011) 493–515 [V. V. Shepelevich. J. Appl. Spectr., 78 (2011) 461–483]

4. С. М. Шандаров, С. С. Шмаков, Н. И. Буримов, О. С. Сюваева, Ю. Ф. Каргин, В. М. Петров, Письма в ЖЭТФ, 95, № 12 (2012) 699–702 [S. M. Shandarov, S. S. Shmakov, N. I. Burimov, O. S. Syuvaeva, Yu. F. Kargin, V. M. Petrov. JETP Lett., 95, N 12 (2012) 618–621]

5. В. М. Петров, А. В. Шамрай. Интерференция и дифракция для интерференционной фотоники, Санкт-Петербург, Лань (2019)

6. А. А. Колегов, С. М. Шандаров, Г. В. Симонова, Л. А. Кабанова, Н. И. Буримов, С. С. Шмаков, В. И. Быков, Ю. Ф. Каргин. Квант. электрон., 41, № 9 (2011) 847–852 [A. A. Kolegov, S. M. Shandarov, G. V. Simonova, L. A. Kabanova, N. I. Burimov, S. S. Shmakov, V. I. Bykov, Yu. F. Kargin. Quant. Electron., 41, N 9 (2011) 847––852]

7. P. Tayebati, D. Mahgerefteh. J. Opt. Soc. Am. B, 8, N 5 (1991) 1053—1064

8. A. A. Kamshilin. Opt. Commun., 93 (1992) 350—358

9. G. Montemezzani, M. Zgonik. Phys. Rev. E, 55, N 1 (1997) 1035–1047

10. А. М. Плесовских, С. М. Шандаров, А. Г. Мартьянов, А. Е. Мандель, Н. И. Буримов, Е. А. Шаганова, Ю. Ф. Каргин, В. В. Волков, А. В. Егорышева. Квант. электрон., 35, № 2 (2005) 163–168 [A. M. Plesovskikh, S. M. Shandarov, A. G. Mart’yanov, A. E. Mandel’, N. I. Burimov, E. A. Shaganova, Yu. F. Kargin, V. V. Volkov, A. V. Egorysheva. Quant. Electron., 35, N 2 (2005) 163–168]

11. В. В. Шепелевич, А. В. Макаревич, С. М. Шандаров. Письма в ЖТФ, 40, № 22 (2014) 83–89 [V. V. Shepelevich, A. V. Makarevich, S. M. Shandarov. Tech. Phys. Lett., 40, N 11 (2014) 1024–1026]

12. А. В. Макаревич, В. В. Шепелевич, С. М. Шандаров. ЖТФ, 87, № 5 (2017) 766–771 [A. V. Makarevich, V. V. Shepelevich, S. M. Shandarov. Tech. Phys., 62, N 5 (2017) 785–790]

13. H. Kogelnik. Bell. Syst. Tech. J., 48, N 9 (1969) 2909–2947

14. М. П. Петров, С. И. Степанов, А. В. Хоменко. Фоторефрактивные кристаллы в когерентной оптике, Санкт-Петербург, Наука (1992)

15. L. Solymar, D. J. Webb, A. Grunnet–Jepsen. The Physics and Applications of Photorefractive Materials, Oxford, Clarendon Press (1996)

16. С. М. Шандаров, В. М. Шандаров, А. Е. Мандель, Н. И. Буримов. Фоторефрактивные эффекты в электрооптических кристаллах, Томск, ТУСУР (2012)

17. S. Mallick, M. Miteva, L. Nikolova. JOSA B, 14 (1997) 1179—1186

18. N. C. Deliolanis, I. M. Kourmoulis, A. G. Apostolidis, E. D. Vanidhis, D. G. Papazoglou. Phys. Rev. E, 68 (2003) 056602

19. В. Н. Навныко. Журн. прикл. спектр., 91, № 6 (2024) 885––893 [V. N. Naunyka. J. Appl. Spectr., 91 (2024) 1301—1308]

20. В. Н. Навныко. Журн. прикл. спектр., 92, № 5 (2025) 659––667 [V. N. Naunyka. J. Appl. Spectr., 92 (2025) 1030—1038]

21. Ф. И. Федоров. Оптика анизотропных сред, Минск, АН БССР (1958)

22. А. Ф. Константинова, Б. Н. Гречушников, Б. В. Бокуть, Е. Г. Валяшко. Оптические свойства кристаллов, Минск, Наука и техника (1995)

23. Г. С. Горелик. Колебания и волны. Введение в акустику, радиофизику и оптику, Москва, Физматлит (2007)