Self-trapped bidirectional waveguides in a saturable photorefractive medium

We introduce a time-dependent model for the generation of joint solitary waveguides by counter-propagating light beams in a photorefractive crystal. Depending on initial conditions, beams form stable steady-state structures or display periodic and irregular temporal dynamics. The steady-state solutions are non-uniform in the direction of propagation and represent a general class of self-trapped waveguides, including counterpropagating spatial vector solitons as a particular case.Comment: 4 pages, 5 figure

Effective and flexible modeling approach to investigate various 3D Talbot carpets from a spatial finite mask

We present an effective modeling approach for a fast calculation of the Talbot carpet from an initially 2-dimensional mask pattern. The introduced numerical algorithm is based on a modified angular-spectrum method, in which it is possible to consider the border effects of the Talbot region from a mask with a finite aperture. The Bluestein’s fast Fourier transform (FFT) algorithm is applied to speed up the calculation. This approach allows as well to decouple the sampling points in the real space and the spatial frequency domain so that both parameters can be chosen independently. As a result an extended three-dimensional Talbot-carpet can be calculated with a minimized number of numerical steps and computation time, but still with high accuracy. The algorithm was applied to various 2-dimensional mask patterns and illumination setups. The influence of specific mask patterns to the resulting field intensity distribution is discussed

Modelling adapted to manufacturing aspects of holographic grating structures

The diffraction efficiencies of modified sinusoidal and blazed gratings are investigated in the high spatial frequency regime by rigorous numerical methods and are compared to experimentally manufactured gratings. The introduced modifications take actual technological induced variations of the profile geometries, such as specific corner rounding, into account. The high spatial frequency regime (resonance regime) is characterized by a local grating period, g, to wavelength, λ, ratio of 0.7 ≤ g/λ ≤ 4 and shows an important relevance for applications in spectroscopy and diffractive imaging. The investigations are carried out for both reflection on metallic surfaces and transmission of dielectric structures over a broad range of grating periods and incidence angles. It was found that near the grating resonance, the more simply producible sine gratings can compete in diffraction efficiency with sawtooth structures. Additionally, for certain application conditions, holographically modified sine structures achieve higher efficiencies than the ideal sine profile. It is also shown that holographical sinusoidal-like profiles measured by AFM can be fitted to a super-Gaussian shape, which is then used to inversely reconstruct the structure profiles from efficiency data

Diffraktive Optiken zur chromatischen und thermischen Linsenkorrektur sowie zur Lichtformung = Diffractive optics in headlamp systems - Lens correction and generation of light distributions

Einführung Diffraktive Optiken nutzen die Welleneigenschaften von Strahlung und ermöglichen daher eine Vielzahl an Funktionalitäten, die mittels refraktiver Optiken kaum bis gar nicht realisierbar sind. In diesem Zusammenhang werden im Folgenden die Möglichkeiten zur chromatischen und thermischen Korrektur bestehender refraktiver Systeme sowie die Möglichkeiten zur Erzeugung von Lichtverteilungen ohne Blenden untersucht. Dabei verbessern die Korrekturen bestehende optische Systemlösungen, während die Formung von Lichtverteilungen die Substitution von Blenden und Reflektoren sowie Effizienzen >90% ermöglicht. Herausforderungen Die Herausforderungen liegen dabei insbesondere im Design der optischen Elemente und unterscheiden sich für die Betrachtungen der Korrektur und der Lichtformung. Der primäre auslegungstechnische Aspekt bei der Formung von Lichtverteilungen mittels diffraktiver Elemente bedeutet, für polychromatische Weißlichtquellen eine farbsaumfreie Hell-Dunkel-Grenze zu erzeugen. Durch die starke chromatische Abhängigkeit und die Ablenkung in unterschiedliche Beugungsordnungen erfordert dies eine innovative Auslegung der Elemente. Zudem muss die Gesamteffizienz über der aktueller Systeme liegen Dem gegenüber muss zur chromatischen und thermischen Linsenkorrektur ein neuer Designansatz entwickelt werden, da beide Korrekturen für sich den jeweils anderen Effekt verstärken. Untersuchungen zu Linsenkorrektur und Lichtformung In diesem Rahmen wurden neuartige und innovative Designansätze entwickelt, die die genannten Funktionen erzielen. Zur Lichtformung werden Gitterzellenarrays untersucht, die nach einem sequentiellen Verfahren ausgelegt wurden und eine Scheinwerferverteilung erzeugen. Die Untersuchungen richten sich daran, eine chromatisch korrigierte Hell-Dunkel-Grenze zu erzeugen sowie eine homogene, scheinwerferähnliche Ausleuchtung hoher Effizienz zu generieren. Parallel dazu werden Untersuchungen zur chromatischen und thermischen Linsenkorrektur vorgestellt. Dabei wird untersucht, inwieweit eine chromatische und thermische Korrektur von refraktiven Linsen möglich ist. Hierzu werden zunächst Ergebnisse einer chromatischen Korrektur vorgestellt, die die Grundlage der Untersuchungen bilden. Darauf aufbauend werden erwartete Einflüsse des Herstellungsprozesses untersucht und bewertet. Abschließend werden daraus Anforderungen an die Fertigungsgenauigkeiten definiert

Beam bending in photorefractive conjugators

Strong bending of laser beams in photorefractive conjugators is explained using the grating action method and Fermat's principle. A bent bidirectional optical path in the crystal consists of a finite number of kinks formed at the double-phase conjugate interaction regions, and straight segments in between. The device in operation strives to minimize the optical path length and maximize the coupling between beams