Автореферат (Особенности акустооптического взаимодействия в кристаллах с сильной акустической анизотропией), страница 4

7),то изображение в дифрагированном пучке в случае   0 было бы практическиточным повторением исходного изображения. Однако в действительности из-заакустического сноса будет работать передаточная функция 1. Это приведет к тому,что низкочастотные компоненты спектра будут ослаблены, а высокочастотныеподчеркнуты. Такое искажение углового спектра приведет к дифференцированиюизображения,дающемуэффектоконтуривания: в выходном изображении будут хорошо выделены контуры отдельных деталей изображения.ДляхарактеристикидействияАО ячейки на световой пучок сконечной апертурой введено понятиеинтегральной эффективности дифракции  int  Pd Pi как отношения мощности излучения в дифракционномпорядке Pd к мощности падающегоизлучения Pi . Рассмотрена дифракцияРис.

7. Передаточные функции АО ячейкииз теллура на частоте f  130.4 МГцсфокусированного гауссова пучка с малой шириной перетяжки. Установлено, чтомаксимальное значение intдостигается при углахB ,соответствующихтангенциальной геометрии. В других рабочих точках  int зависит от ширины угловогодиапазона взаимодействия; поэтому зависимость  int  B  коррелирует с зависимостьюB  B  . Для отрицательного сноса в кристалле парателлурита акустический снос прималых углах Брэгга приводит к увеличению  int , а при больших – наоборот, куменьшению  int по сравнению с вариантом   0 .Пятая глава диссертации посвящена исследованию АО взаимодействия в19периодически неоднородном акустическом поле.Разработанный в диссертации подход к решению АО задач был применен красчету взаимодействия световых волн с акустическим полем, создаваемым ванизотропной среде фазированной решеткой пьезопреобразователей.

Решетки такоговида с синфазным возбуждением отдельных секций широко применяются приизготовлении АО ячеек, поскольку в этом случае упрощается задача электрическогосогласования пьезопреобразователя с ВЧ генератором. Антифазные решеткирассматривались в акустооптике только применительно к изотропной дифракциисвета. В диссертационной работе акцент был сделан на изучение особенностейанизотропной дифракции в периодически неоднородном акустическом поле.Получены аналитические выражения, позволяющие рассчитать характеристикидифракционного спектра на выходе из АО ячейки. Установлено, что в такой системепроисходит расщепление частотных зависимостей углов Брэгга и появляютсяоптимальные углы падения света, при которых можно получить 100%-ную перекачкусвета в дифракционный порядок. Этот эффект иллюстрирует рис.

8,а, на которомкривыми 3 и 4 показаны угловые характеристики АО взаимодействия в случаеоднородного пьезопреобразователя. Кривая 3 соответствует ветви +1е, а кривая 4 –ветви +1о частотной зависимости углов Брэгга (похожая зависимость представленана рис. 3,а). Угловые характеристики для фазированного пьезопреобразователяпоказаны кривой 1 для ветви +1е и кривой 2 для ветви +1о. Каждая из этих кривыхсодержит два максимума. При этом правый максимум кривой 1 накладывается налевый максимум кривой 2. Поскольку рассматриваемые ветви относятся к световымволнам разной поляризации, то наложение указанных максимумов означает, что придифракции неполяризованного света свет будет рассеиваться в один и тот жедифракционный максимум.

Это абсолютно новый для акустооптики эффект, когда врежиме анизотропной дифракции можно получить 100%-ную эффективностьдифракции для пучка неполяризованного света. Тем самым открываются перспективыдля разработки АО приборов нового типа для управления неполяризованнымизлучением.Обнаруженный эффект был детально изучен на примере двух АО кристаллов:парателлурита и ниобата лития.

Исследовано влияния различных параметров АОкристалла и фазированной решетки преобразователей на частотную зависимостьоптимальных углов и ширину угловых и частотных диапазонов АО взаимодействия.20На рис. 8,б представлены результаты расчета для кристалла ниобата лития счетырехсекционным преобразователем полной длиной 8.5 мм. Штриховыми кривымидля сравнения изображены частотные зависимости углов Брэгга в случае однородногопреобразователя. Указаны области оптимальных углов падения для световых волнразличной поляризации, в которых наблюдается эффективность дифракции не менее50%. Черным цветом показана область эффективной дифракции неполяризованногосвета. Ширина частотного диапазона, оптимального для создания АО дефлекторанеполяризованного света, составила f  107 МГц.Рис. 8, (а): Угловые характеристики АО взаимодействия на частоте ультразвукаf  120 МГц для четырехсекционного пьзопреобразователя длиной 0.16 см, 1 – +1e,2 – +1o, 3, 4 – дифракция +1e и +1o при однородном пьезопреобразователе; (б):области оптимальных углов падения по уровню 3 дБ в кристалле ниобата лития длячетырехсекционного пьзопреобразователя длиной 0.85 см.Как абсолютно новый результат можно также отметить обнаружениедополнительной области АО синхронизма для варианта дифракции e-волны в +1-йпорядок.

Эта область наблюдается при относительно низких частотах и при углахпадения света близких к оптической оси, т.е. в той области, в которой АО синхронизмневозможен при возбуждении ультразвука однородным излучателем.Основные результаты и выводы работыВ диссертационной работе проведены теоретические и экспериментальныеисследования особенностей АО взаимодействия в средах с сильной акустическойанизотропией.Изученовлияниесноса21энергииакустическихпучковнахарактеристики АО дифракции. Основные результаты заключаются в следующем.1.

Получены модифицированные уравнения Рамана-Ната, описывающиедифракцию света на наклонном акустическом пучке. Уравнения корректноописывают как изотропную, так и анизотропную дифракцию света в кристаллах идают возможность рассчитать все характеристики дифракционного спектра в раманнатовском,брэгговскомипромежуточномрежимахдифракции.Введеныкоэффициенты уширения частотного ( B f ) и углового ( B ) диапазонов АОвзаимодействия, характеризующие влияние сноса акустического столба.2.

Для варианта изотропной дифракции получено аналитическое решение длячастотных и угловых характеристик АО взаимодействия. Показано, что в брэгговскомрежиме дифракции коэффициенты уширения зависят от угла сноса  по законуB f  B  cos и,следовательно,имеетместотолькосужениедиапазоноввзаимодействия из-за сноса пучка.3. Разработана программа расчета АО характеристик анизотропной дифракциисвета, с использованием которой проанализировано влияние сноса акустическогопучка в различных срезах кристаллов парателлурита и теллура. Установлено, что сносне меняет углы Брэгга, но существенно сказывается на диапазоне АО взаимодействия.Влияние сноса имеет сложный характер: в зависимости от среза кристалла, частотыультразвука, поляризации падающего света и знака угла сноса коэффициенты В могутбыть как больше, так и меньше единицы, что означает как уширение, так и сужениедиапазонов АО взаимодействия.

В расчете максимальное уширение составило B f  2раза, а сужение – B f  0.06 (17 раз).4. Оказалось, что, несмотря на большое различие формы и ширины частотных иугловых характеристик, зависимости коэффициентов уширения от частоты АОсинхронизма f 0 полностью совпадают: B f  f 0   B  f 0  . Это связано с тем, что сносакустического пучка приводит к изменению величины и направления векторафазовой расстройки, одинаковому по отношению к изменению частоты ультразвукаили угла падения света.5.

Для каждого среза кристалла найдены значения частоты f 0 , при которыхснос не оказывает влияния на АО взаимодействие. Для рассмотренных срезовкристалла парателлурита это оказалась область в районе углов Брэгга, близких к 30 . В этой области длины векторов расстройки для случаев   0 и   0 равны22друг другу, несмотря на то, что имеют различное направление.6.Экспериментальнаяпроверкарезультатовтеоретическогоанализа,проведенная на АО ячейке из кристалла парателлурита с углом среза   10.5 иуглом сноса   54.6 , подтвердила результаты расчета.7.

Проанализировано влияние сноса акустического пучка на передаточныефункции АО взаимодействия. Снос заметно меняет форму, ширину и максимальноезначение передаточных функций.8. Рассмотрена задача дифракции ограниченного светового пучка наакустическом пучке со сносом.