Отзыв ведущей организации (Особенности акустооптического взаимодействия в кристаллах с сильной акустической анизотропией)

«УТВЕРЖДАЮ» =" - =Зфащнный генеральный директор , ';;"'„::; "':=:4Х~,МИЙО «Полюс» им. М.Ф.Стельмаха» у - т докт~ф."тв ческих наук, профессор 3'3;„'!ДФ~Я~ "' '"' 'А.к. я 2016 г. ОТЗЫВ ведущей организации — Акционерного Общества «НИИ «Полюс в им. М,Ф.Стельмаха» на диссертационную работу Волошина Андрея Сергеевича "Особенности акустооптического взаимодействия в кристаллах с сильной акустической анизотропией". представленную на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук по специальности О!.04.03 «радиофизика». Диссертационная работа А.С. Волошина посвящена вопросу влияния акустической анизотропии на характеристики акустооптического !АО) взаимодействия. В современной акустооптике при изготовлении АО приборов в качестве АО среды используются преимущественно кристаллы, среди которых особое место занимают сильно анизотропные криспилы: парателлурит 1ТеО ), теллур (Те), каломель !Нй2С!з), бромид ртути (Нй2Вг2), '1'АВ !'Г!зАябез).

Акустическая анизотропия приводит к различным изменениям возбуждаемого акустическою поля. Во-первых, меняет структура акустического поля. Во-вторых. появляется снос акустической энергии. Именно рассмотрению влияния этого эффекта и посвящена данная работа. Акустический снос в сильно анизотропных средах может достигать крайне больших значений. Например. в парателлурите угол сноса достигает 74', а в теллуре — 49". Несмотря на большую величину данною эффекта, его влияние на характеристики АО взаимодействия не было досконально изучено. Публикации, посвященные изучению этого эффекта, появляются только лишь в последнее время и в них рассмотрены частные случаи. которые не позволяют сделать общие выводы.

Следует отметить, что проблема дифракции света на акустическом пучке со сносом близка к задаче дифракции света иа наклонной (косой) дифракционной решсгке. создаваемой голографическим методом в толстослойной фотоэмульсии или в фоторефрактивном кристалле. В настоящее время область применения статических брэгговских решсгок очень широка. Но в существующей литературе рассмотрена изотропная дифракция света и полученные результаты не могут быть применены к АО приборам.

в которых дифракционные решетки являются принципиально перестраиваемыми. Таким образом, хотя задача дифракции света на наклонном акустическом столбе не является абсолютно новой и была частично исследована ранее, а также имеет прямой аналог в оптике голографических решеток, в диссертационной работе А.С. Волошина приведено подробное многосгороннее исследование влияние сноса акустической энергии на АО дифракцию света. В диссертационной работе разработан подход к решению АО задач, в рамках которого оказалось возможным произвести учет сноса акустической энергии и проанализировать его влияние. Оказалось.

что рассматриваемый эффект качественно и количественно сказывается на характеристиках дифракционного спектра. Получено большое количество аналитических. численных и экспериментальных результатов, подтверждающих выводы диссертационной работы. Более того. разработанный подход позволил рассмотреть анизотропную дифракцию света в акустическом поле, обладающим периодической пространственной неоднородностью, и продемонстрировать возможность создания АО устройств для управления неполяризованным светом. Гаким образом. предпринятое в диссертации А.С.

Волошина исследование особенностей акустооптического взаимодействия в средах, обладающих большой анизотропией, как оптических и акустических свойсгв, являегся, несомненно, актуальным для различных областей современной оптики и важным как с точки зрения расширения представлений о физических процессах, обуславливающих рассеяние света на ультразвуке в анизогропных средах, так и для создания новых АО устройств. Рукопись диссертации Волошина А.С. состоит из введения, пяти глав и заклк)чения. Содержит 43 рисунка и 4 таблицы, библиографию из 1б5 наименований.

Полный объем диссертации 132 страницы, В мувв пр~д~щыю~ б у ° ' .д ю~а предмет исследования и цели диссертационной работы. приводится краткое содержание работы, отмечается научная новизна и практическая значимость проведенных исследований, формулируются основные положения, выносимые на защиту, приводятся сведения об апробации результатов работы. характер. Вторая часть главы содержит оригинальные результаты. Представлено аналитические рассмотрение задачи дифракции плоской световой волны на наклонном акустическом пучке. Получены модифицированные уравнения Рамана-Ната, описывающие дифракцию света на наклонном акустическом пучке.

Автор вводит новый параметры — коэффициенты уширения частотного и углового диапазонов АО взаимодействия, о писывшощис влияние сноса акустического столба. Для варианта изотропной дифракции в режиме Брэгга получены аналитические выражения для коэффициентов уширения.

Приведено описание разработанного в ходе работы над диссертацией программного комплекса, включающего в себя несколько подпрограмм для решения задач анизотропной АО дифракции. В в~то М ~рыл ъа~~ щюбю р~аьлрюю а ы» ю~ акустической энергии на характеристики АО взаимодействия на примере кристалла парателлурита. Рассчитаны угловые и частотные характеристики АО взаимодействия в широком диапазоне брэгговских углов и частот ультразвука для трех различных срезов кристалла и различных поляризаций падающего света.

Все расчеты проведены для двух случаев: в случае присутствия сноса акустической энергии и без него. Результаты численных расчет были подтверждены в серии экспериментов по измерению частотных и угловых характеристик в АО ячейки из 10.5'-го среза кристалла парателлурита. Построены зависимости введенных коэффициентов уширения частотного и углового диапазонов АО взаимодействия от частоты ультразвука для широкого диапазона рабочих точек, что позволило количественно проанализировать влияние сноса акустической энергии на харакзеристнки АО дифракции. Минимальное значение оказалось равным — 0.059 1сужение диапазона работы в 17 раз). а максимальное — 2„т.с. уширение диапазона взаимодействия в 2 раза. Проведено исследование особенностей поведения коэффициентов уширения и дано качественное объяснение наблюдаемых эффектов.

Ву~ЬЕй~~р Ю трЮ у Ю р гкАО ~ ЫФЮ~~Ы кристалле теллура. который обладает более низким уровнем симметрии кристаллической решетки. Это позволило проанализировать влияние не только величины сноса акустической энергии, но и направления этого сноса. Для четырех срезов в главных плоскостях кристалла были рассчитаны акустические характеристики. коэффициенты АО качества.

проанализированы частотные зависимости углов Брэгга и построены зависимости коэффициентов уширения для различных рабочих точек во всем выбранном диапазоне частот ультразвука и углов Ьрэгга. Обнаружены срезы. обладающие большой симметрией АО свойств и отличающие только направлением сноса акустической энергии. Продемонстрировано. что знак угла сноса кардинальным образом влияет на характеристики АО дифракции. Предложено правило выбора этого знака для АО ячеек. Четве тая ~лава посвящена изузению дифракции светового пучка с ограниченным пространственным спектром на наклонном акустическом пучке.

Рассмотрено влияние сноса акустической энергии на передаточные функции АО ячеек. изготовленных из кристалла парателлурита и теллура, что позволило проанализировать влияние знака угла сноса. Обнаружено, что акустический снос может приводит как к увеличению. так и к уменыпенню интегральной эффективности дифракции. В питой главе описанный в диссертации метод решения АО задач используется для описания АО взаимодействия света с периодически неоднородным акустическим полем. Такое поле может быть создано при помощи фазированной решетки пьезопреобразователей, в работе рассмотрено только лишь противофазное возбуждение звука.

Получены аналитические рекуррентные соотношения, позволяющие рассчитать дифракционный спектр на выходе из такой системы. Показано, что в этом случае возникают, так называемые, оптимальные углы падения света, при которых эффективность АО взаимодействия может достигать 100'Ъ. Зависимость оптимальных углов падения от частоты ультразвука существенно отличается от частотной зависимости углов Брэгга, что представляет большой интерес для решения прикладных задач акустооптики. В работе показано, что при определенном подборе параметров фазированного пьезопреобразователя и среза анизотропного кристалла можно обеспечить эффективную днфракцию неполярнзованного оптического излучения в один дифракционный максимум. Это открывает возможность создания приборов для управления неполяризованным излучением.

В заключении сформулированы наиболее важные нз полученных в диссертационной работе результатов. Указанные выше результаты исследования А.С. Волошина составляют научную новизну диссертационной работы. Достоверность полученных в диссертации результатов, обоснованность сформулированных автором выводов сомнений не вызывает. поскольку базируется на строгой постановке задач и подтверждается согласием теоретических результатов с экспериментальными данными как самого автора, так и известными из научной литературы.

Практическая ценность результатов диссертационной работы также несомненна; они могут найти применение при модификации уже существующих типов АО устройств. а также при разработке устройств нового типа. К основным результатам диссертационной работы А.С. Волошина можно отнести следующее: 1. Рассмотрена задача дифракцни света на наклонном акустическом столбе. Для случая изотропной брэгтовской дифракции получены аналитические выражения для диапазона АО взаимодействия. Введены коэффициенты уширения для частотного и угловых диапазонов, позволяющие оценить влияние сноса акустической энергии на характеристики дифракционного спектра. 2. Влияние сноса было проанализировано для различных срезов кристаллов парателлурита и теллура для большого диапазона углов падения света и частот ультразвука.