Анизотропное акустооптическое взаимодействие в кристаллах теллура (1102241), страница 4
Текст из файла (страница 4)
Очевидно, что если с помощью зеркала луч нулевого дифракционногопорядка направить в ячейку повторно, можно добиться большего коэффициентаподавления.ЗеркалоПолупрозрачноезеркалоРис. 3. Схема двухпроходного заграждающего фильтраНа рисунке 4 показана измеренная зависимость коэффициента подавлениясигнала от мощности акустической волны. Как можно видеть из данного рисунка,коэффициент подавления повышается приблизительно в два раза при использованиидвукратного прохождения света через звуковой столб.
Зависимость коэффициентаподавления сигнала двухпроходным фильтром, схема которого показана на рисунке 3,определяется формулой:χ 2 = 10 lg(1 − ζ ( P, ∆k )) 2 = 2 χ1 ,где χ1 – коэффициент подавления сигнала однопроходным заграждающим фильтром, аζ(P,∆k) – эффективность дифракции, которая определяется мощностью ультразвука ивеличиной вектора расстройки.
Как следует из данной формулы, применение двукратноговзаимодействия, помимо повышения коэффициента подавления сигнала, приводит куширению спектральной полосы двухпроходного фильтра.Очевидно, что можно предложить множество схем фильтрации, использующихмногократное прохождение света через акустический пучок. В четвертой главерассмотрены также схемы, использующие двух и трехкратное прохождение света,позволяющие добиться улучшения спектрального разрешения полосового фильтра.Изучение этих схем фильтрации проведено на примере квазиколлинеарной, а такжеширокоапертурной ячеек на кристалле парателлурита. Однако очевидно, что полученныерезультаты можно обобщить и на случай акустооптического устройства, использующегодругой кристалл и иную геометрию взаимодействия.Наиболее простой является схема, в которой первый порядок дифракции с помощьюзеркала направляется обратно в ячейку; на выходе фильтра используется дваждыпродифрагировавший свет.
Применение подобной схемы позволяет добиться суженияспектральной полосы в 1,4 раза. Большего увеличения спектрального разрешения удаётсядобиться путем применения схемы фильтрации с трехкратным прохождением света череззвук. В рассмотренномв четвертой главе трехпроходном полосовом фильтре12Рис. 4. Зависимость коэффициента подавления света акустооптической ячейкой,использующей однопроходную (1) и двухпроходную (2) систему фильтрациилуч каждый раз с помощью зеркала посылается в кристалл не под углом Брэгга, а снебольшим отклонением от условия синхронизма.
Благодаря этому удаётся добитьсядвукратного сужения спектральной полосы фильтра. Обнаружено, что данные схемы, хотяи позволяют добиться улучшения спектральных характеристик ячейки, приводят кнезначительному ухудшению эффективности дифракции.Взаключениикраткосформулированыосновныерезультатыпроведенныхисследований и сформулированы выводы диссертационной работы:1.
Показано, что теллур является одним из наиболее перспективных кристаллов длясоздания акустооптических приборов, работающих с излучением среднего и дальнегодиапазона оптических длин волн при λ = 3,5 - 25 мкм. Существенным недостаткомтеллураявляетсявысокоепоглощениеоптическогоизлучениянеобыкновеннойполяризации. В полосе длин волн λ = 8 - 14 мкм поглощение необыкновенной волныпревышает величину 3 см -1. Прозрачность данного материала существенно увеличиваетсяпри приближении распространения света к оптической оси материала, вплоть до 0,4 см -1.2. Проведены расчеты акустических и акустооптических характеристик теллура дляразличных направлений волновых векторов света и ультразвука.
Предсказано, чтонаибольший коэффициент акустооптического качества кристалла теллура в режимеанизотропнойдифракциидостигаетвеличиныM2 = 160·10 -15 с3/г.Врезультатепроведенных расчетов установлено, что наиболее удобной для создания акустооптическихприборов на основе кристаллов теллура является чистая сдвиговая акустическая волна,распространяющаяся в плоскости YZ материала.3. Проведен анализ характеристик широкоугольной геометрии взаимодействия светаи ультразвука для различных направлений волнового вектора акустической волны вплоскости YZ.
Установлено, что наибольшее значение коэффициента акустооптическогокачества при широкоугольном взаимодействии достигает значения M2 = 130·10 -15 с3/г.когда оптические лучи распространяются вдали от оси Z кристалла. При малых углахраспространения оптических пучков наблюдается улучшение прозрачности материала,однако это сопровождается уменьшением коэффициента M2.4. Исследован макет широкоапертурного акустооптического фильтра на основекристаллателлура,работающеговзаграждающемрежиме.Зафиксированнаявэксперименте эффективность дифракции достигала 1% при мощности ультразвуковойволны 2мВт.
Максимальная эффективность акустооптического взаимодействия можетбыть достигнута при значения мощности ультразвука 0,5 Вт. Высокая эффективностьдифракциивданномустройствеобеспечиваетсяблагодарязначениюкачестваM2 = 13·10 -15 с3/г. Спектральное разрешение данного фильтра равнялось A = 75, а угловаяапертура достигала величины 24°.5. На примере квазиколлинеарного фильтра изучены особенности акустооптическоговзаимодействия при многократном прохождении света через звуковой пучок. Показано,что применение двукратного взаимодействия приводит к повышению коэффициентаподавления сигнала в заграждающем фильтре в 2 раза. Установлено, что при увеличенииэффективностиакустооптическоговзаимодействиянаблюдаетсянезначительноеухудшение спектральных характеристик устройств фильтрации.6.
Показано, что применение схем фильтрации с многократным прохождением светачерез акустооптическую ячейку может приводить к повышению спектральногоразрешения фильтра. В эксперименте на длине волны света λ = 0,63 мкм достигнутоуменьшение полосы пропускания квазиколлинеарного фильтра с 1,2Å до 0,8Å прииспользовании схемы двукратного взаимодействия. Применение схемы с трехкратнымпрохождением света через звуковой пучок позволило получить двукратное уменьшениеполосы фильтра с 1,2Å до 0,6Å.Список публикаций по теме диссертации1. Г.А.
Князев; Дифракция света на звуковом столбе сложного сечения. - сборник тезисовмеждународной конференции студентов и аспирантов по фундаментальным наукам«Ломоносов - 2002» , Москва, 10 апреля 2002г. стр.112-113.2. G.A. Knyazev, V.B. Voloshinov; Acousto-Optic Cells with Non-Uniform Length of Lightand Sound Interaction - аbstracts 16-th Int. Symp. on Nonlinear Acoustics, Moscow, 2002,pp.198-199.3. G.A. Knyazev, V.B. Voloshinov; Acousto-Optic Cells with Non-Uniform Length of Lightand Sound Interaction - “Nonlinear Acoustics at the beginning of the 21st Century” ed. ByO.V.
Rudenko, Faculty of Physics, Moscow State University, Moscow, 2002, v.2, p. 881884.4. G.A. Knyazev, V.B. Voloshinov; Acousto-Optic Double-Pass Notch Filter UsingParatellurite Single Crystal - abstracts VI International Conference for Young Researchers“Wave Electronics and Its Applications in the Information and TelecommunicationSystems”, St.Petersburg, 2003, p.39.5. В.Б.
Волошинов, Г.А Князев; Акустооптические ячейки с неодинаковой длинойвзаимодействия света и звука - Журнал Технической физики, 2003, т. 73, вып. 11, стр.118-122.6. G.A. Knyazev, V.B. Voloshinov; Application of Optical Multipass Configuration in TunableAcousto-optic Filters - preliminary Program and Abstracts of 7-th International Conferencefor Young Researchers ”Wave Electronics and Its Applications in the Information andTelecommunication Systems”, St.-Petersburg, 2004, pp. 18-19.7. G.A.
Knyazev, V.B. Voloshinov; Acousto-Optic Double-Pass Notch Filter UsingParatellurite Single Crystal - proc. VI Int. Conf. for Young Researchers “Wave Electronicsand Its Applications in the Information and Telecommunication Systems”, St.-Petersburg,2003, pp. A2-24 - A2-28.8. G.A. Knyazev V.B. Voloshinov; Acousto-Optical Filtering Systems with Improved SpectralResolution - preliminary Program and Abstracts of 8-th International Conference for YoungResearchers ”Wave Electronics and Its Applications in the Information andTelecommunication Systems”, St.-Petersburg, 2005, pp. 5-6.9.
В.Б. Волошинов, Л.Н. Магдич, Г.А. Князев; Акустооптический заграждающий фильтрна основе кристалла парателлурита. – Вестн. Моск. ун-та, сер. 3, Физ., астр., 2005, № 4,стр. 36 – 39.10. Г.А. Князев; Акустооптические системы с улучшенным спектральным разрешением сборник тезисов Молодежной научной конференции “Физика и прогресс”, СанктПетербург, 2005, стр.
p-10.11. В.Б. Волошинов, Л.Н. Магдич, Г.А. Князев; Перестраиваемые акустооптическиефильтры с многократным взаимодействием света и звука. – Квант. электр., 2005, т. 35,№ 11, стр. 1057 – 1063.12. G.A. Knyazev, V.B. Voloshinov; Acousto-optic properties of materials transparent in theinfrared - 35th Winter School on Wave and Quantum Acoustics Conference Abstracts andProgram, Ustroń, Poland, 2006, p. 43.13. G.A. Knyazev, V.B. Voloshinov; Acousto-optic properties of materials transparent in theinfrared - Archives of Acoustics, v. 31, N 1, 2006.14. G.A. Knyazev, V.B. Voloshinov; Acousto-optical filtering systems with improved spectralresolution - proc.
VIII Int. Conf. for Young Researchers “Wave Electronics and ItsApplications in the Information and Telecommunication Systems”, St.-Petersburg, 2005, p.PS-2(http://www.home.ru/weconf/PROC05/we05.pdf).15. G.A. Knyazev, V.B. Voloshinov, N. Gupta, V.I. Balakshy, L.A. Kulakova; Acousto-opticcharacteristics of single crystals of tellurium - preliminary Program and Abstracts of 9-thInternational Conference for Young Researchers ”Wave Electronics and Its Applications inthe Information and Telecommunication Systems, Non-Destructive Testing, Security andMedicine”, St.-Petersburg, Russia, 2006, p. 21.16. Г.А.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
