Автореферат (1102444), страница 2
Текст из файла (страница 2)
Рассмотрение динамики перехода отполуколлинеарного режима к каждому из указанных режимов.4) Сравнительное рассмотрение низкочастотного и высокочастотногорежимовколлинеарногоакустооптическоговзаимодействия.Исследованиевлияния амплитудной невзаимности на характеристики акустооптическоговзаимодействия в этих режимах.5) Экспериментальная проверка полученных теоретических выводов ирезультатов.Научная новизна полученных результатовНаучная новизна результатов диссертационной работы определяется тем,что в ней впервые:1) Построена математическая модель процесса дифракции ограниченныхсветовых пучков на ультразвуке в изотропных, а также оптически и акустическианизотропных средах. В отличие от существующих моделей акустооптическоговзаимодействия, разработанная модель позволяет описывать процесс дифракциисветовых пучков произвольного сечения на ультразвуке при произвольныхнаправлениях распространения взаимодействующих волн и при произвольнойгеометрической форме области взаимодействия.
Кроме того, модель учитываетвозможностьсуществованияипространственнойнеоднородностиультразвукового поля. Основой модели является двумерное уравнение связанныхмод, описывающее изменение амплитуды электромагнитной волны каждого издифракционных порядков в процессе взаимодействия в зависимости от двухпространственных координат.72) Исследован процесс обмена энергией между световыми пучкамидифракционныхпорядковврежимедифракцииБрэггаприразличныхсоотношениях углов падения и дифракции света, а также коэффициентаакустооптической связи. Рассмотрен как случай синхронного взаимодействия, такивзаимодействияпространственногоприналичиирасстройки.перераспределенияэнергииПредсказанэлектромагнитногоэффектполя,приводящий к изменению формы поперечного сечения взаимодействующихпучков в процессе дифракции.
Показано, что в случае произвольных значенийуглов дифракции света на ультразвуке необходимо учитывать пространственноеограничение области взаимодействия по двум координатам за счет конечнойапертуры светового и ультразвукового пучков. Предложен количественныйкритерий того, какой из двух указанных факторов оказывает определяющеевлияние на процесс акустооптического взаимодействия.3) Рассмотрен режим дифракции света на ультразвуке в упругоанизотропной среде, при котором световой пучок одного из дифракционныхпорядков направлен строго вдоль ультразвукового столба. Данный режимобъединяет в себе признаки известных поперечного и коллинеарного режимовдифракции,идля"полуколлинеарный".егообозначенияПроведенопредложенотеоретическоеиспользоватьисследованиетерминсвойствполуколлинеарного режима акустооптического взаимодействия при помощиразработанной модели процесса дифракции света на ультразвуке.
Показано, чтохарактеристики полуколлинеарного режима взаимодействия, в отличие отизвестныхвнастоящеевремярежимов,принципиальноопределяютсяпространственным ограничением области взаимодействия по двум координатам.Осуществленоэкспериментальноенаблюдениеполуколлинеарногоакустооптического взаимодействия.4)Проведеносравнительноерассмотрениенизкочастотногоивысокочастотного режимов коллинеарного акустооптического взаимодействияпри помощи двумерного уравнения связанных мод. Получены численныерешенияуравнениясвязанныхмод,8описывающегонизкочастотныйивысокочастотный режимы коллинеарного акустооптического взаимодействия.Исследовано влияние затухания ультразвука и коэффициента акустооптическойсвязи на форму аппаратной функции, ширину частотной полосы взаимодействияи эффективность дифракции.
Исследовано влияние амплитудной невзаимности нахарактеристикиакустооптическоговзаимодействиявнизкочастотномивысокочастотном режимах в различных акустооптических материалах. Показано,чтовбольшинствеслучаевамплитуднаяневзаимностьпроявляетсяввысокочастотном режиме существенно сильнее, чем в низкочастотном.Теоретическая и практическая значимость работыТеоретическая значимость работы состоит в разработке и реализациинового метода математического моделирования дифракции света на ультразвуке,основанного на двумерном уравнении связанных мод. При помощи построенноймодели оказалось возможным предсказать и исследовать ряд акустооптическихэффектов, которые не могли быть корректно описаны в рамках существующихтеорий акустооптического взаимодействия.Практическаязначимостьработызаключаетсяввозможностииспользования ее результатов в разработке новых акустооптических устройств,основанных на сильно анизотропных средах взаимодействия.Структура диссертационной работыРабота состоит из введения, 5 глав основного текста, заключения и спискалитературы.
Она содержит 171 страницу текста, включая 26 рисунков и 4 таблицы.В списке литературы, прилагаемом к диссертации, приведены ссылки на 199публикаций, представляющих интерес в связи с исследуемой проблемой.9Положения, выносимые на защиту1) Теория брэгговской дифракции коллимированных световых пучковпроизвольного сечения на ультразвуке в изотропных, а также оптически иакустически анизотропных средах, справедливая при произвольных углах паденияи дифракции света. Описание дифракции на однородных и неоднородныхультразвуковых полях, ограниченных в пространстве по двум координатам, присинхронном и несинхронном взаимодействии.2) Эффект перераспределения энергии взаимодействующих световыхпучков в пространстве, приводящего к изменению апертуры и формы их сеченияпри больших углах падения и дифракции света.
Возможность локальногопревышения интенсивности света над интенсивностью света в падающемсветовом пучке при достаточно сильной акустооптической связи.3) Полуколлинеарный режим дифракции света на объемной ультразвуковойволне в упруго анизотропной среде, объединяющий в себе свойства поперечногоиколлинеарногорежимовдифракции.Зависимостьэффективностиполуколлинеарной дифракции и частотной полосы взаимодействия от апертурысветового пучка, а также от ширины и длины ультразвукового столба.Апробация результатов исследованияРезультаты диссертационного исследования были опубликованы в 8 статьяхв отечественных и зарубежных реферируемых научных журналах, а такжепредставлены в 23 докладах на всероссийских и международных конференциях,по результатам которых было опубликовано 14 статей в сборниках трудов этихконференций и 13 аннотаций докладов.
Кроме того, результаты исследованиянеоднократнофизическогообсуждалисьфакультетанаМГУзаседанияхинаучногопроводимого на кафедре.10кафедрысеминарафизикипоколебанийакустооптике,СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫВо введении дана общая характеристика исследуемой проблемы дифракциисвета на ультразвуке в оптически и акустически анизотропных средах. Показанаактуальность исследуемой проблемы, перечислены цели и задачи исследования,отмечена научная новизна полученных результатов.zp=2p =1p=0p=3θpp = −1p = −2l0rKxψРис. 1. Общий случай акустооптического взаимодействияв упруго анизотропной среде; p − номер порядка дифракции,rK − волновой вектор ультразвука, ψ − угол сноса энергии ультразвуковой волны.Первая глава диссертации посвящена разработке математического аппарата,необходимого для исследования. Рассматриваются возможные подходы крешению задачи дифракции света на ультразвуке в средах, обладающих сильнойанизотропией упругих свойств.
Показано, что проблема дифракции света наультразвуке в средах, обладающих сильной анизотропией упругих свойств,приводит к необходимости описания этого процесса при произвольных, в томчисле больших, значениях углов дифракции θр (см. рис. 1). Обосновананеобходимость разработки нового теоретического подхода к описанию процесса11акустооптического взаимодействия, позволяющего корректно описывать этотпроцесс при произвольных, в том числе больших, значениях углов дифракции.
Вкачестве основного математического аппарата для решения задачи дифракциисвета на ультразвуке выбран метод медленно меняющихся амплитуд.Получено двумерное уравнение связанных мод, описывающее дифракциюсвета на ультразвуке при произвольных направлениях распространения световыхпучков и произвольной геометрической форме области взаимодействия. Показано,что данное уравнение описывает изменение амплитуды электромагнитной волныкаждого из дифракционных порядков в направлении лучевого вектора света.Уравнение получено в вариантах, соответствующих оптически изотропным ианизотропным средам, а также пространственно однородным и неоднороднымакустическим полям. Обсуждается постановка граничных условий к уравнениямсвязанных мод в пространственной области произвольной формы.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
