Диссертация (1104299), страница 3
Текст из файла (страница 3)
Найдены срезы, обладающие большойсимметрией АО свойств и отличающие только направлением сноса акустической энергии.Показано, что знак угла сноса кардинальным образом влияет на характеристики АОдифракции. Описано правило выбора этого знака для АО ячеек.Четвертая глава посвящена изучению влиянию акустического сноса на АОдифракцию ограниченного светового пучка. Аналитически рассмотрена дифракциясветового пучка с ограниченным пространственным спектром на наклонном акустическомпучке. Рассмотрено влияние сноса акустической энергии на передаточные функции АОячеек,изготовленныхизкристаллапарателлуритаителлура,чтопозволилопроанализировать влияние знака угла сноса. Установлено, что в зависимости отположения рабочей точки на частотной зависимости угла Брэгга, акустический сносможет существенно менять как форму, так и числовые значения передаточной функции,приводя, вследствие этого, к искажениям оптического изображения в дифрагированныхпучках. Найдены области значений параметров, при которых акустический снос приводиткак к увеличению, так и к уменьшению интегральной эффективности дифракции.В пятой главе разработанный в диссертации подход решения АО задачиспользуется для расчета взаимодействия световых волн с акустическим полем,обладающим пространственной периодической неоднородностью.
Во вводной частиданной главы приведен обзор литературы, относящейся к данной теме. Далее выполненрасчет характеристик дифракционного спектра для анизотропной дифракции света вакустическомполе,создаваемомантифазнойфазированнойрешеткойпьезопреобразователей. Установлено, что в этом случае появляются дополнительные углыпадения света, при которых эффективность АО взаимодействия может достигать 100%.Частотная зависимость этих углов существенно отличается от частотной зависимости10углов Брэгга, что представляет большой интерес для решения прикладных задачакустооптики. В частности, показано, что при определенном подборе параметровфазированного пьезопреобразователя и среза анизотропного кристалла можно обеспечитьэффективнуюдифракциюнеполяризованногооптическогоизлученияводиндифракционный максимум.
Этим открываются новые перспективы в акустооптике:разработка приборов для управления неполяризованным излучением.Взаключениисформулированынаиболееважныеизполученныхвдиссертационной работе результатов.Научная новизна работы1. Строго решена задача дифракции света на дифракционной решетке конечнойтолщины, штрихи которой наклонены по отношению к границам решетки.
Полученымодифицированные уравнения Рамана-Ната, описывающие дифракцию света на подобнойрешетке. Уравнения корректно описывают как изотропную, так и анизотропнуюдифракцию света на акустических пучках со сносом акустической энергии и даютвозможность рассчитать все характеристики дифракционного спектра в раман-натовском,брэгговском и промежуточном режимах АО взаимодействия.2. Для оценки степени влияния акустического сноса на характеристики АОвзаимодействия введены коэффициенты уширения и исследована их зависимость от угловБрэгга, частоты ультразвука, поляризации падающего света и знака угла сноса.Установлено, что снос акустической энергии может существенно сказываться надиапазоне АО взаимодействия.
В зависимости от выбора рабочих точек на частотнойзависимости угла Брэгга снос может приводить, как к сужению, так и к расширениюугловых и частотных диапазонов. Изменение диапазонов может достигать нескольких раз,поэтому этот эффект следует учитывать при разработке АО приборов.3. Рассмотрена задача дифракции ограниченного светового пучка на акустическомпучке со сносом. Показано, что в зависимости от положения рабочей точки акустическийснос может существенно менять как форму, так и числовые значения передаточнойфункции АО взаимодействия, что может создавать искажения оптического изображения вдифрагированныхпучках.Какследствие,акустическийсносможетизменятьинтегральную эффективность дифракции как в большую, так и меньшую сторону.4. Впервые решена задача анизотропной дифракции света в акустическом поле,создаваемом фазированной решеткой пьезопреобразователей. Показано, что в случаеантифазной решетки появляются дополнительные углы падения света, при которыхэффективность дифракции может достигать 100%.
Частотная зависимость этих углов11существенно отличается от частотной зависимости углов Брэгга. Доказано, что приопределенном подборе параметров фазированного пьезопреобразователя и срезаанизотропного кристалла можно обеспечить эффективную дифракцию неполяризованногооптическогоизлученияводиндифракционныймаксимум.Этимоткрываютсяперспективы для разработки АО приборов нового типа для управления неполяризованнымизлучением.Научная и практическая значимость работыТеоретическая значимость работы состоит в разработке и реализации новогометода расчета АО задач, позволяющего строго учитывать снос акустической энергии.При помощи предложенного метода оказалось возможным получить характеристикидифракционного спектра с большой точностью, что подтверждено экспериментом.Выполненные впервые исследования анизотропной дифракции света в периодическинеоднородном акустическом поле позволили выявить неизвестные ранее закономерностиАО взаимодействия и продемонстрировать возможность создания АО устройствуправления неполяризованным светом.Практическая значимость работы заключается в возможности использования еерезультатов при разработке АО устройств и расчете их характеристик, а также присоздании АО устройств нового типа.Основные положения, выносимые на защиту1.
В режиме изотропной брэгговской дифракции света снос акустического пучкауменьшает частотный и угловой диапазоны АО взаимодействия как косинус угла сносанезависимо от частоты ультразвука и поляризации падающего света.2. В режиме анизотропной брэгговской дифракции снос акустического пучка можеткак увеличивать, так и уменьшать диапазоны АО взаимодействия в зависимости от срезакристалла, частоты ультразвука, поляризации и направления падающего света.3.
Акустический снос заметно сказывается на характеристиках АО взаимодействия.Изменение диапазона взаимодействия может составлять несколько раз. Поэтому этотэффект следует учитывать при разработке АО приборов.4. Акустический снос меняет вид передаточных функций АО взаимодействия, чтоприводиткизменениюинтегральнойэффективностидифракциииструктурыдифрагированного пучка.5. При анизотропной дифракции света в акустическом поле, создаваемомпротивофазной фазированной решеткой пьезопреобразователей, существенно меняются12закономерности АО эффекта.
Определенным подбором параметров можно получитьодновременную дифракцию обеих оптических мод кристалла в один дифракционныйпорядок, что открывает новые возможности для создания АО устройств управлениянеполяризованным излучением.Достоверностьполученныхрезультатовопределяетсяадекватностьюиспользованных физических моделей и математических методов, выбранных для решенияпоставленныхзадач,корректностьюиспользованныхприближений,атакжесоответствием результатов теоретических и численных расчетов и экспериментальныхданных, и не вызывает сомнений.Теоретический анализ АО эффектов проводился методами теории волн на основедифференциальных уравнений, которые вытекают из уравнений Максвелла для среды,возмущенной акустической волной.
Широко использовались компьютерные методырасчета. В основе экспериментальных исследований лежали классические методы оптикии акустооптики.Апробация диссертационной работыРезультатывыполненныхисследованийдокладывалисьнаследующихмеждународных и отечественных конференциях:1.International Conference "3rd Integrated Optics – Sensors, Sensing Structures andMethods", Korbielow (Poland), 2009.2.12th International Conference for Young Researchers "Wave Electronics and ItsApplications in the Information and Telecommunication Systems", Saint-Petersburg, 2009.3.16-й Международной научной конференции "Ломоносов", Москва, 2009.4.13-й Международной молодежной научной школе "Когерентная оптика иоптическая спектроскопия", Казань, 2009.5.12-й Всероссийской школе-семинаре «Волновые явления в неоднородных средах»(«Волны-2010»), Звенигород, 2010.6.16-й Всероссийской научной конференции студентов-физиков и молодых ученых(ВНКСФ-16), Волгоград, 2010.7.13-йВсероссийскойшколе-семинаре"Физикаиприменениемикроволн",Звенигород, 2011.8.7-й Международной конференции молодых ученых и специалистов "Оптика–2011",Санкт-Петербург, 2011.9.13-й Всероссийской школе-семинаре «Волновые явления в неоднородных средах»13(«Волны-2012»), Звенигород, 2012.10.
21st Annual Student Conference «Week of Doctoral Students 2012», Prague, 2012.11. 5-й Международной конференции «Акустооптические и радиолокационные методыизмерений и обработки информации», Суздаль, 2012.12. Всероссийской конференции по фотонике и информационной оптике, НИЯУ«МИФИ», Москва, 2013.13. 16-й молодежной научной конференции «Волновая электроника и ее применение винформационных и коммуникационных системах» («WECONF-2013»), Санкт-Петербург,2013.14. 12th School on Acousto-optics and Applications, Druskininkai, Lithuania, 2014.15. 8-й Международной конференции «Фундаментальные проблемы оптики» «ФПО2014», Санкт-Петербург, 2014.16. Первой Всероссийской акустической конференции, Москва, 2014.17.
«2015 International Congress on Ultrasound», Metz, France, 2015.Также результаты исследований были представлены в виде докладов на научныхсеминарах лаборатории акустооптики и кафедры физики колебаний физическогофакультета МГУ.По материалам диссертации имеется 24 опубликованных работы, в том числе 7статей в реферируемых научных журналах из списка ВАК, 7 статей в трудах конференцийи 10 тезисов докладов.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
