Автореферат (1105224), страница 2
Текст из файла (страница 2)
Дисперсия показателей преломления кристалла заметно влияет на работу АОфильтра при одновременной дифракции света в ±1 дифракционные порядки.Изменение длины волны падающего излучения в видимом диапазоне волнэлектромагнитного спектра приводит к нежелательным вариациям угла Брэгга,достигающим трети от общей угловой апертуры устройства фильтрации.3. Нагрев кристалла управляющей электрической и акустической мощностью приводитк эффекту насыщения коэффициента пропускания и расширению спектральнойполосы пропускания фильтра на кристалле KDP. Сдвиг частоты брэгговскогосинхронизма центральной длины пропускания при управляющей мощности 3 Вттроекратно превышает ширину полосы пропускания фильтра.64.
Эффективность АО взаимодействия в широкоапертурном фильтре на кристалле KDPуменьшаетсяиз-заэкранирующеговлиянияпьезоэлектрическогоиэлектрооптического эффектов.Апробация работыПо материалам диссертационной работы автором были сделаныдоклады наследующих российских и международных конференциях:«Ломоносов 2010» (Москва, Россия, 2010), VII Международная конференция молодыхученых и специалистов «Оптика 2011» (Санкт-Петербург, Россия, 2011), XII ВсероссийскаяШкола-семинар “Физика и применение микроволн” (Звенигород, Россия, 2011), XIIIВсероссийская Школа-семинар “Волновые явления в неоднородных средах” (Звенигород,Россия, 2012), 21-st Annual Student Conference “Week of Doctoral Students 2012” (Прага,Чехия, 2012), International Conference of Young Researchers “Wave Electronics and ItsApplication in Information and Telecommunication Systems” (Санкт-Петербург, Россия, 2013),XIV Всероссийская Школа “Волновые явления в неоднородных средах” (Можайск, Россия,2013), 14-th School of Acousto-Optics and Its Application (Друскининкай, Литва, 2014),International Conference “Optics 2014” (Санкт-Петербург, Россия, 2014), International Congressof Ultrasound(Мец, Франция, 2015), XV Всероссийская Школа-семинар “Физика иПрименение Микроволн” им.
А.П. Сухорукова (Можайск, Россия, 2015), IEEE InternationalUltrasonics Symposium 2016 (Тур, Франция, 2016), XVI Всероссийская школа-семинар«Волновые явления в неоднородных средах» имени А.П. Сухорукова, (Красновидово, Россия2016).Материалы диссертационной работы были представлены на научных семинарах имениакадемика В.В.
Мигулина кафедры физики колебаний физического факультета МГУ исеминарах имени профессора В.Н. Парыгина группы АО и оптической обработкиинформации. Также работа автора была поддержана грантом для молодых ученных РФФИмол-а № 14-02-31184.ПубликацииПо материалам диссертационной работы опубликовано 20 печатных работ, в том числе7 статей в отечественных и зарубежных научных журналах из списка ВАК, 8 статей всборниках конференций, а также 5 тезисов докладов на семинарах, конференциях исимпозиумах. Перечень публикаций автора приведен в отдельном списке работ автора вконце автореферата.7Структура и объем диссертацииДанная работа состоит из введения, пяти глав текста, заключения списка цитируемойлитературы и списка авторских публикаций.
Объем работы состоит 125 страниц, 46 рисункови 4 таблиц. Список литературы включает 122 работ, из них 20 работ автора.СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫВо введении представлено обоснование актуальности диссертации, обозначен предметисследования и цели данной работы, приводится краткое содержание работы, отмечаетсянаучная новизна и практическая значимость проведенных исследований, формулируютсяположения, выносимые на защиту, а также приводятся сведения об апробации результатовдиссертации.Первая глава диссертации является обзорной. Данная глава содержит необходимыедля последующего изложения сведения из теории широкоапертурного АО взаимодействия воптически и акустически анизотропных средах.
Глава также включает в себя информацию обосновных характеристиках широкоапертурных акустооптических фильтров. Кроме того, впервой главе отмечен особый класс широкоапертурных АО фильтров, в которыходновременно реализуется дифракция в ± 1 дифракционные порядки.Вовторойглаведиссертациивпервыеподробноисследованыосновныехарактеристики широкоапертурных АО фильтров с геометрией взаимодействия вдали отоптической оси кристалла парателлурита и проведено сравнение новой геометрии сизвестной приосевой геометрией АО взаимодействия.Известно, что в одноосных кристаллах, например в парателлурите, широкоапертурнаядифракция может быть реализована при двух разных значениях угла падения света на АОячейку (рис.1).
Геометрия АО взаимодействия вдали от оптической оси кристалла TeO2практически не исследовалась из-за того, что коэффициент АО качества резко убывает приудалении от оптической оси кристалла. Однако, данная геометрия реализуется при болеевысокой частоте ультразвука, что в свою очередь ведет к уменьшению периодадифракционной решетки и увеличению количества разрешимых элементов изображения. Дляподтвержденияэтогобылоцелесообразнопровестиподробноеисследованиеширокоапертурной геометрии АО взаимодействия вдали от оптической оси кристаллапарателлурита.Были получены формулы для определения угловой апертуры, количества разрешимыхэлементов изображения и спектральной полосы пропускания АО фильтра.
С помощьюданных формул построены теоретические графики зависимости спектральной полосы8Рис.1. График зависимости угла падения света от частоты ультразвука: а – классическая геометрияширокоапертурного АО взаимодействия, b – геометрия взаимодействия вдали от оси кристалла.пропускания δλ, АО качества М2, угловой апертуры Δθeff и количества разрешаемыхэлементов изображения R от угла среза α широкоапертурного АО фильтра на кристаллепарателлурита (рис.2а-d). Показано, что фильтры с геометрией АО взаимодействия вдали отоптической оси кристалла парателлурита уступают классическим устройствам по величине(а)(b)(c)(d)Рис.2.
Зависимости: а) – спектральной полосы пропускания, b) АО качества, с) угловой апертуры, d) количестваразрешимых элементов от угла среза кристалла TeO2. Сплошная линия – геометрия взаимодействия вдали отоси кристалла, штриховая линия – приосевая геометрия взаимодействия.9акустооптического качества и предельной угловой апертуре фильтра, однако, превосходятприосевые фильтры по количеству разрешимых элементов изображения и спектральнойполосе пропускания устройства фильтрации.Было проведено экспериментальное измерение спектральной полосы пропускания АОфильтра с геометрией взаимодействия вдали от оптической оси кристалла парателлурита.При проведении эксперимента была использована АО ячейка широкоапертурного фильтрана кристалле парателлурита с углом среза α = 100 и с приосевой геометрией взаимодействия.Данная конфигурации фильтра была выбрана из тех соображений, что, используя ячейку схорошо изученной геометрией, можно получить надежные количественные данные о еёхарактеристиках в новом варианте взаимодействия.
Для обеспечения возможностиизмерения углочастотных характеристик в интересующем диапазоне углов падения светавдали от оптической оси кристалла θi=700±100 ячейка была развернута, и в нее былнаправлен свет, как показано на рисунке 3.a. На рисунке 3.b представлена экспериментальнополученная зависимость θ(f) для необыкновенного луча с длиной волны λ = 633 нм. Ширинаполосы акустических частот, измеренная в эксперименте, составила Δf = 200±20 кГц. Сучетом известного отношения Δλ/λ=Δf/f и f=177.6±0.5 МГц, получена полоса пропусканияфильтраΔλ=7±1A,теоретическоезначениекоторойсоставилоΔλ=5A.Различиеэкспериментального и теоретического результата для полосы пропускания света Δλ можетбыть обусловлено тем, что световой луч в эксперименте проходит более короткий путь.
Этопозволило сделать вывод о том, что экспериментальные результаты качественно согласуютсяс предсказаниями теории, а теоретическое рассмотрение акустооптического взаимодействияадекватно описывает реальный процесс дифракции.21(а)(b)Рис. 3. На рисунке: а) – ход лучей в фильтре при приосевой геометрии взаимодействия (1) и геометриивзаимодействия вдали от оси кристалла (2); b) – зависимость угла Брэгга от частоты синхронизма, тонкаясплошная линия – теоретическая зависимость, штриховая линия - экспериментальная зависимость.10Третья глава диссертации посвящена исследованию влияния дисперсии показателяпреломлениякристаллапарателлуританахарактеристикиперестраиваемыхширокоапертурных акустооптических фильтров.Оказалось, что при использовании АО видео фильтров на практике были выявлены ихнекоторые недостатки. В частности, при перестройке АО фильтра с одной длины волны надругую изображение теряло свою резкость.
Дисперсия показателя преломления кристаллавлияет на изменение длины оптического пути световых лучей в материале, что приводит квозникновению продольных смещений изображений. Величина данных смещений зависит оттолщины кристалла. Продольные смещения являются причиной потери пространственногоразрешения и, следовательно, потери качества изображений.Искажения изображения, возникающие при прохождении света через АО фильтр,можно разделить на продольные и поперечные. Природа поперечных смещений хорошоизучена, и известен способ их компенсации, который заключается в специальном подбореугла среза выходной грани кристалла [14-15].Общей особенностью методов компенсациипродольных смещений при АО взаимодействии является использование оптическихэлементов с собственной дисперсией показателя преломления материала, приводящих кпродольным смещениям обратного знака.
В данной работе компенсация продольныхсмещений осуществлялась при включении в оптическую схему системы фильтрациидополнительной рассеивающей линзы, обладающей собственной дисперсией. Схемакомпенсации продольных смещений представлена на рис.4a. Смещение изображения,вносимое рассеивающей линзой, зависит от расстояния между рассеивающей линзой иобъектом a1>0, расстоянием между линзой и объективом l1>0, а также от фокусногорасстояния ахроматического объектива F0. Это изменение задается формулой:2n ( ) n1 (0 ) a1 F0bl ( ) 1 F1 (0 ) .n1 (0 ) 1 a1 (l1 F0 ) (a1 l1 F0 ) F1 (0 ) 1объект,2рассеивающаялинза,3ахроматический объектив, 4 поляризатор, 5 АОфильтр, 6 анализатор, 7 изображение.(b)(а)Рис.4. На рисунке: а) – схема компенсации продольного смещения изображения; b) - Продольное смещениеизображения.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
