Диссертация (1105225), страница 2
Текст из файла (страница 2)
В одноосных кристаллах реализуется широкоапертурный режимакустооптического взаимодействия при распространении света вдалиот оптической оси кристалла. Данный режим характеризуется болееузкой спектральной полосой пропускания устройства фильтрации ибольшим числом пространственно разрешимых элементов, однако,меньшей угловой апертурой фильтра по сравнению с классическимиустройствами.2. Дисперсия показателей преломления кристалла влияет на работуакустооптического фильтра при одновременной дифракции света в ±1дифракционныепорядки.
Изменение длиныволны падающегоизлучения в видимом диапазоне волн электромагнитного спектраприводит к нежелательным вариациям угла Брэгга, достигающимтрети от общей угловой апертуры устройства фильтрации.3. Нагревкристалла управляющей электрической и акустическоймощностьюприводиткэффектунасыщениякоэффициентапропускания и расширению спектральной полосы пропускания10фильтра на кристалле KDP. Сдвиг частоты брэгговского синхронизмацентральной длины пропускания при управляющей мощности 3 Вт,троекратно превышает ширину полосы пропускания фильтра.4. Эффективностьакустооптическоговзаимодействиявширокоапертурном фильтре на кристалле KDP уменьшается из-заэкранирующего влияния пьезоэлектрического и электрооптическогоэффектов.Содержание диссертационной работыДанная работа состоит из введения, пяти глав текста, заключения,списка цитируемой литературы и списка авторских публикаций. Объемработы состоит 125 страниц, 46 рисунков и 4 таблиц. Список литературывключает 122 работы из них 20 работ автора.Введение состоит из краткого литературно-исторического обзора, вкоторомприведенообоснованиеактуальноститемыисследования,перечисляются цели и задачи диссертационной работы, приводится еёкраткоесодержание,проведенныхотмечаетсяисследований,новизнаиформулируютсяпрактичнаязначимостьосновныеположения,выносимые на защиту.
Также во введении содержатся сведения об апробацииданной работы.Первая глава диссертации посвящена необходимым для дальнейшегоизложения сведениям из теории акустооптического взаимодействия ванизотропныхсредах.Вчастности,обсуждаютсяособенностинеколлинеарной акустооптической дифракции в брэгговском режимевзаимодействия плоских оптических волн и ограниченного по ширинеакустического столба. Приводятся основные параметры неколлинеарнойдифракцииихарактеристикиширокоапертурныхакустооптическихфильтров. К тому же в главе особый случай брэгговской дифракциинеполяризованного света в одноосных кристаллах с одновременным11отклонением световых лучей, в зависимости от поляризации в ±1 порядокдифракции.Во второй главе проведен анализ широкоапертурного акустооптическоговзаимодействия при распространении света вдали от оптической осиодноосногокристалла.широкоапертурныхРассчитаныосновныеакустооптическиххарактеристикифильтровсгеометриейвзаимодействия вдали от оптической оси кристалла.
В частности, данаоценкаполосыпропускания,акустооптическогокачества ирабочейколичестваапертуры,коэффициентаразрешимыхэлементоввотфильтрованном изображении. Расчет характеристик проводился дляустройств на основе кристалла парателлурита.
Также был произведенсравнительный анализ фильтров с геометрией взаимодействия вдали отоптической оси кристалла парателлурита с устройствами на основеприосевой геометрии акустооптического взаимодействия. В работе показаныдостоинства и недостатки новых модификаций устройств фильтрации посравнению с классическими устройствами.Втретьейпоказателейглаведиссертациипреломлениярассмотренокристаллавлияниепарателлуритадисперсиинарабочиехарактеристики широкоапертурных фильтров.
Проведен теоретический иэкспериментальный анализ геометрии неколлинеарного взаимодействия,которое обеспечивает одновременную дифракцию неполяризованного света в±1 дифракционный порядок. Показано, что при изменении длины волныоптическоговзаимодействиябрэгговскийуголдифракциинеполяризованного света смещается, и данное смещение может достигатьтрети от максимальной угловой апертуры устройства фильтрации.
Также втретьейглаверассмотренопродольноесмещениеотфильтрованныхизображений при перестройке рабочей длины волны фильтра. Показано, чтопродольное смещение может быть существенно снижено при включении воптическуюсхемуустройствафильтрациирассеивающейлинзы,обладающей материальной дисперсией.12В четвертой главе диссертационной работы оценено влияние разогревакристалла KDP на его акустооптические свойства. Решена тепловая задача вкристалле. Рассмотрено поле температур в объеме кристалла KDP, котороевозникает при приложении к пьезопреобразователю ячейки управляющейэлектрической мощности. Кроме того, проанализировано влияние градиентатемператур на аппаратную функцию широкоапертурных акустооптическихфильтров.В пятой заключительной главе диссертации подробно рассмотреноширокоапертурноеакустооптическоевзаимодействиевкристалледигидрофосфата калия.
Теоретически и экспериментально исследованыакустооптические и фотоупругие свойства кристалла KDP. Показано, чтоэффективность акустооптического взаимодействия определяется не толькофотоупругими свойствами кристалла, но и пьезоэлектрическими свойствамиданного материала. При этом индуцированное ультразвуком изменениекоэффициентовоптическойиндикатрисызависиткакотконстантфотоупругости, так и от электрооптических и пьезоэлектрических модулейкристалла.В заключении сформулированы основные результаты диссертационнойработы.Апробация работыПо материалам диссертационной работы автором были сделаныдоклады на следующих российских и международных конференциях:1.«Ломоносов 2010» (Москва, Россия 2010).2.VIIМеждународнаяконференциямолодыхученыхиспециалистов «Оптика 2011» (Санкт-Петербург, Россия 2011).3.XII Всероссийская Школа-семинар “Физика и применениемикроволн” (Звенигород, Россия, 2011).4.XIII Всероссийская Школа-семинар “Волновые явления внеоднородных средах” (Звенигород, Россия, 2012).135.21-st Annual Student Conference “Week of Doctoral Students 2012”(Prague, Czech Republic, 2012).6.International Conference of Young Researchers “Wave Electronicsand Its Application in Information and Telecommunication Systems” (St.Petersburg, Russia, 2013).7.XIV Всероссийская Школа “Волновые явления в неоднородныхсредах” (Можайск, Россия, 2013).8.14-th School of Acousto-Optics and Its Application (Druskininkai,Lithuania, 2014).9.International Conference “Optics 2014” (St.
Petersburg, Russia,2014).10. International Congress of Ultrasound (Metz, France 2015).11. XV Всероссийская Школа-семинар “Физика и ПрименениеМикроволн” им. А.П. Сухорукова (Можайск, Россия, 2015).12. IEEE International Ultrasonic’s Symposium 2016 (Tours, France2016).13. XVI Всероссийская школа-семинар «Волновые явления внеоднородных средах» имени А.П.
Сухорукова, (Красновидово, Россия2016).Материалы диссертационной работы были представлены на научныхсеминарах имени академика В.В. Мигулина кафедры физики колебанийфизического факультета МГУ и семинарах имени профессора В.Н. Парыгинагруппы акустооптики и оптической обработки информации.По материалам диссертационной работы опубликовано 7 статей вотечественных и зарубежных научных журналах из списка ВАК, 8 статей всборниках конференций, а также 5 тезисов докладов на семинарах,конференциях и симпозиумах [A1-A20].
Также работа автора былаподдержана грантом для молодых ученных.14ГЛАВА 1Акустооптическое взаимодействие в сильноанизотропных акустических и оптических средах1.1Акустооптическое взаимодействие в анизотропной средеИзвестно, что акустооптический эффект наблюдается не тольковтвердых телах, но и в жидкостях и газах [1,2]. Другими словами среды, вкоторых возможно акустооптическое взаимодействие, могут быть какизотропными, так и анизотропными. Однако, акустооптическая дифракция воптически и акустически анизотропной среде представляет собой большийинтерес и предоставляет гораздо больше возможностей для реализацииустройств, чем изотропная дифракция, которая в настоящее времядостаточно хорошо изучена [1, 16,19, 21,22]. Именно поэтому приизготовлениибольшинствасовременныхакустооптическихустройствиспользуются кристаллы.В применениях акустооптического эффектав настоящее времяпрактически всегда используется дифракция Брэгга.
Данная дифракцияэффективна и наблюдается только при соблюдении условия фазовогосинхронизма [1,2, 19, 21,22]. Это условие в акустооптике связывает междусобой акустическую частоту f, длину волны света λ и угол паденияоптического пучка на дифракционную решетку θi. Данный угол паденияназывается углом Брэгга и зависит от материала ячейки. В оптическианизотропных средах зависимость угла Брэгга от частоты ультразвукаоказываетсясложнойинеоднозначной,ахарактервзаимодействияопределяется направлением распространения звука в материале, которое, всвою очередь, зависит от среза кристалла.Отличительной особенностью акустооптического взаимодействия воптическианизотропнойанизотропнойдифракциисредеявляется[1,2,13,16].Такаявозможностьреализациидифракцияпроисходит,15например,еслиполяризованнойпадающаядляоптическаяданнойнеобыкновенной, и наоборот.среды,волнааявляетсяобыкновеннодифрагированнаяволна-Также в оптически анизотропной средевозможна и изотропная дифракция, реализующаяся при изменении звуковойволной только величины показателя преломления материала без поворотаоси оптической индикатрисы кристалла.Наряду с оптической анизотропией все кристаллы обладают иакустической анизотропией.
При этом скорость акустической волны,распространяющейсявматериале,приизменениинаправленияраспространения может изменяться в несколько раз [25-27], в то время какизменение показателя преломления в различных направлениях оптическианизотропных кристаллов, как правило, составляет несколько процентов.Анизотропность акустических свойств среды проявляется в зависимостидлины вектора фазовой скорости акустической волны V , от направления вкристалле, а также наличия угла акустического сноса ψ. Этот угол междунаправлениями фазовой скорости звука V и вектором Умова-Пойтинга S ,определяющим поток энергии акустической волны, зависит от материала иугла среза кристалла [25, 44].Геометрия акустооптического взаимодействия является одним из егоопределяющих факторов [1,2,19,21].
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
