Акустооптика

Раздел акустоэлектроники, изучающий взаимодействие электромагнитных волн (в основном оптического диапазона) с акустическими (звуковыми) волнами в твёрдых телах и жидкостях. Одним из основных следствий акустооптического взаимодействия является изменение характеристик оптического излучения в среде при распространении в ней акустической волны. Распространение акустической волны в среде вызывает периодичные изменение показателя преломления этой среды, что приводит к возникновению структуры, аналогичной дифракционной решётке с периодом, равным длине акустической волны и движущейся со скоростью звука.

При прохождении в такой среде оптического излучения с шириной пучка возникают помимо основного пучки отклонённого (дифрагированного) света, характеристики которыхрых (направление в пространстве, поляризация и интенсивность) зависят от параметров акустической волны (частоты, поляризации, интенсивности и толщины пучка акустических волн), оптического излучения (частоты и поляризации), а также от угла между направлениями распространения световых и акустических волн.

При достаточно большой интенсивности оптического излучения характер акустооптического взаимодействия зависит также от величины этой интенсивности. Если интенсивность оптического излучения составляет 50-100 Мвт/см, то акустооптическая дифракция может привести к усилению относительно слабых акустических волн или их генерации в результате вынужденного Мандельштама - Бриллюэна рассеяния. Различают брэгговскую акустооптическую дифракцию и дифракцию Рамана - Ната. Брэгговская дифракция имеет место при высокой частоте акустических волн (100 МГц и выше) и характеризуется тем, что дифракция плоской монохроматической световой волны на плоской монохроматической акустической волне эффективна только при определённом угле в, близком к брэгговскому углу; при этом кроме основного возникает только один дифракционный порядок оптического излучения.

В области более низких частот акустических волн при малых величинах угла в (близких к нулю) имеет место дифракция Рамана - Ната, которая характеризуется одновременным появлением множества сравнимых по интенсивности дифракционных порядков оптического излучения. При прохождении в среде оптического излучения возникает акустооптическая рефракция (изменение хода световых лучей в неоднородной деформируемой среде), при которой световая волна после прохождения пучка акустических волн толщиной I отклоняется от своего первоначального направления на угол P, пропорциональный длине пути светового луча в звуковом поле и градиенту показателя преломления среды.

Акустооптическое взаимодействие используется в оптике, оптоэлектронике, лазерной технике для управления в основном когерентным оптическом излучением (обычно ИК и видимого диапазонов длин волн) с помощью акустических волн, частоты которых лежат в пределах от единиц МГц до единиц ГГц. Акустооптические устройства (дефлекторы, модуляторы, фильтры и другое) позволяют управлять амплитудой, поляризацией, спектральным составом оптического излучения и направлением его распространения.

Использование акустооптических методов в физических исследованиях позволяет изучать характеристики акустических полей и свойства материалов, в которых имеет место акустооптическое взаимодействие, а также осуществлять визуализацию акустических полей.

Copyright © 2002 - 2017 Ravnopravie.kharkov.ua. All Rights Reserved.