Акустооптические устройства и их применение - Магдич Л.Н.
Акустооптические устройства и их применение
Автор: Магдич Л.Н.Другие авторы: Молчанов В.Я.
Издательство: М.: Сов. радио
Год издания: 1978
Страницы: 112
Читать: 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37
Скачать:
МАССОВАЯ БИБЛИОТЕКА ИНЖЕНЕРА
ЭЛЕКТРОНИКА
Л. Н. Магдич, В. Я. Молчанов
АКУСТООПТИЧЕСКИЕ УСТРОЙСТВА И ИХ ПРИМЕНЕНИЕ
МОСКВА "СОВЕТСКОЕ РАДИО" 1978
6Ф0.3 М 12
УДК 535.241.13:504
Магдич Jl. Н., Молчанов В. Я. Акустооптические устройства и их применение. М., "Сов. радио", 1978, 112 с.
Излагается теория акустооптического взаимодействия в изотропных и анизотропных материалах. Рассматриваются такие приборы, как модуляторы, дефлекторы, фильтры, процессоры. Описывается принцип действия, конструкция, особенности изготовления, характеристики, области применения. Приводятся параметры наиболее перспективных акустооптических материалов видимого и инфракрасного диапазонов.
Брошюра представляет интерес для широкого круга инженеров и исследователей, работающих в области электронной техники и особенно оптоэлектроники и акустооптиш. Она может быть полезна для аспирантов и студентов вузов.
РЕДАКЦИОННАЯ КОЛЛЕГИЯ:
В. М. Пролейко (отв. редактор), К. А. Валиев, В. М. Вальков,
А. А. Васенков, Б. Ф. Высоцкий, В. И. Котиков, И. В. Лебедев,
Э. А. Лукин, В. П. Лукьянов, А. Ю. Малинин, Ю. Р. Носов, В. Ф. Садов, В. Н. Сретенский (зам. отв. редактора), В. И. Стафсев, Ю. Б. Степанов, Г. Г. Татаровская, А, Ф. Трутко, В. Н. Филатов.
Редакция литературы по электронной технике
(c) Издательство "Советское радио", 1978 г.
Предисловие
Появление лазеров и создание лазерной техники привело к резкому увеличению количества работ по устройствам управления световым излучением, среди которых одно из первых мест занимают акустооптические приборы. Развитию акустооптики в последнее десятилетие способствовало появление промышленных методов синтеза искусственных кристаллов, в том числе и пьезоэлектрических, совершенствование вакуумной технологии, в частности создание способов изготовления пьезопреобразователей (генераторов ультразвука), обладающих высоким коэффициентом преобразования электрической энергии в акустическую на частотах от нескольких десятков мегагерц до 1 ГГц.
Сейчас уже разработано несколько типов акустооптических приборов. Одни из них выпускаются промышленностью, например, модуляторы и дефлекторы (устройства для отклонения луча), другие находятся на стадии лабораторных исследований. Изучаются области применения акустооптических приборов.
Результаты работ по акустооптике изложены во многих статьях и нескольких обзорах [8, 9, 14, 77], отражающих состояние определенных направлений исследований. До сих пор не предпринималось попыток более или менее последовательного изложения как теории акустооптического эффекта, так и принципов построения приборов, основанных на нем, и условий их применения. Настоящая работа в какой-то мере восполняет этот пробел.
Построена она следующим образом. В гл. 1, в соответствии с классическими работами по акустооптике, излагается общая теория дифракции света на бегущих ультразвуковых волнах и выводятся наиболее важные соотношения. В гл. 2 описываются принцип работы и конструкция модуляторов. Обращено внимание на влияние отношения расходимости света и звука на параметры прибора, недостаточно изученное в других работах. Гл. 3 посвящается акустооптическому дефлектору. Описаны различные конструкции дефлекторов и основы
их расчета. В гл. 4 дана теория дифракции в анизотропных средах и принцип работы основанных на ней приборов: дефлекторов и перестраиваемых фильтров.
В гл. 5 описаны акустооптические устройства для обработки информации - процессоры, в гл. 6 - методика изготовления пьезопреобразователя, который является общим элементом всех акустооптических приборов. Сведения о наиболее часто используемых акустооптических материалах приводятся в гл. 7.
При составлении брошюры использовались как многочисленные научные публикации по акустооптике, так и работы авторов. Материал гл. 1-3, 6 представлен несколько более развернуто, чем остальных, что объясняется направленностью научных интересов авторов.
Относительно недавно в печати начали появляться работы по интегральной оптике, в которых рассматривается взаимодействие излучения, распространяющегося в световоде, с поверхностными звуковыми волнами. Есть сообщения о макетах акустооптических устройств на поверхностных волнах. Несмотря на перспективность нового направления, в настоящей работе оно не представлено. Оправданием этому может служить отсутствие информации о приборах, использующих акустоопти-ческое взаимодействие на поверхностных волнах, и ограниченный объем брошюры.
Авторы благодарны С. В. Богданову и И. В. Николаеву, прочитавшим рукопись и сделавшим ряд ценных замечаний, а также В. И. Балакшему, взявшему на себя труд научного редактирования.
1. Теория акустооптичеекого взаимодействия
1.1. Качественное описание явления.
Дифракция Рамана-Ната и дифракция Брэгга
Дифракция света на ультразвуковых волнах была впервые предсказана Бриллюэном [1] и независимо от него Мандельштамом [2] в 1921 г., а экспериментально обнаружена спустя несколько лет Дебаем и Сирсом [3] и Люка и Бикаром [4]. Качественно это явление можно объяснить следующим образом. Ультразвуковая волна, распространяясь в твердом теле или жидкости, создает локальные сжатия и разряжения среды. Вследствие эффекта фотоупругости из-за механических напряжений возникают изменения диэлектрической проницаемости, а следовательно, изменения показателя преломления среды. Таким образом, в среде образуются периодические слои с отличающимся показателем преломления. Эти слои движутся со скоростью звука и следуют друг за другом на расстоянии половины длины звуковой волны. При прохождении света через такую слоистую структуру возникает дифракция (рис. 1.1).
