Научная литература
booksshare.net -> Добавить материал -> Химия -> Магдич Л.Н. -> "Акустооптические устройства и их применение" -> 23

Акустооптические устройства и их применение - Магдич Л.Н.

Магдич Л.Н., Молчанов В.Я. Акустооптические устройства и их применение — М.: Сов. радио, 1978. — 112 c.
Скачать (прямая ссылка): akusticheskieprimeneniya1978.pdf
Предыдущая << 1 .. 17 18 19 20 21 22 < 23 > 24 25 26 27 28 29 .. 37 >> Следующая

Рис. 4.3. Векторная диаграмма двухфононного процесса дифракции света на плоской звуковой волне в анизотропных кристаллах
72
v+2/о. Двухфононный процесс приводит к уменьшению интенсивности света в полезном луче, что особенно заметно при больших эффективностях дифракции. Так, максимальная перекачка излучения в первый порядок на частоте /о не может превышать 50%, в то время как на других частотах перекачка близка к 100%. Однако, если ограничиться меньшими эффективностями дифракции, то влияние вырождения сказывается гораздо слабее. Например [45], при эффективности 50% на частотах f=?fo перекачка световой энергии в полезный луч на частоте f0 будет равна 40%.
Еще одна особенность анизотропной дифракции заключается в том, что существует частота, при которой волновые векторы падающей и дифрагированной световых и звуковой волн оказываются коллинеарными, а дифрагированная волна распространяется в том же направлении, что и падающая (рис. 4.4). Тогда
k + K=ki и f=(v/Ko) (ni-п).
Каждой частоте звука f соответствует длина волны света, для которой выполняется условие коллинеарной дифракции: X0(f) = (v//) (п\-п). Такая геометрия взаимодействия позволяет создать перестраиваемый акусто-оптический фильтр, выделяющий из всех длин волн волну А,о(/).
^ 4.2. Энергетические соотношения
Здесь мы воспользуемся снова волновым уравнением (1.13а), в котором учтен тензорный вид диэлектрической проницаемости вещества. При геометрии взаимодействия, показанной на рис. 1.6, волновое уравнение описывает две волны с взаимно перпендикулярными поляризациями. Поскольку угол Брэгга обычно достаточно мал, можно считать, что компоненты тензора диэлектрической проницаемости для этих волн не зависят от угла. Пусть падающая световая волна поляризована в плоскости чертежа. Из уравнения (1.13а) следует, что при Аеи^О дифрагированная волна будет иметь ту же поляризацию, а при Aei3=7^0 перпендикулярную. В первом случае наблюдается изотропная дифракция, во втором - анизотропная. В принципе эти два вида дифракции могут существовать одновременно. Изотропная дифракция
73
в анизотропной и изотропной средах описывается одинаковым образом. Особенности анизотропной дифракции в режимах Брэгга и Рамана - Ната, а также критерии этих режимов даны в работе [46]. Здесь будет рассмотрена только анизотропная дифракция в режиме Брэгга, как наиболее интересная для практических применений.
Решение уравнения (1.13а) для падающей и дифрагированной волн будем искать в форме, аналогичной (1.18), имея в виду, что поля волн Ei и Е3 с взаимно перпендикулярными поляризациями могут взаимодействовать только через возмущение диэлектрической проницаемости:
~ ? 11Р 1зтп^mns зз"
Ех = Я0 (Y) ехр {/ [<ot -j- k sin ЬХ - k cos 0У]},
E3 = E1 (Y) exp{i[{<D + &)t-\-(ksinb-K)X -- kcosbY]}.
Здесь 0 - угол падения световой волны, не обязательно равный углу Брэгга. Подстановка этих выражений в (1.13а) и стандартная процедура вывода уравнений связанных волн приводит к такой же системе, которая была получена при решении изотропной задачи в § 1.4:
dE0(Y)fdY = (ZJ2)El(Y), (1.19а)
\dEx (Y)jdY) + i^Ex (Y) =(V2) Е0 (У), (1.20a)
где h-(^IXo)n2nipS\ n и ti\ - коэф-
фициенты преломления волн Ei и Е3, р - действующая фотоупругая константа; S - амплитуда деформации среды; ра- {К/cos 0) (sin 0-sin 0Б); sin 0Б определяется
в соответствии с (4.1).
Решение уравнений (1.19а) и (1.20а) дает выражения для поля дифрагированного излучения и его интенсивности, по форме совпадающие с выражениями (1.21) и (1.22), выведенными для случая изотропной дифракции. Отличается только величина W= (Л/2 тс) ytfi
Если угол падения света 0=0Б, то интенсивность дифрагированного излучения будет описываться формулой (1.33), в которой коэффициент качества Мг = 74
^=zn3n3ip2/ (pv3). Отсюда видно, что теория анизотропной дифракции является более общей, выражения изотропной дифракции получаются из нее при условии равенства коэффициентов преломления падающей и дифрагированной волн.
4.3. Анизотропные дефлекторы
После работы Диксона по анизотропной дифракции, в которой показана слабая зависимость угла Брэгга для падающего луча от частоты акустической волны, было поставлено несколько экспериментов по исследованию анизотропного дефлектора. Так, например, в работе [47] в качестве анизотропного вещества использовался кристалл сапфира, ориентированный так, что световая и звуковая волны в нем распространялись перпендикулярно оптической оси. Коэффициент преломления обыкновенного луча для сапфира по= 1,77 двулучепреломление, Яо-пе=0,008, и=5,85*105 см/с. Центральная частота рабочего диапазона /о, определяемая выражением (4.2), на длине волны 0,63 мкм составляет 1,3 ГГц. Экспериментально получена полоса сканирования 500 МГц. Основные соотношения анизотропной дифракции в этой работе были подтверждены, хотя на основе сапфира не удалось создать дефлектор с удовлетворительными параметрами из-за wero низкого коэффициента акустооптического качества. То же можно сказать и о ниобате лития, исследованном в работе [42]. Возможность практического использования анизотропной дифракции в акустооптическом дефлекторе связана с появлением оптически совершенных кристаллов парателлурита.
Предыдущая << 1 .. 17 18 19 20 21 22 < 23 > 24 25 26 27 28 29 .. 37 >> Следующая

Реклама

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed

Есть, чем поделиться? Отправьте
материал
нам
Авторские права © 2009 BooksShare.
Все права защищены.
Rambler's Top100

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed