Физические и технологические основы разработки акустооптических приборов

• Автор: Мазур, Михаил Михайлович
• Шифр специальности: 01.04.01
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2007
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 224 с. : ил.

Глава 1. Введение

Глава 2. Исследование особенностей акустооптического взаимодействия в

кристаллах. Разработка АО фильтров

2.1. Исследование особенностей коллинеарного взаимодействия в 8102.

Разработка АОФ из кристаллического кварца.

2.1.1. Исследование распространения ультразвуковых пучков в кварце Х-среза

2.1.2. Разработка коллинеарных АОФ из 8Ю2. Исследование их характеристик

2.1.3. Разработка квазиколлинеарных АОФ из 8Ю2. Исследование их

характеристик

2.2. Исследование особенностей коллинеарного взаимодействия в СаМоО^

Разработка АОФ из молибдата кальция
2.2.1. Исследование возможностей управления аппаратной функцией АОФ из
молибдата кальция
2.3. Разработка неколлинеарных АОФ из парателлурита. Исследование их характеристик
2.4. Разработка коллинеарных АОФ на кристалле ЫаШ(Мо04)2. Исследование их характеристик
2.5. Изучение возможности создания АОЯ на решетках поглощения
2.6. Технологические проблемы изготовления АО ячеек для двойных АО монохроматоров
Глава 3. Разработка АО спектрометров. Исследование их характеристик
3.1. Акустооптические спектрометры
3.1.1. Проблемы создания акустооптических спектрометров
3.1.2. Двойные монохроматоры для акустооптических спектрометров
3.1.3. Разработанные акустооптические спектрометры и УФ, видимого и ИК
диапазонов.
3.2. Акустооптический рамаЕювский спектрометр
3.2.1. Описание спектрометра
3.2.1.1. Монохроматор
3.2.1.2. Фотоприемный блок

3.2.2. Перестроечная характеристика спектрометра
3.2.3. Программное обеспечение спектрометра
3.3. Лазерный акустооптический спектрофлюориметр «ФЛЮОЛ»
3.3.1. Описание спектрометра «АОС-МП»
3.3.2. Градуировка спектрометра «АОС-МП»
3.3.3. Испытания спектрофлюориметра
3.4. Видеоспектрометры на основе акустооптических фильтров
3.4.1. Видеоспектрометр видимого диапазона основе двойного
АО монохроматора
3.4.2. Видеоспектрометр ультрафиолетового диапазона на основе
АО монохроматора
3.4.3. Результаты испытаний и исследований видеоспектрометра видимого диапазона
3.4.3.1. Исследование акустооптических ячеек и монохроматора
3.4.3.2. Исследование передачи спектральных изображений
3.4.4. Технические характеристики
3.4.5. Основные результаты разработки АО видеоспектрометров
3.5. Выводы
Глава 4. Разработка газоанализаторов на основе АО спектрометров. 1
4.1. Постановка проблемы
4.2. Требования к спектрометру для задач газоанализа
4.3. Алгоритм измерения газовых примесей акустооптическим газоанализатором
4.4. Г азоанализатор для контроля выбросов из газоходов
4.4.1. Газоанализатор для непрерывного контроля выбросов
4.4.2. Кюветный вариант газоанализатора
4.5. Трассовые газоанализаторы
4.5.1. Устройство и работа оптического блока газоанализатора «САГА-ММС»
4.5.2. Устройство и работа АО монохроматора газоанализатора «САГА-ММС»
4.5.3. Устройство и работа фотоприемного блока газоанализатора
«САГА-ТЮО».
4.6. Устройство и работа спектрометра АО газоанализатора
4.6.1. Реализуемые функции
4.6.2. Программный интерфейс газоанализатора
4.7. Испытания АО газоанализаторов.
4.8. Выводы.

Глава 5. Разработка АО фильтров для внутрирезонаторного управления

излучением перестраиваемых лазеров.
5.1. Введение
5.2. Исследование характеристик лазера на красителях с АОФ «Фотон» в резонаторе
5.3. Исследование характеристик лазера на красителях с АОФ «Пентапризма» в резонаторе
5.3.1. Оптическая схема излучателя
5.3.2. Устройство и работа дисперсионного блока
5.3.3. Устройство и работа блока управления
5.3.4. Исследование режимов работы перестраиваемого лазера
5.3.4.1. Исследование энергетических и спектральных характеристик лазера
при работе на растворе родамин 60
5.3.4.2. Исследование лазера при работе в сине-зеленой области спектра
5.3.4.3. Исследование двухчастотной генерации лазера с АОФ
5.4. Исследование работы лазера с комбинированным дисперсионным блоком, содержащим АОФ и интерферометр Фабри-Перо
5.5. Исследование характеристик лазера с АОФ из СаМо04 в резонаторе
5.5.1. Функциональное управление спектром излучения лазера с АОФ из
СаМо04 в резонаторе
5.6 Выводы
Глава 6. Метрологическое обеспечение АО спектрометров и приборов на их

основе.
6.1. Разработка аппаратуры для градуировки АО спектрометров в единицах
спектральной плотности энергетической яркости
6.1.1. Сравнительный анализ классических средств градуировки спектрометров
6.1.2. Передача единицы спектральной плотности энергетической яркости при помощи АО спектрометра-компаратора

связи излучателя, если толщиной электродов и склейки можно пренебречь. Значения этих параметров приведены в таблице.2.3.1.
Таблица 2.3.1.
Материал и направление Скорость продольной звуковой волны, см/сек Плотность, г/см Константа электро- механической связи
ММЬОз У+36и 7,34x105 4.63 0,49 4Ї грК =23
Те02 (110) 4,66x105 6 г
Кроме того, при конверсии продольной волны в сдвиговую для направлений существования АОФ в парателлурите происходит уширение ультразвукового пучка примерно в 6 раз. Это приводит к тому, что ширина ультразвукового преобразователя в такой конструкции АОФ в 6 раз уже, чем ширина ультразвукового преобразователя в традиционных конструкциях. В результате электрический импеданс излучателя достаточно высок и хорошо согласуется с ВЧ генератором без секционирования. Преобразование акустических мод в АОЯ из Те02 обеспечивает еще одну полезную возможность: радикальное подавление УЗП после прохождения им области АО взаимодействия. Сдвиговый ультразвуковой пучок падает на грань Б АОЯ (см. рис.2.3.3) частично поглотившись в металлическом поглотителе М отражается с преобразованием мод и падает на грань А. Здесь он снова частично поглощается в поглотителе М и отражается на поглотитель М на грани Б. Поглотитель М выполняют из сплавов Розе или Вуда, имеющих очень высокие коэффициенты поглощения и приемлемое акустическое согласование. Способ нанесения этих поглотителей также был разработан при конструировании АОФ на Те02 с продольным ультразвуковым преобразователем. Эксперименты показали, что на частоте 80МГц после трехкратного поглощения отраженный пучок ослабляется в 25-100раз по мощности. Набор этих достоинств делает разработанную конструкцию очень удобной и работоспособной.
По этой схеме были разработаны изготовлены и используются в различных приборах АОЯ из Те02 Для АОЯ с различными углами распространения ультразвукового пучка (у) угол конверсии продольной ультразвуковой волны в сдвиговую, обеспечивающей необходимое направление УЗП в плоскости АО взаимодействия, т.е. плоскости (110), рассчитывается по формуле: а = апЛ§(Уц /У±) , где Уц - скорость продольной волны вдоль направления (110), У± - скорость сдвиговой волны вдоль