Акустооптическая обработка неколлимированных световых пучков и изображений

• Автор: Юшков, Константин Борисович
• Шифр специальности: 01.04.03
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2010
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 137 с. : ил.

Оглавление
Введение
Глава 1. Акустооптическая дифракция Брэгга в кристаллах
1.1. Общее решение задачи акустооптического взаимодействия в приближении дифракции Брэгга
1.1.1. Постановка задачи дифракции Брэгга в анизотропной среде
1.1.2. Уравнения связанных мод для амплитуд дифракционных максимумов
1.1.3. Интенсивность света в первом дифракционном порядке при дифракции Брэгга
1.1.4. Обоснование метода векторных диаграмм
1.2. Дифракция света в ячейках с ограниченной линейной апертурой
1.2.1. Акустооптическая фильтрация пространственных частот светового поля
1.2.2. Влияние апертуры фильтра на пространственное разрешение
1.3. Широкоапертурная геометрия акустооптического взаимодействия
1.3.1. Частотно-угловые характеристики анизотропной дифракции в главной плоскости одноосных кристаллов
1.3.2. Акустооптическая дифракция с широкой угловой апертурой
1.3.3. Неколлинеарная дифракция произвольно поляризованного света ... 38 Выводы к главе
Глава 2. Оптимизация неколлинеарных акустооптических фильтров
2.1. Дифракция света в режиме с максимальной эффективностью
2.1.1. Акустооптическое качество при анизотропной дифракции
2.1.2. Оптимальная мощность ультразвука
2.2. Основные характеристики широкоапертурных акустооптических фильтров
2.2.1. Расчёт угловой апертуры широкоапертурных фильтров
2.2.2. Оптимизация акустооптических ячеек на основе кристаллов парател-лурита
2.2.3. Оптимизация ячеек на основе кристаллов КБР
2.3. Спектрально-поляризационная фильтрация изображений
2.3.1. Угловая апертура при обработке неполяризованного света
ОГЛАВЛЕНИЕ
2.3.2. Особенности дифракции немонохроматического света естественной
поляризации
Выводы к главе
Глава 3. Компенсация хроматических аберраций спектральных фильтров
3.1. Хроматические аберрации в акустооптических системах обработки изображений
3.1.1. Различные типы аберраций в акустооптических системах
3.1.2. Влияние аберраций на пространственное разрешение
3.2. Продольная хроматическая аберрация в конфокальной системе
3.2.1. Описание оптической схемы
3.2.2. Расчёт продольных хроматических аберраций
3.2.3. Вторичный спектр продольных хроматических аберраций
3.3. Измерение вторичного спектра продольной хроматической аберрации
3.3.1. Экспериментальные результаты
3.3.2. Оценка глубины резкости
Выводы к главе
Глава 4. Каскадные фильтры неполяризованного излучения
4.1. Акустооптическпе каскадные и многопроходные системы
4.1.1. Полосовые и заграждающие фильтры с использованием многократной дифракции
4.1.2. Каскадные модуляторы неполяризованного света
4.2. Двухкристальный широкоапертурный фильтр неполяризованного света
4.2.1. Особенности дифракции и боковые лепестки
4.2.2. Фильтрация изображений при неполяризованном освещении
4.3. Акустооптическнй эквалайзер для волоконно-оптических линий связи со спектральным уплотнением каналов
4.3.1. Применение акустооптических фильтров в оптических телекоммуникационных системах
4.3.2. Модуляция неполяризованного света с последовательным применением двух фильтров
4.3.3. Описание экспериментальной установки
4.3.4. Перекрёстные помехи между соседними каналами
Выводы к главе

Заключение
Список литературы
Публикации автора по теме работы
Благодарности
Список иллюстраций
1-1 Конфигурация области акустооптического взаимодействия при произвольном направлении сноса ультразвука в анизотропной среде
1-2 Векторная диаграмма акустооптического взаимодействия в плоскости хг и
конфигурация взаимодействующих полей
1-3 Схема выбора координатных осей при рассмотрении дифракции расходящихся световых пучков в кристаллографической плоскости (110)
1-4 Векторная диаграмма акустооптической дифракции в главной плоскости одноосного кристалла
1-5 Частотно-угловые характеристики анизотропной дифракции в главной плоскости одноосного кристалла
1-6 Схема экспериментальной установки для визуализации двумерной передаг
точной функции акустооптического фильтра
1-7 Семейство передаточных функций нулевого и первых дифракционных порядков акустооптического фильтра в окрестности широкоапертурной геометрии для различных частот ультразвука
1-8 Векторная диаграмма акустооптического взаимодействия, соответствующая точке пересечения ветвей частотно-угловой характеристики
2-1 Частотно-угловая и передаточная характеристики широкоапертурной дифракции
2-2 Сравнение приближённых значений угловой апертуры с данными численного моделирования
2-3 Диаграмма соотношения угловой апертуры анизотропной дифракции Брэгга и угла отклонения света в кристаллах парателлурита различной конфигурации
ГЛАВА 1. АКУСТООПТИЧЕСКАЯ ДИФРАКЦИЯ БРЭГГА В КРИСТАЛЛАХ

Рис. 1-6. Схема экспериментальной установки для визуализации двумерной передаточной функции акустооптического фильтра: 1 — лазер; 2 — телескоп; 3 — плёночный поляризатор; 4 — объектив; 5 — апертурная диафрагма; 6 — акустооптический фильтр; 7 — экран; 8 — генератор высокой частоты; 9 — частотомер. Пунктиром изображена структура дифракционной картины при повороте поляризатора.
в плоскости акустооптического взаимодействия и в ортогональном направлении оказывается практически одинакова, Дв « А<р. Увеличение угла среза кристалла до величин, близких к критическому значению приводит к росту ширины Ав центрального максимума двумерной передаточной функции в направлении плоскости хг, в то время как апертура Д<р в направлении оси у остаётся практически неизменной. При а ~ асг угловая апертура в плоскости акустооптического взаимодействия может достигать нескольких десятков градусов, то есть Ав 3> Ау> (89К
В данной работе было проведено экспериментальное наблюдение двумерной передаточной функции широкоапертурного фильтра на кристалле парателлурита с углом среза а = 10° при лазерном монохроматическом освещении с длиной волны Л - 0.633 мкм. Схема экспериментальной установки изображена на рис. 1-6; параметры акустооптического фильтра приведены в таблице 1-1. Результаты, представленные на рис. 1-7, соответствуют различным частотам ультразвука. На рисунке представлено пространственное распределение интенсивности света в -1-ом, 0-ом и -Ы-ом порядках дифракционной картины (слева направо). Визуализация передаточной функции проводилась при помощи сходящегося конического светового пучка с углом раствора, равным углу отклонения дифрагировавшего света в воздухе 7 = 7 п0 = 6.2°. Направление поляризации лазерного излучения со-