Теория пространственно-временной модуляции светового поля волновыми акустическими пучками и пакетами в кристаллах

• Автор: Задорин, Анатолий Семенович
• Шифр специальности: 01.04.03
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 1999
• Место защиты: Томск
• Количество страниц: 371 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
Введение
Глава 1. Основы теории дифракции света на звуке
§ 1.1 Качественная модель АОВ.
Классификация акустооптических эффектов
§ 1.2 Аналитические методы описания пространственно-временной
модуляции света звуком
§ 1.2.1 Акустооптическое взаимодействие плоских волн
§ 1.2.2 Акустооптическое взаимодействие монохроматических
волновых пучков
§1.2.3 Пространственно-временная модуляция
монохроматических световых пучков
§ 1.3 Цель и задачи диссертационной работы
Глава 2 Акустооптическая модуляция плоских волн
§2.1 Коэффициент акустооптической связи
§ 2.2 Уравнения связанных волн
§ 2.2.1 Уравнения связанных волн в средах с линейным
двупреломлением
§ 2.2.2 Уравнения связанных волн гиротропной среды
§ 2.3 фазовый синхронизм и фазовая расстройка АОВ
§ 2.3.1 Синхронизм АОВ в оптически анизотропных кристаллах
§ 2.3.2 Частотная зависимость фазовой расстройки АОВ
§ 2.3.3 Аномальное широкополосное АОВ
§2.3.4 Угловая зависимость фазовой расстройки АОВ
§ 2.3.5 Аномальное широкоугольное АОВ
§ 2.4 Акустооптическое взаимодействие в оптически анизотропных средах
§ 2.4.1 АОВ в области Рамана
§ 2.4.2 АОВ в области Брэгга
§ 2.5 Акустооптическое взаимодействие в кристаллах с круговым
двупреломлением света
§ 2.5.1 Брэгговское акустооптическое взаимодействие

§2.5.2 Акустооптическое взаимодействие в области Рамана-Ната
§ 2.6 Акустооптическое взаимодействие в оптически изотропных средах
§ 2.6.1 Акустооптическое взаимодействие в области Рамана-Ната
§ 2.6.2 Брэгговское акустооптическое взаимодействие
в оптически изотропных средах
§ 2.7 Анизотропия акустооптической активности упругих волн в кристаллах 112 Выводы по главе
Глава 3 Пространственная модуляция волновых пучков в стационарном
ультразвуковом поле
§ 3.1 Акустооптическое взаимодействие монохроматических пучков
в оптически анизотропной среде. Уравнения связанных волн
§ 3.2 Решения уравнений связанных волн
§ 3.2.1 Общее решение уравнений связанных волн
§ 3.2.2 Решение уравнений связанных волн в приближении
заданного поля
§ 3.2.3 Полоса частот АОВ
§ 3.3 АОВ световых пучков в поле фокусированной звуковой волны
§ 3.3.1 Теория
§ 3.3.2 Экспериментальное исследование
§ 3.4 Преобразование угловых спектров световых пучков при АОВ
§ 3.4.1 угловая апертура АОВ
§ 3.4.2 Экспериментальное исследование дифракционного поля при
отклонении энергии акустического пучка от волновой нормали
§ 3.4.3 Экспериментальное исследование угловой апертуры
нормального АОВ
§ 3.4.4 Преобразование световых пучков при широкоугольном АОВ
§ 3.5 Акустооптическое взаимодействие волновых пучков
с коллинеарной геометрией дифракции
§ 3.5.1 Акустооптическое взаимодействие волновых пучков
в поле ультразвукового пакета с плоским фазовым фронтом 167 § 3.5.2 Экспериментальное исследование особенностей АОВ
с коллинеарной геометрией дифракции
§ 3.6 Акустооптическое взаимодействие волновых пучков в средах

с циркулярным двупреломлением света и оптически изотропных телах 182 § 3.7 Преобразование корреляционных параметров световых пучков при
акустооптическом взаимодействии в оптически анизотропной среде
§ 3.8 Преобразование корреляционных и поляризационных параметров световых пучков при акустооптическом взаимодействии в
гиротропно-изотропной среде
§ 3.9 Преобразование корреляционных и поляризационных параметров световых пучков при акустооптическом взаимодействии в
оптически изотропной среде
Выводы по главе
Глава 4 Пространственно-временная модуляция световых полей плавными
акустическими сигналами
§ 4.1 Пространственно-временная модуляция монохроматического светового поля медленно меняющимся ультразвуковым сигналом
в анизотропной среде
§ 4.1.1 Уравнения связанных волн для частотно-угловых спектров
динамических оптических передаточных функций
§ 4.1.2 Общее решение для ДОПФ
§ 4.2 Пространственно инвариантная ДОПФ в линейном
и слабо нелинейном режимах АО-модуляции
§ 4.2.1 Переходной процесс в приближении заданного поля.
Качественный анализ решений
§ 4.2.2 Расчет ДОПФ третьего порядка рассеяния
§ 4.3 Пространственная зависимость ДОПФ связанная с дифракционным
изменением амплитудного профиля звукового пучка
§ 4.4 Модуляция света фокусированным акустическим сигналом
§ 4.5 Модуляция светового поля затухающим ультразвуковым пучком
§ 4.6 Особенности АО-модуляции света в гиротропных
кубических кристаллах
§ 4.7 Брэгговская АО-модуляция световых пучков в
оптически изотропных телах
§ 4.8 Особенности модуляции частично поляризованного,
квазимонохроматического светового поля

где а=0,1;
я:(..0Л=»';пгП Я5(х„кг1(„,ев)ехр[гЦа,е1)Я ж.ж/кму (зз) 87Г "> 0 -»
&к(п,в„) = Ку-(к(и-ки) (34)
- величина фазовой расстройки для текущей тройки взаимодействующих плоских волн из угловых спектров Еа(у0,6с) и 8(К). Как видим, основной особенностью соотношений (32),(34) является то, что отыскание любого члена функциональных рядов (32), описывающего очередную итерацию модели АОМ, всегда является самостоятельной задачей, а именно задачей вычисления четырехкратного интеграла с неизвестной заранее подынтегральной функцией. Это указывает на то, что приведенные соотношения дают лишь способ решения дифракционной задачи, сами же они этого решения не образуют. Другим недостатком указанной теории является неадекватное описание переходных процессов АОМ в поле дискретных сигналов в линейном режиме модуляции [209].
Приведенные соотношения используются для моделирования процесса АОМ в кристаллах, занимающих особое положение среди применяемых в акустооптике материалов. Значение кристаллов как активной акустооптической среды обусловлено несколькими причинами. Прежде всего они отличаются относительно небольшими величинами коэффициентов затухания звуковых и световых волн [29,178,210,211]. Другая причина связана с анизотропией свойств монокристаллов. Изменяя ориентацию кристаллического звукопровода относительно кристаллографических осей, можно получать различные сочетания физических свойств и тем самым добиваться оптимума тех или иных параметров процесса АОВ. Кроме изменения количественных параметров АОВ, взаимодействие света и звука в кристаллах имеет ряд качественных особенностей. В первую очередь, это касается отмеченных в предыдущем параграфе различных видов аномальной дифракции: коллинеарной, широкополосной или широкоугольной и др., имеющих самостоятельное прикладное значение [29,166,214,215]. Имеющиеся в литературе сведения об анизотропии основных параметров АОВ (коэффициент АО качества, частота синхронизма и др.) являются крайне отрывочными [178,210,211]. Их явно недостаточно для описания даже важнейших режимов дифракции в наиболее распространенных в акустооптике кристаллов ниобата лития (ЫИЬОз) и парател-лурита (ТеОг).
Другой важной особенностью проявления анизотропии оптических и упругих свойств кристалла являются эффекты отклонения соответствующих пучков относительно направления их волновых нормалей (снос пучков), определяемые не абсолютным значением показателя преломления п и скорости звука V, а скоростью их изменения по пространственным ко-