Акустооптичний ефект
Акустоопти́чний ефе́кт — сукупність явищ, що ґрунтується на взаємодії оптичних хвиль зі звуковими хвилями в кристалі.
Під дією механічних напруг, які виникають у кристалі під час поширення звукових хвиль, змінюється показник заломлення оптичного середовища, що призводить до штучної оптичної анізотропії, тобто у кристалі виникає періодична структура з різними показниками заломлення, яка поширюється зі швидкістю звуку. Якщо на таку область середовища спрямувати пучок світла, перетин якого дорівнює довжині звукової хвилі в речовині, хід світлового променя буде періодично викривлятись.
Для одержання акустооптичного ефекту звукову хвилю у кристалі збуджують за допомогою п’єзоелектричної пластини, розташованої на поверхні кристала.
Можливі дві схеми дифракції світла у кристалі, збудженому акустичними хвилями:
- когерентний промінь спрямовується перпендикулярно до напрямку поширення звукової хвилі (дифракція Рамана — Ната), при цьому на виході кристала виникає серія пучків, які симетрично розходяться під кутами до вхідного пучка;
- світло падає не перпендикулярно до напрямку поширення звуку (дифракція Брегга), тоді, для певних кутів, уся енергія світлового пучка концентрується практично в одному пучку, кут відхилення якого залежить від частоти звукової дії.
За допомогою акустооптичного ефекту в кристалах можна здійснити не тільки одно-, але і двокоординатне відхилення світлового пучка, причому розгортка може проводитися як дискретно, так і неперервно, що досягається дискретною або плавною зміною частоти звуку.
Якщо на кристал з введеною в нього звуковою хвилею спрямувати немонохроматичне випромінювання, то відхилиться світло переважно з однією довжиною хвилі. Це дає можливість виводити з пучка випромінювання у вузькому спектральному інтервалі, тобто формувати майже монохроматичний промінь. Змінюючи частоту звуку, можна змінювати цей спектральний інтервал у широкому діапазоні, який охоплює ультрафіолетове та інфрачервоне випромінювання.
На основі акустооптичного ефекту працюють пристрої керування та аналізу оптичних систем телекомунікації (фільтри, комутатори, розгалужувачі, аналізатори спектру тощо).
Література
- Бергман Л. Ультразвук и его применение в науке и технике. Москва : Наука, 1957. 726 с.
- Ребрин Ю. К. Управление оптическим лучом в пространстве. Москва : Наука, 1977. 336 с.
- Кулаков С. В. Акустооптические устройства спектрального и корреляционного анализа сигналов. Ленинград : Наука. Ленингр. отд., 1978. 144 с.
- Дьелесан Э., Руайе Д. Упругие волны в твердых телах. Применение для обработки сигналов / Пер. с франц. Москва : Наука, 1982. 323 с.
- Хименко В. И., Тигин Д. В. Статистическая акустооптика и обработка сигналов. Санкт-Петербург : СПбГУ, 2012. 292 c.
== Автор ВУЕ ==
