Оптические волны в кристаллах - Ярив А.
Скачать (прямая ссылка):
ф, = kpS/K.
г) Используя выражение S == Ka из п. б задачи, покажите, что
, Фг _P
ф2 = кра и — = —-—.
Фі 2(и - 1)
д) Вычислите отношение ф2/ф\ для кварца, германия и LiNbO3. Покажите, что для поверхностных акустических волн дифракция на поверхностной волнистости обычно сильнее, чем на модуляции показателя преломления.
ЛИТЕРАТУРА
1. Landolt-Bornstein, New'Series, vol. 11 (ed. K.-H. Hcllwege), Springer-Verlag, 1979.
2. См., например, Adler R., Inieraciion between light and sound. — 1ЕЕ:П Spectrum. 4, 42 (1967).
3. Dixon R. W., Photoelastic properties of selected materials and their relevance for applications to acoustic light modulators and scanners. — J. Appl. Phys., 38, 5149 (1967). і 392
Глава 5
4. Gordon Е. I., A review of acousto-optical deflection and modulation devices. — Proc. IEEE, 54, 1391 (1967). [Имеется перевод: Гордон. Обзор по акустическим отклоняющим и модулирующим устройствам. — ТИИЭР, 1967, т. 54, № 10, с. 181.]
5. Salzmann E., Weismann D., Optical detection of Rayleigh waves. — J. Appl. Phys., 40, 3408 (1969).
6. Ippen E. P., Diffraction of light by surface acoustic waves. — Proc. IEEE, 55, 248 (1967).
7. KitteIC., Introduction to Solid State Physics, 3 ed. — New York: Wiley, 1967, p. 38. [Имеется перевод: Киттель Ч. Введение в физику твердого тела. — M.: Наука, 1963.]
8. Damon R. W., Moloney W. Т., McMachon D. И., Interaction of light with ultrasound: Phenomena and applications. — In: Physical Acoustics, vol. VIl (eds. W. Mason, R. Thurs(on). — New York: Academic Press, 1970. [Имеется перевод: В кн.: Физическая акустика. Принципы и методы. Т. 7/Под ред. У. Мэзона и Р. Терстона. — M.: Мир, 1974.]
9. KorpelA., Acousto-optics. — In: Applied Solid State Science, vol.3 (ed R. Wolfe). — New York: Academic Press, 1972.
10. Lean E. G., Interaction of light and acoustic surface waves. — In: Progress in Optics, vol. XI (ed. E. Wolf). — Amsterdam: North-Holland, 1973.
11. Sapriel J., Acousto-optics. — New York: Wiley, 1979. ГЛАВА 10
АКУСТООПТИЧЕСКИЕ УСТРОЙСТВА
В гл. 9 было показано, что при взаимодействии световых пучков со звуковой волной в фотоупругой среде возникает много интересных явлений. Эти явления (например, брэгговская дифракция) могут быть использованы при создании модуляторов света, дефлекторов пучков, перестраиваемых фильтров, анализаторов спектра и устройств обработки сигналов. Использование акустооптического взаимодействия позволяет модулировать лазерное излучение или обрабатывать с высокой скоростью информацию, переносимую излучением, поскольку при этом отпадает необходимость в использовании каких-либо механических перемещающихся элементов. Это свойство аналогично электрооптической модуляции с той лишь разницей, что при акустооптическом взаимодействии вместо постоянных полей применяются ВЧ-поля. Последние достижения в применениях акустооптических устройств обусловлены главным образом наличием лазеров, которые генерируют интенсивные когерентные световые пучки, развитием эффективных широкополосных преобразователей, генерирующих упругие волны с частотами вплоть до микроволновых, а также открытием веществ, обладающих замечательными упругими и оптическими свойствами. В данной главе мы изучим различные устройства, основанные на брэгговской дифракции. Будут рассмотрены их характеристики пропускания, эффективность дифракции, рабочая полоса частот и другие параметры.
10.1. АКУСТООПТИЧЕСКИЕ МОДУЛЯТОРЫ
Акустооптическое взаимодействие можно использовать для создания различных модуляторов света. При этом можно реализовать как амплитудные модуляторы, так и преобразователи частоты. Такие модуляторы могут работать либо в режиме дифракции Рама-на — Ната, либо в режиме брэгговской дифракции. Первый акусто-оптический модулятор [1, 2] работал в режиме Рамана — Ната на частотах ниже 10 МГц. Принцип действия такого модулятора иллюстрирует рис. 10.1. В соответствии с полученными в гл. 9 результатами амплитуда дифрагированной волны в первом порядке пропорциональна J1 (кAnL), где кAnL — индекс модуляции, кото- 394
Глава 10
ВЧ сигнал
а
І Модулированный ВЧ' сигнал
б
РИС. 10.1. Акустооптические модуляторы света, а — режим дифракции Рамана — Ната; б — режим брэгговской дифракции.
рый пропорционален амплитуде звукового поля. Если высокочастотная звуковая волна промодулирована несущим информацию сигналом, то дифрагированный свет будет также промодулирован тем же сигналом. В таком режиме работы свет в нулевом порядке должен быть экранирован с помощью соответствующим образом расположенной диафрагмы. Если индекс модуляции кAnL < 2,4 (см. разд. 9.6), то модуляция оказывается линейной. Недостаток работы в режиме Рамана — Ната состоит в малой длине взаимодействия, определяемой критерием 27Г\/./иЛ2 < 1. Для высоких частот (малых Л) максимальная достижимая длина L оказывается слишком малой для практических применений (см. задачу 10.1) вследствие того, что при этом требуется чрезвычайно большая мощность звука. Поэтому модуляторы света Рамана — Ната могут работать лишь при низких частотах и, следовательно, иметь ограниченные полосы. Акусгооп гические устройства
