Раздел: Документация
0 ... 5 6 7 8 9 10 11 ... 60 Что такое акустооптический эффект? Акустооптический эффект — это явления дифракции, преломления, отражения или рассеяния света на периодических неоднородностях среды (зонах с разным показателем преломления), вызванных упругими деформациями при прохождении ультразвука. Периодическое чередование неоднородностей среды «работает» как дифракционная решетка, изменяющая направление светового луча. Акустооптиче-скне эффекты бывают двух видов (рнс. 16). Прн низкой частоте ультразвука и малой ширине фронта (длине взаимодействия) ультразвуковой волны возникает дифракция Романа — Ната. А если частота ультразвука высока н длина взаимодействия велика, то происходит дифракция Брэгга. Конкретно, если длина ультразвуковой волны в среде Л, длина взаимодействия L, длина световой волны X, коэффициент преломления среды п н при этом 2nkL/ (пА2) < 1, то наблюдается дифракция Рамана — Ната. Возникает несколько дифракционных максимумов, причем дифракционный угол максимален, когда первоначальное направление светового луча параллельно плоскости ультразвуковой волны. В этом случае дифракционный угол 8т для максимума порядка m равен arcsin(тЯ./Л). Кроме дифракции наблюдается допле-ровское смещение частоты, равное mQ, где Q — частота ультразвука.  Рис. 16. Дифракция Рамана —Ната (а) и Брэгга (б) при аку-стооптнческом эффекте I. 2, 0, —1, —2 — порядок дифракции Поглотители ультразвука Дшрршро- Ванный луч , Полупроводниковый лазер Источник плоских ультразвукооыт Волн Пластина ИНЬОсодержащая диамрундироОанншй, титан Рис. 17. Оптическая интегральная схема с модулятором на основе акустооптического эффекта Если же соотношение параметров 2лЯХ/(лЛ2) 4п, то это дифракция Брэгга. В этом случае отражается только луч света, составляющий характерный угол 8 с фронтом ультразвуковой волны. Таким образом, свет может отклониться лишь на угол 28 от первоначального направления. Этот угол — угол Брэгга—находится из соотношения sin 8 = Я./(2Л). При дифракции Брэгга коэффициент отражения отклонившегося луча близок к 100 %, что существенно для практического использования. В эксперименте (L = = 1 см, видимая область) при частотах ультразвука выше 20 МГц в жидкостях и выше 100 МГц в твердых телах наблюдается почти полная брэгговская дифракция. Требования к акустооптическим материалам таковы: рассеяние н поглощение света должны быть незначительными, постоянная фотоупругости и коэффициент преломления велики, поглощение звука и скорость звука малы. Среди жидкостей по этим параметрам наиболее подходит вода, которую и используют в большинстве экспериментов. Среди твердых тел наиболее удобны для практического использования халькогенидиые и теллуровые стекла и такие кристаллы, как РЬМо04, Te02, LiNb03, GaP. А в источниках ультразвука соединения типа PZT — Pb(ZrxTii x)03, а также ZnO, LiNb03 работают как излучатели. Типичный пример использования акустооптического эффекта — преобразование частоты оптического излучения, т. е. акустооптическая модуляция света* Если ультразвуковые колебания — импульсы, то на-1 личие илн отсутствие дифракции будет соответствовать наличию или отсутствию ультразвукового импульса, а это и есть возможность цифровой модуляции сигнала. Так как интенсивность дифрагированного света пропорциональна силе ультразвука, то, изменяя амплитуду последнего, можно управлять интенсивностью света. Это аналоговая амплитудная модуляция. Кроме того, при изменении частоты ультразвука изменяется доплеровское смещения частоты оптических колебаний, что есть частотная модуляция. На рис. 17 показан пример размещения акустооптического прибора внутри оптической интегральной схемы. Здесь поверхностной ультразвуковой волной модулируется свет в оптическом волноводе. Что такое магнитооптический эффект? Магнитооптический эффект — это изменение оптических свойств вещества в зависимости от его намагниченности или от силы приложенного к нему магнитного поля. Под оптическими свойствами следует понимать отраженна, пропускание, поляризацию света и другие явления. Среди магнитооптических эффектов с изменением отражения нли пропускания света различают эффект Фарадея и эффект Керра. Вещества, в которых наблюдается магнитооптический эффект, называют магнитооптическими материалами. Среди ннх ферримагнетики, имеющие в структуре магнитные атомы, — Y3Fe50i2(YIG), CdFe302, а также ортоферриты, образующие цилиндрические магнитные домены, — MnBi, EuO, CdTbFe. В магнитооптических материалах, помещенных в магнитное поле, возникает циклотронное левостороннее (если смотреть по направлению вектора поля) вращение электронов в плоскости, перпендикулярной вектору поля. Если линейно поляризованный свет, проходящий через магнитооптическое вещество, представить в виде суммы левосторонней н правосторонней круговой поляризации, то из-за циклотронного вращения электронов коэффициенты преломления для 0 ... 5 6 7 8 9 10 11 ... 60
|
