Акустооптическая брэгговская дифракция многокомпонентного оптического излучения тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 01.04.10, доктор физико-математических наук Котов, Владимир Михайлович

• Котов, Владимир Михайлович
• доктор физико-математических наук
• 1998

Оглавление диссертации доктор физико-математических наук Котов, Владимир Михайлович

ОГЛАВЛЕНИЕ

стр.

1. ВВЕДЕНИЕ

2. ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ СВЕТА С УПРУГИМИ КОЛЕБАНИЯМИ В КРИСТАЛЛАХ. ОСНОВЫ ТЕОРИИ

2.1. Акустооптический (АО) эффект. Особенности АО взаимодействия в изотропных и анизотропных средах

2.2. Брэгговский режим АО дифракции с расстройкой фазового синхронизма

2.3. АО взаимодействие при выполнении строгого брзгговского синхронизма. Предельные

параметры брэгговской дифракции

2.4. Формализм векторных диаграмм для описания

АО взаимодействия

2.5. Основные результаты раздела

3. АО ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ МНОГОКОМПОНЕНТНОГО ОПТИЧЕСКОГО ИЗЛУЧЕНИЯ С ОДНОЙ АКУСТИЧЕСКОЙ ВОЛНОЙ

3.1. Дифракция многокомпонентного оптического излучения на одной акустической волне.

Постановка задачи

3.2. Особенности АО взаимодействия многокомпонентного излучения в одноосных кристаллах

3.3. Дифракция многокомпонентного оптического излучения в одноосных кристаллах,

обладающих гиротропией

3.4. Дифракция многокомпонентного излучения в одноосных гиротропных кристаллах с

расстройкой брзгговского синхронизма

3.5. Особенности АО дифракции многокомпонентного излучения в двуосных кристаллах

3.6. Экспериментальные исследования АО дифракции многокомпонентного излучения на одной акустической волне

3.7. Основные результаты раздела

4. БРЭГГОВСКОЕ ПОЛЯРИЗАЦИОННОЕ РАСЩЕПЛЕНИЕ (БПР) МОНОХРОМАТИЧЕСКОГО ИЗЛУЧЕНИЯ

4.1. БПР монохроматического излучения в одноосных кристаллах

4.2. Псевдо-БПР монохроматического излучения в одноосных кристаллах

4.3. Брэгговское расщепление (БР) и БПР монохроматического излучения в одноосных

кристаллах,обладающих гиротропией

4.4. Брэгговские поляризационные расщепители, как элемент лазерного доплеровского

анемометра

4.5. Основные результаты раздела

5. БРЭГГОВСКОЕ РАСЩЕПЛЕНИЕ ДВУХЦВЕТНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ

5.1. Псевдо-БР двухцветного излучения в

изотропных средах

5.2. БР двухцветного излучения в одноосных

кристаллах. Общее решение задачи

5.3. БР двухцветного излучения в одноосных кристаллах. Режимы расщепления,

допускающие аналитическое решение

5.4. АО дифракция двухцветного излучения в двуосных кристаллах. Режим коллинеарного взаимодействия

5.5. БР двухцветного излучения в

гиротропных кристаллах

5.6. Экспериментальные исследования АО

дифракции двухцветного излучения

5.7. Основные результаты раздела

6. ИСКАЖЕНИЯ ГАУССОВЫХ ПУЧКОВ В ПРОЦЕССЕ АКУСТООПТИЧЕСКОГО ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ

6.1. Виды искажений оптического луча, обусловленные

АО взаимодействием

6.2. Искажения гауссовых пучков, обусловленные преломлением на границе двух сред и переносом углового спектра пучка в процессе АО взаимодействия

6.3. Призменная коррекция искажений гауссового

пучка

6.4. Эксперимент

6.5. Основные выводы

7. ПОЛЯРИЗАЦИОШО-НЕЗАВИСИМАЯ АО МОДУЛЯЦИЯ ОПТИЧЕСКОГО

ИЗЛУЧЕНИЯ

7.1. Модуляция оптического излучения с произвольной поляризацией. Актуальность проблемы

7.2. АО модуляция произвольно-поляризованного оптического излучения, основанная на двойном

прохождении луча через гиротропную среду

ции при двойном прохождении излучения через

одноосный гиротропный кристалл

7.4. Поляризационно-независимая АО модуляция двухцветного и многоцветного оптических излучений

7.5. Эксперимент

7.6. Основные результаты раздела

8. ДИФРАКЦИЯ ОПТИЧЕСКИХ ЛУЧЕЙ НА ДВУХ АКУСТИЧЕСКИХ * ВОЛНАХ. РЕЖИМЫ МУЛЬТИПЛЕКСИРОВАНИЯ И КОММУТАЦИИ 2x2

8.1. АО мультиплексирование монохроматического и двухцветного излучений с использованием брэгговского расщепления

8.2. АО дифракция двух оптических лучей на двух акустических пучках. Режим коммутации 2x2

8.3. АО коммутация 2x2 оптических лучей с разными длинами волн

8.4. Планарные режимы АО коммутации 2x2 лучей

с разными длинами волн

8.5. АО расщепители и коммутаторы 2x2 как элементы волоконно-оптического гироскопа

8.6. Основные результаты раздела

9. ЗАКЛЮЧЕНИЕ

10. Л И Т Е Р А Т У Р А

11. РАБОТЫ АВТОРА, СОДЕРЖАЩИЕ ОСНОВНОЙ МАТЕРИАЛ < ДИССЕРТАЦИЙ

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Акустооптическая брэгговская дифракция многокомпонентного оптического излучения»

введение

Оптические методы в настоящее время все шире используются для обработки, передачи и хранения информации. С момента изобретения источников оптического когерентного излучения (лазеров) в конце 50-х годов радиоэлектроника стала быстро осваивать оптическую область частот, что наряду с другими применениями, традиционно связанными с оптикой (фотографией, спектроскопией, микроскопией, телескопией и т.п., широко использующих

некогерентное излучение) значительно увеличило возможности обработки сигналов.

"Оптическая революция" произошла не только благодаря изобретению лазеров,но и появлению и совершенствованию таких областей оптики, как интегральная оптика, волоконная оптика, электро-, акусто- и магнитооптика, голография, Фурье-оптика и т.д., что в свою очередь стимулировало поиски и исследования принципов обработки сигналов в реальном масштабе времени, с большой скоростью и в широкой полосе частот.

Одной из наиболее перспективных для этих целей считается акустооптика (АО) СИ. На ее основе могут быть созданы быстродействующие корреляторы, конвольверы, согласованные фильтры, матричные процессоры и т.д.

В настоящее время существует целый ряд прекрасных монографий и обзоров, где подробно рассмотрены теория и прикладные аспекты АО взаимодейтвия. К ним прежде всего относятся классические работы Ю. В. Гуляева, В. В. Проклова и Г. Н. Шкердина С23, C.B. Кулакова СЗЗ, Л.Н. Магдича и В. Я. Молчанова С43, И. Б. Яковкина и Д. В. Петрова С5], В. И. Валакшия, В.Н. Парыгина > и Л.Е. Чиркова С63 и многих-многих других.

Акустооптика - сравнительно молодое направление науки и

техники, базирующееся на явлении дифракции света на акустических волнах. Физической причиной этого взаимодействия является упругооптический эффект, имеющий место в любых упругих средах.

На характер АО взаимодействия влияют как оптические, так и акустические свойства среды, характеризуемые в общем случае комплексной диэлектрической проницаемостью и комплексным акустическим импедансом, соответственно.Это широко используется для физических исследований различных сред. Дифракция света на ультразвуке СУЗ) дает возможность измерять локальные характеристики УЗ полей С8,9],исследовать сложные композитные структуры С103, полупроводниковые и проводящие среды [23. АО дифракция позволяет измерять многие параметры вещества: скорость и коэффициент затухания звука, модули упругости, упругооптические постоянные £2-7,11,123, характеристики поверхностных акустических волн Е5,133 , и т.д.

Акустооптика является одним из самых перспективных методов обработки оптических и электрических сигналов благодаря ряду уникальных характеристик, присущих АО элементам С14], к которым относятся:

- низкий уровень оптических потерь;

- высокая эффективность дифракции;

- высокая контрастность;

- широкая полоса частот;

- большая величина произведения времени на полосу частот;

- возможность амплитудной, частотной, фазовой и поляризационной модуляции оптического излучения;

- высокоразвитая технология изготовления АО элементов;

- доступные цены.

Акустооптика позволяет модулировать оптическое излучение на. частотах до 3 Ю9 Гц с полосой до 2,5 Ю3 Гц и быстродействием

2*5 Ю"9 с [15-181, сканировать оптическое излучение с числом разрешимих положений более 10 [14,19-223, что быстро нашло широкое применение в лазерных дисплеях, сканерах, лазерных принтерах [23-283.

АО ячейки оказались эффективными для преобразования электрических сигналов в оптические. Это привело к появлению АО спектро-анализаторов [29-313, это стало началом бурного развития с 70-х годов нового направления в акустооптике - АО процессоров (корреляторов, конвольверов [32-343, корреляторов распознавания образов [35,363, и т.д.), работающих с высоким быстродействием и в реальном масштабе времени.

Сдвиг частоты дифрагированного оптического излучения на частоту звуковой волны, присущий АО взаимодействию, нашел широкое применение в лазерных допплеровских анемометрах (см.напр.Е373), радарах [383, и т.п. Особое место среди АО приборов занимают перестраиваемые АО фильтры, обладающие широкой угловой апертурой и возможностью быстрой перестройки [39,403. На базе АО взаимодействия создаются высокоэффективные модуляторы добротности лазеров [16,413, акустооптика используется для коммутации оптического излучения [423, в волоконных гироскопах [433, и т.д.

Трудно перечислить все области, в которых в настоящее время используются АО элементы. Однако вышеизложенного вполне достаточно для понимания важности и многофункциональности акусто-оптики для задач управления оптическим излучением, обработки оптических и электрических сигналов.

Взаимодействие света с акустическими колебаниями решетки кристалла теоретически впервые было изучено в работах Вриллюэна [443 и Мандельштамма [453. Экспериментально взаимодействие света, с введенным извне когерентным звуком впервые было

осуществлено Дебаем и Сирсом С 46] и Люка и Бикаром С 47] в 1932 г. В дальнейшем это явление подробно изучалось как теоретически, так и экспериментально.

Существует несколько механизмов АО взаимодействия, но все они так или иначе сводятся к одному - изменению оптической длины пробега луча света в области АО взаимодействия, вызванному акустической волной.

Одним из основных механизмов АО взаимодействия является изменение диэлектрической проницаемости кристалла е1к под действием звуковой волны. В диэлектриках при наличии звука е1к имеет вид:

где е°к- тензор диэлектрической проницаемости в отсутствие звука; и^ - тензор деформации в кристалле; Р1мпЛ - упруго-оптический тензор (см.напр. [II]). Ввиду того, что е1к зависит от деформации кристалла, при распространении звуковой волны в кристалле возникает объемная дифракционная решетка. Если фронт падающей электромагнитной волны имеет ширину много б;льшую длины волны звука, возникает дифракция электромагнитных волн на звуке. Отметим, что в [9] рассмотрены случаи, когда фронт оптического луча меньше или равен длине волны звука, исследованы сопутствующие этим случаям эффекты (искривление фронта оптического луча, его сканирование, фокусировка и дефокусировка и т.д.), однако в дальнейшем мы всюду будем предполагать малость длины волны звука по сравнению с шириной фронта оптической волны, т.е. вариант, наиболее часто встречающийся на практике.

Самостоятельной и достаточно сложной задачей оказался расчет полей электромагнитной волны, дифрагирующей на звуковой решетке. Отметим самые важные этапы решения этой проблемы. Дебай С48] и Бриллюэн [49], применяя метод возмущений к неупрощенным уравне-

ниям поля, нашли приближенное решение, пригодное для слабых звуковых волн. Это решение, описывающее спектры ± 1-х дифракционных порядков в рамках применимости метода возмущений, достаточно полно передает особенности дифракции, обусловленные ее объемной природой. В работах Рамана и Ната [50-54] был разработан метод расчета полей электромагнитной волны, позволяющий при определенных условиях рассчитать спектры многих дифракционных порядков. В другом предельном случае, когда существенны только два дифракционных порядка, возникает объемное отражение световой волны от звуковой решетки с перекачкой значительной доли энергии в дифракционный порядок (см. напр.[55-583). Этот случай получил название брэгговской дифракции, при этом свет на выходе приобретает, вообще говоря, амплитудно-фазовую модуляцию (в отличие от классического случая Рамана-Ната, где имеется только фазовая модуляция).В промежуточной области расчет интенсивности дифрагированных порядков, как правило, выполняется численными методами (см. напр. [58,591).

Строгий классический расчет интенсивности дифракционных порядков можно проводить либо решая систему уравнений Максвелла в дифференциальной форме с привлечением системы граничных условий, либо решая интегральное уравнение для амплитуды поля в неоднородной среде со звуковой волной. Второй метод был развит как для изотропных, так и анизотропных сред в работах [60,613. Здесь прошедшее и отраженное поле находится самосогласованно и не требуется введения граничных условий [623. В настоящее время достаточно подробно рассмотрен классический расчет интенсивности дифракционных порядков на звуке заданной амплитуды в различных режимах дифракции [2-7,9,12,21,58,633.

Принципиальным моментом АО взаимодействия является необходимость учета локальных поворотов, возникающих при деформации,

как это происходит в случае распространения сдвиговых волн. Это требует более общего рассмотрения фотоупрутого тензора, на что впервые указано Нельсоном и Лэксом С643. Однако эта поправка в большинстве практических случаев незначительна С71 и мы в дальнейшем учитывать ее не будем.

В настоящее время одной из перспективных областей акустооптики является АО взаимодействие многокомпонентного оптического излучения с упругими волнами, где под многокомпонентностыо понимается многоцветность луча с учетом двух возможных состояний поляризации каждой монохроматической составляющей. Такое взаимодействие расширяет возможности исследования конденсированных сред (вблизи экситонных резонансов,композитных структур и т.п.), позволяет создать принципиально новые датчики физических величин, использовать в многоканальных системах передачи информации, для обработки сложных оптических сигналов, оптических изображений, и т.д.

Дифракция многокомпонентного излучения позволяет как расширить возможности традиционных АО элементов (модуляторов, дефлекторов и т.д.), так и разрабатывать принципиально новые АО устройства. В настоящий момент уже предложены многие режимы АО дифракции для управления и обработки двухкомпонентного и многокомпонентного оптических излучений. Вот лишь некоторые из них: I. Широкоапертурная дифракция двухкомпонентного оптического излучения на одной акустической волне, рассмотренная Ли [65], позволяет создавать поляризационно-независимые АО модуляторы с широкой угловой апертурой. Такие модуляторы с одной стороны реализуют преимущества анизотропной дифракции света на звуке (малые управляющие мощности, большие углы дифракции), а с другой - устраняют один из недостатков анизотропной дифракции -ее поляризационную селективность.

2. Газале с сотрудниками С66] исследовал и предложил режимы АО модуляции двухцветного излучения аг-лазера с длинами волн 0,514 и 0,488 посредством взаимодействия с акустическими волнами, распространяющимися в Те02 и генерируемыми одним преобразователем. При этом каждое излучение независимо модулируется с полосой 6 МГц, что является перспективным для формирования цветного телевизионного изображения. Они же продолжили работу не только по модуляции, но и по сканированию двухцветного излучения, результатом которой стал двухцветный бездисперсионный дефлектор С673 без сферических и хроматических аберраций. Это позволило создать двухмерное изображение с разрешением 128x64.

3. Майдан С 683 разработал быстродействующие АО элементы для вывода двухцветного оптического излучения из полости лазерного резонатора. Созданные модуляторы позволяют выводить двухцветное излучение Аг-лазера за время ^ 3 цс, мощность выходного излучения составила 100 Вт, что в 50 раз выше мощности генерации лазера, выводимого через лазерное зеркало.

4. В.М. Епихин и Ф. Л. Визен с сотрудниками использовали АО дифракцию двухкомпонентного излучения для улучшения параметров АО фильтров. В [693 ими разработан широкоугольный АО фильтр с одновременной дифракцией ортогонально поляризованных составляющих излучения на одном звуковом пучке (двухполяриза-ционный АО фильтр), в С70] ими предложен метод расширения спектрального диапазона (- в два раза) неколлинеарного АО фильтра, в С71] - описан двухканальный фильтр с новыми функциональными возможностями, в котором на одной звуковой волне осуществляется оптимальная фильтрация излучения одновременно на двух наперед заданных длинах волн.

5. В.В. Проклов с сотрудниками (см, напр. [72] и ссылки в работе) провел комплексные исследования АО взаимодействия

многоцветного излучения, распространяющегося в планарных структурах. На основе исследований ими разработаны АО элементы С коммутаторы, цифровые умножители и т.д.) для переключения и обработки сигналов, передаваемых по многоканальным оптическим линиям. АО элементы, созданные на базе таких структур, являются наиболее перспективными на сегодняшний день для использования в суперкомпьютерах, в системах ассоциативной памяти и т.д.

6. В оптических схемах двух- и трехкоординатных лазерных доплеровских анемометров (ЛДА) одним из перспективных методов формирования зондирующего объема является использование многоцветного излучения [73-75]. С. Н. Антоновым с сотрудниками [76,77] разработаны АО элементы расщепления монохроматического и двухцветного излучений, которые выполняют функцию как расщепителя излучения, так и сдвигателя частоты света.

7. АО элементы считаются перспективными для волоконно-оптических датчиков физических величин, использующих многокомпонентное оптическое излучение [78-80], для мультикомпонентных Фабри-Перо резонаторов,интерферометров Саньяка,Маха-Цендера и т.д.[78-82].

На практике брэгговский режим АО дифракции многокомпонентного излучения обеспечивается тремя способами:

- использованием нескольких последовательно расположенных АО ячеек, каждая из которых управляет одной из составляющих всего падающего излучения;

- дифракцией в одной АО ячейке с угловым "подстраиванием" под брэгговский синхронизм каждого из падающих оптических лучей посредством как использования дополнительных оптических элементов (призм, зеркал, решеток), так и выбором ориентации граней АО ячейки с целью обеспечения нужного углового распределения лучей за счет их разного преломления на границе воздух-АО среда;

- одновременной генерацией нескольких акустических волн одним или несколькими пьезопреобразователями для обеспечения брзгговского синхронизма со всеми лучами.

В некоторых вариантах комбинируют вышеназванные способы.

При таком подходе задача принципиально не отличается от дифракции монохроматического излучения на одной акустической волне, т.к. дифракция каждой компоненты многокомпонентного оптического излучения происходит независимо от актов дифракции других лучей. Объединение в единый процесс многокомпонентной дифракции осуществляется вышеназванными способами, т.е. путем использования традиционных брэгговских ячеек с привлечением дополнительных элементов или средств.

Каждый из способов имеет свои недостатки.

Первый способ непривлекателен из-за дороговизны конструкции в целом, высоких оптических потерь, вызванных переотражениями от множества оптических граней,габаритов, веса и т.д. Во втором способе конструкция АО ячейки как правило оказывается "привязанной" к определенному набору длин волн оптического излучения и не может быть использована для управления другим набором лучей; в третьем способе необходимо выбирать такие частоты звука, чтобы их интермодуляция не приводила к появлению дополнительных нежелательных оптических лучей; это накладывает достаточно жесткие ограничения как на выбор управляющих акустических частот, так и на режимы АО дифракции [83]. Эти недостатки в значительной мере можно устранить путем выбора режимов АО дифракции, в которых многокомпонентное коялинеарно распространяющееся оптическое излучение взаимодействует с одной акустической волной. При этом необходимо подчеркнуть существенное отличие этого подхода от упомянутых

выше: дифракция многокомпонентного оптического излучения в

данном случае определяется не привлечением дополнительных элементов или вспомогательных средств, а природой АО взаимодействия в кристаллах.

Существование таких режимов АО дифракции не очевидно. Более того, возможность такой дифракции в корне меняет представление, в частности, о брэгговском режиме АО взаимодействия, поскольку дифракция на "толстых" голографических решетках традиционно считалась селективной, исключающей взаимодействие с несколькими оптическими лучами, имеющими разные длины волн С843.

Целью работы является теоретическое и экспериментальное исследование природы АО брзгговского взаимодействия многокомпонентного оптического излучения, общих закономерностей такой дифракции на основе анализа векторных диаграмм; разработка методов селекции оптических лучей, способных дифрагировать на одной акустической волне при заданных параметрах среды, акустической волны и геометрии АО взаимодействия; исследований возможности значительного (в 2-3 раза) увеличения спектральной полосы оптического луча, способного дифрагировать на одной акустической волне; исследование условий АО дифракции двухкомпонентного оптического излучения с наперед заданными длинами волн на одной акустической волне, практической реализации такой дифракции на базе широкораспространенных АО материалов; изучение особенностей АО дифракции двухцветного оптического излучения на двух акустических волнах в режиме коммутации 2x2. Основной упор в настоящей работе делается на прикладную сторону исследований, которая подразумевает высокую эффективность дифракции, достаточную простоту и надежность получения эффектов, изготовление АО ячеек с высокими характеристиками на базе промышленно освоенных АО материалов для управления излучением, широко используемым на практике.

Основное содержание диссертации:

Диссертация состоит из 9 разделов. В первом разделе (Введение) описываются основные этапы развития оптических методов обработки, передачи и хранения информации, роль и перспективы акустооптики для обработки сигналов в реальном масштабе времени и в широкой полосе частот. Сделан обзор литературы, обоснована актуальность исследования АО взаимодействия многокомпонентного оптического излучения, дана общая цель работы. Во втором разделе изложены основы теории взаимодействия оптического излучения с упругими колебаниями в кристаллах, которая базируется на понятии параметрического взаимодействия. Только такой подход по современным представлениям позволяет с единых позиций объяснить АО явления, происходящие как в изотропных,так и анизотропных средах. Рассмотрены режимы брэгговской дифракции с расстройкой и без расстройки брэгговского синхронизма, обсуждены предельные параметры, которые может обеспечить АО взаимодействие для управления оптическим излучением. Приведено обоснование формализма векторных диаграмм для описания АО дифракции в изотропных и анизотропных средах.

В третьем разделе проведено исследование АО взаимодействия многокомпонентного оптического излучения с одной акустической волной в брэгговском режиме дифракции. Сформулирована задача АО дифракции многокомпонентного излучения в линейном приближении (т.е. для случая, когда оптические волны с разными частотами не взаимодействуют друг с другом). Получена система дифференциальных уравнений, описывающих такую дифракцию. Показано, что в изотропной среде АО дифракция многокомпонентного оптического излучения на одной акустической волне с выполнением строгого брэгговского синхронизма невозможна, а возможна исключительно в

анизотропных средах. Исследования показали, что угловые и

частотные характеристики такой дифракции можно получить только

численными методами. Развита методика численного расчета

характеристик АО дифракции излучения, распространяющегося в

одноосных кристаллах как обладающих, так и не обладающих

гиротропией. Показано, что максимально возможное число лучей,

способных находиться в строгом брзгговском синхронизме с одной

акустической волной, равно шести. Рассмотрена АО дифракция

многокомпонентного излучения с расстройкой брзгговского

синхронизма. Показано, что такой режим позволяет эффективно

управлять излучением с широким непрерывным спектром, перекрывав

ющим большую часть оптического диапазона (0.5-0.73 цт). Рассмотрены особенности дифракции многокомпонентного излучения в двуосных кристаллах. Показана возможность коллинеарного АО взаимодействия с одной акустической волной.

Четвертый раздел посвящен исследованию открытого ранее брзгговского поляризационного расщепления (БПР) монохроматического излучения, когда собственные моды излучения дифрагируют на одной и той же акустической волне в разные (как правило в +1 и -I) дифракционные порядки. Развит алгоритм расчета параметров БПР монохроматического излучения, найден вариант расщепления, допускающий аналитическое решение. Результаты расчета подтверждены экспериментально на примере БПР в шъоа и Те02.

В пятом разделе представлены результаты исследования брзгговского расщепления двухцветного излучения. Показано, что в изотропных средах брэгговское расщепление реализовать невозможно, но если на границе среды компоненты двухцветного излучения преломляются под разными углами, то расщепление реализуемо для любого двухцветного излучения. Разработана методика расчета характеристик такого расщепления. Рассмотрена

общая задача расщепления двухцветного излучения в одноосных кристаллах. Предложена классификация режимов расщепления, согласно которой все варианты разбиваются на три группы в соответствии с используемыми видами Ä0 дифракции. Рассмотрено коллинеарное взаимодействие двухцветного излучения в двуосных кристаллах. Показано, что условия коллинеарного взаимодействия будут наилучшими в кристаллах с сильной дисперсией оптических осей. Выявлено, что Те02 является наилучшим для задач расщепления двухцветного излучения. Экспериментально исследованные варианты в совокупности перекрывают частотный диапазон от 15 до 230 МГц, обеспечивая эффективность дифракции 80-90 %.

В шестом разделе исследованы искажения гауссовых пучков в процессе АО дифракции, обусловленные двумя одновременно действующими факторами,которые присутствуют практически всегда: преломлением света на границе "воздух-среда" и переносом углового спектра оптического пучка при АО взаимодействии. Эти искажения могут достигать 18 %, что в ряде случаев значительно ухудшает характеристики приборов. Предложен наиболее простой и практичный способ коррекции искажений гауссового пучка путем использования дополнительной стеклянной призмы. Теоретически и экспериментально показано, что для практически полного устранения искажений, вносимых АО элементом из Те02, работающем в диапазоне 10-50 МГц, вполне достаточно использовать только одну стеклянную призму с углом при вершине 60°.

В седьмом разделе рассмотрена поляризационно-независимая АО модуляция оптического излучения, основанная на сочетании свойств зеркальной поверхности менять поляризацию излучения при отражении и свойств АО дифракции в гиротропных средах.Предложен способ вывода как монохроматического, так и многоцветного оптических излучений с произвольной поляризацией из полости лазер-

ного резонатора посредством использования дополнительного зеркала и одной АО ячейки, выполненной на базе гиротропного материала. Исследованы вопросы эффективности поляризационно-независимой дифракции и пределы применимости одноосных гиротропных кристаллов для управления произвольно-поляризованным оптическим излучением. Экспериментально получена эффективность вывода многокомпонентного излучения Аг-лазера 70 * от суммарной внутрирезонаторной оптической мощности.

В восьмом разделе рассмотрена АО дифракция оптических лучей на. двух акустических волнах в режиме брэгговского расщепления. Описано АО мультиплексирование монохроматического и двухцветного излучений с использованием брэгговского расщепления для задач ВОЛС и ЛДА. Исследованы три варианта АО дифракции двух лучей на двух акустических волнах в режиме коммутации 2x2. Рассмотрена возможность планарной реализации коммутации 2x2. Исследованы принципы коммутации 2x2 лучей с разными длинами волн, экспериментально подтвержденные на. примере переключения лучей Аг-лазера. Рассмотрено использование АО расщепителей и коммутаторов 2x2 в составе волоконно-оптического гироскопа, приведены оптические схемы гироскопов, обсуждены их достоинства и недостатки.

В Заключении перечисляются наиболее важные из полученных результатов.

Научная новизна работы состоит в том, что в ней впервые :

- разработан метод селекции оптических лучей многоцветного излучения, способных дифрагировать на одной акустической волне при заданных параметрах среды, акустической волны и геометрии АО взаимодействия;

- предложен и исследован новый вариант АО дифракции оптического

излучения с непрерывным спектром, основанный на обеспечении строгого брэгговского синхронизма между двумя произвольными оптическими лучами и одной акустической волной;

- найдены условия АО брэгговского расщепления монохроматического излучения и АО дифракции двухцветного излучения на одной акустической волне. Показано, что эти режимы описываются уравнением 16-й степени в случае только анизотропной дифракции, уравнением 8-й степени в случае как изотропной, так и анизотропной дифракции, и уравнением 4-й степени, если используется только изотропная дифракция.

- разработаны численные методы решения задачи дифракции двухкомпонентного излучения на одной акустической волне и определены условия АО дифракции, допускающие аналитическое решение;

- найдено условие коллинеарной АО дифракции двухцветного оптического излучения с произвольными длинами волн на одном акустическом пучке. Показано, что такой режим дифракции можно реализовать в двуосных кристаллах благодаря изменению угла между его оптическими осями при изменении длины волны света;

- показано, что АО дифракция двух оптических лучей с произвольными длинами волн при взаимодействии с двумя акустическими пучками в одноосном кристалле допускает режимы, обеспечивающие взаимообмен дифрагированных лучей при поочередном включении акустических волн (режим коммутации 2x2).

Проведенные исследования развивают новое научное направление

- акустооптическая брэгговская дифракция многокомпонентного оптического излучения. Это направление тесно связано с современными тенденциями существенного повышения информационной пропускной способности и надежности оптических систем [85], с необходимостью увеличения быстродействия

устройств обработки данных.

Практическая ценность работы заключается в том, что в ней основной упор сделан на прикладную сторону исследований, позволивший на основе теоретически полученных и экспериментально подтвержденных эффектов изготовить действующие макеты АО устройств, готовых к использованию в различных оптических системах, а именно:

1. На базе высокоэффективного АО кристалла Те02 созданы АО ячейки, позволяющие управлять шестицветным излучением Аг-лазера с высокой (до 90Ю эффективностью;

2. Исследования режимов АО дифракции двухкомпонентного оптического излучения на одной акустической волне позволили создать макеты АО расщепителей на основе ТеОй с использованием пяти различных режимов расщепления. Все варианты в совокупности перекрывают частотный, диапазон 15-230 МГц, обеспечивая эффективность дифракции не менее 80 %.

3. Созданы действующие макеты АО ячеек для вывода произвольно-поляризованного оптического излучения из полости лазерного резонатора. Экспериментально получена эффективность вывода многокомпонентного излучения Аг-лазера 70 % от суммарной внутрирезонаторной оптической мощности при использовании монокристалла Те02 в качестве АО ячейки.

4. Изготовлены действующие макеты АО пространственных мультиплексоров и коммутаторов 2x2 для переключения оптических лучей с разными длинами волн. Работа по их созданию доведена до готовых рекомендаций для проведения опытно-конструкторских разработок.

ОСНОВНЫЕ НАУЧНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ И РЕЗУЛЬТАТЫ. ВЫНОСИМЫЕ НА ЗАЩИТУ:

1. АО взаимодействие в одноосных кристаллах, реализуемое в области прозрачности кристалла, позволяет обеспечить строгий брзгговский синхронизм с одной акустической волной шести различных оптических лучей, при этом четыре луча претерпевают анизотропную дифракцию, два - изотропную.

2. Обнаружен новый режим АО дифракции оптического излучения с непрерывным спектром. Режим дифракции основан на обеспечении строгого брэгговского синхронизма двух произвольных оптических лучей с одной акустической волной и позволяет увеличить спектральную полосу дифракции в 2.7 раза.

3. Брэгговское поляризационное расщепление монохроматического излучения в одноосном кристалле реализуемо только в случаях, когда плоскость АО дифракции наклонена на угол а * 0° к его оптической оси. При этом частота звука f растет линейно с ростом а, и рост f тем сильнее, чем выше анизотропия кристалла.

4. Возможны двенадцать вариантов брэгговской дифракции двухцветного излучения на одной акустической волне, которые удобно разбить на три группы по четыре варианта в каждой в соответствии с типом используемой в них АО дифракции. Угловые и частотные характеристики видов дифракции, базирующихся на применении анизотропного АО взаимодействия, могут быть определены только численными методами.

5. АО дифракция в гиротропном кристалле в сочетании со свойством зеркальной поверхности менять поляризацию света при отражении позволяет управлять произвольно поляризованным оптическим излучением в широком интервале акустических частот (например, для длины волны излучения I мкм интервал частот от 5 до 50 МГц). В сочетании с двумя зеркальными поверхностями

данный метод позволяет формировать дифрагированное произвольно поляризованное многоцветное оптическое излучение в одном направлении.

АПРОБАЦИЯ РАБОТЫ

Основные материалы диссертации опубликованы в работах CAI-A47], список которых приведен в конце диссертации, а также докладывались на следующих Международных и Всесоюзных конференциях, встречах, симпозиумах и совещаниях: на Всесоюзной конференции "Волоконно-оптические системы передачи" С г. Донецк, 1987), на IV Международной конференции "Acoustooptica-89 " (г. Варна, 1989), на Международном Симпозиуме по физической акустике (г. Кортрийк, Бельгия, 1990), на школе - семинаре по акустооптике (Ленинград, 1990), на XV-Всесоюзной конференции "Акустозлектроника и физическая акустика твердого тела" (г. Ленинград, 1991), на п -Научно-технической конференции "Оптические сети связи" (г. Владимир, 1991), на 3-м Всесоюзном совещании "Применение халькогенидных стеклообразных полупроводников в оптозлектронике" (г. Кишинев, Ï99I), на Научном семинаре "Датчики-92" (г. Каунас, 1992), на Международной конференции "Photonic Switching" (г. Минск, 1992), на Международной конференции "ISF0C-93" (г. Санкт-Петербург, 1993), на Международной конференции "Optical Information Processing " (г.Санкт-Петербург, 1993), на Международной конференции "ISSWAS-94" (г. Санкт-Петербург, 1994), на Ш -Международной Научно-технической конференции "Оптические методы исследования потоков" (г. Москва, 1995), на 2-й Европейской встрече акусто-ОПТИЧесКОГО клуба "Advances in Aco-usto-Optics "АА-0 97" " ( г.Санкт-Петербург, 1997).

Кроме того работы, входящие в диссертацию, докладывались и

обсуждались на семинарах ИРЭ РАН, в Университете г. Хельсинки (Финляндия), в Университете г. Брюссель (Бельгия) и некоторых других семинарах и совещаниях.

Достоверность результатов. изложенных в диссертации, гарантирована использованием апробированных экспериментальных методик, тщательностью выполненных исследований, согласием результатов измерений с существующими теоретическими моделями, достижением практической цели - созданием действующих макетов конкретных устройств для расщепления оптического излучения, АО элементов управления двухцветным излучением, АО мультиплексоров и коммутаторов 2x2.

Личный вклад автора заключается в выборе направления исследований, в формулировке и постановке задач, в проведении теоретических исследований и расчетов, в разработке и изготовлении экспериментальных образцов и измерительных установок, в отработке методики измерений, непосредственном участии в проведении измерений, в обработке и интерпретации полученных результатов. Экспериментальные исследования выполнены исключительно автором, в теоретической части работы 10 % исследований проведено совместно с другими исследователями, остальная часть работы выполнена автором.

2. ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ СВЕТА С УПРУГИМИ КОЛЕБАНИЯМИ В КРИСТАЛЛАХ.

ОСНОВЫ ТЕОРИИ

2.1 Акустооптический (АО) эффект. Особенности акустооптического взаимодействия в изотропных и анизотропных средах.

В настоящем Разделе излагаются общие принципы АО взаимодействия в твердых телах,основанные на классических работах С2-73.

Оптические свойства невозмущенного кристалла описываются его оптической индикатрисой - характеристической поверхностью тензора диэлектрической непроницаемости т> С 86-89]

г 1) г = 1, или т)1кх? к= 1 ' (2.1)

здесь г- - радиус-вектор, х.- его компоненты в выбранной системе координат. Деформация кристалла приводит к изменению оптической индикатрисы. Согласно теории Поккельса [89] эти изменения могут быть записаны как

Д = Рци8*!. (2-2)

где рцы - безразмерные компоненты фотоупругого тензора четвертого ранга; компоненты тензора деформации. Или в

матричной форме

Изменение оптических свойств среды под действием упругих деформаций называется упругооптическим или акустооптическим эффектом. Последнее определение чаще относят к случаю, когда деформация вызвана распространяющейся акустической волной, как правило высокочастотной.

Обобщенная теория акустооптической (АО) дифракции базируется на понятии параметрического взаимодействия С73. В рамках этой теории АО эффект описывается соотношениями, устанавливаемыми между нелинейным вектором поляризации среды

у л

Р НЛ и деформацией 8. Если для линейного оптического процесса

оптические свойства среды описываются выражением вида р =

= ©0 х к, где Р - вектор линейной поляризации кристалла; „22 £ 2

ео = 8,85 ю к/ Ни - электрическая постоянная; х - тензор линейной диэлектричесской восприимчивости: х = е - 1, где е -тензор диэлектрической проницаемости среды; е - напряженность электрического поля; и вектор электрической индукции В равен Б = еоЕ + Р, то для нелинейного оптического процесса, к которым относится и АО взаимодействие, необходимо использовать более общее определение Г) в форме

В = © Е + ¡Р , (2.4)

где ер представляет собой суммарный вектор поляризации, состоящий из линейного и нелинейного членов: р = р ■ + т

Вектор нелинейной поляризации в компонентной форме равен [73

Р1НЛ) = 8о *и*18К1В1 = 8С А Х^ В4. (2.5)

Отметим полезные соотношения для тензора линейной диэлектрической восприимчивости:

*иы= " е1тРшпк18п5 = ' 81ш8]п Р«тк1 1 (2'6)

Ах.. = а 8.3 = -8.т д 1Г)тп8^ = хик18кг (2'7)

Здесь 8. - компоненты тензора диэлектрической проницаемости; А и А ец - приращения тензоров диэлектрической восприимчивости и диэлектрической проницаемости, соответственно, возникающие под действием деформации 8Ы.

Таким образом, (2.4) можно записать в виде

Е> = 8 8Е + Р(шг). (2.8)

о

Будем полагать, что в материале, где распространяются оптические и акустические волны, отсутствуют свободные заряды и токи, среда является оптически прозрачной и неферромагнитной (в = н-0х н). Тогда уравнения Максвелла могут быть записаны в виде [2,6,73

âb „ * d>H l „ *

- v h : - —— v e

<?t " dt u

(2.9)

V D = О ; 7H = 0 ;

Здесь d и в - векторы электрической и магнитной индукции, соответственно; ко= 4тт Ю-7 н/А2 - магнитная постоянная; Е и н - векторы напряженности электрического и магнитного полей, соответственно. Из первых двух уравнений нетрудно получить уравнение, связывающее D и Е:

£

= _ 7 х {■ Ух В) . (2.10)

Используя соотношение v х (vx Е) = Ч од - и

учитывая, что v е = о, подставим (2.8) в (2.10):

v2 е - -Ц- e &Z Eg = - а2Р Снд) . (2. II)

С 5 t Се д t

о

Это- фундаментальное уравнение параметрического взаимодействия.

Теперь получим уравнения связанных волн, описывающих АО

взаимодействие. В рамках параметрического взаимодействия АО

дифракция интерпретируется следующим образом С73: падающая

оптическая и акустическая волны связаны в среде через АО

эффект, генерируя при этом волны поляризации, каждую со своей

частотой. Каждая волна поляризации описывается некоторым

"V

нелинейным вектором поляризации р1нл;, причем пространственные и временные характеристики этого вектора имеют форму волны.

Циклические частоты и волновые векторы этих волн даются выражениями:

а = (ù + m fi , m о

k = k + ш К , m о

(2.12)

где со и ко - циклическая частота и волновой вектор падающей оптической волны; О и к - то же для акустической волны; ю = = ± 1; ± 2; и т.д. Акустические фононы и фотоны поляризации имеют 'энергию и импульс, определяемые как и для фотонов света, т.е. ñ сй0 и Ь- kQ. Выражения (2,12) можно интерпретировать как правила обмена, энергией и импульсом между фотонами падающего света и ttm* акустическими фононами в среде. Волны поляризации в свою очередь стимулируют появление других порядков дифракции, Суммарное электрическое поле, включающее падающий свет и все дифрагированные порядки, может быть представлено в виде [7]

too ,

E(r,t) = £ é^ ' Еш (z) exp [iíco^t - kmr)] , (2.13)

m - -- o o

где - единичный вектор в направлении электрического поля

пха" - го порядка дифракции. Здесь сделано предположение, что как исходное, так и дифрагированные оптические излучения распространяются вблизи направления OZ, т.е. амплитуды всех лучей зависят только от координаты Z. Индекс "i" имеет два значения (I и 2), описывающие две возможные поляризации света, распространяющегося в анизотропной среде. Далее, для простоты будем рассматривать АО дифракцию на акустической плоской волне вида

S(г*,t) = s S sin (Ot, - Кг) = о

= — s S {exp[i(ilt - Кг)] - exp[-iíQt - Кг)]}, (2.14) .

2i °

здесь s - единичный тензор деформации; S - ее амплитуда. Тогда, вектор нелинейной поляризации Pv HJb нетрудно найти согласно (2,5) с использованием (2.13) и (2.14):

-> , ^ g +оо / -> ч

PtH3b = —— Е Ах eC1)r S Е С z) - А % е'1' SE Az)\ «

, ы i m-í m-I m+1 m+í

2l m-~oov '

(2.15)

* ex.p Г i (со t - k r-)l ,

m ra

Здесь á x -тензор акустически наведенной восприимчивости (2.7).

Подставим (2.13) и (2.15) в (2.11) и умножим обе части уравнения на вектор Используя ортонормированность векторов и приравнивая коэффициенты при равных экспоненциальных множителях, получаем систему дифференциальных уравнений первого порядка

21к1 гШт(г) + (к!" + к!*) --v п! 0)! Е^(2) =

(2.16)

mz , ш mz m _2 т ш m

dz С

г

05

С X s Е (а) - ¥ . S Е (z) ].

ai in —X m+1 m+1

2i c2

При выводе (2.16) пренебрегалось членами d2E(z)/dz2 (приближение медленно меняющихся амплитуд). В (2.16)

(9 Т7)

x - е д у е = е а ¥ е .

m m л ш-l m-1 " л ш*

Полагается, что векторы е^15 всегда описывают собственные

_ п с 1) -» ( Ъ

моды, тогда Се] ет равно произведению ет на соответствующее

собственное значение е = г^ матрицы Се]. Величина волнового

вектора света при этом равна

п. <й 2тт v = = -» . {2Л8)

с а

О

t

Разделив обе части уравнения (2.16) на 2ikmz, получаем

'2 2 , ч (к - k ) Е (z)

dEm (Z) ^ 4 т_m m 4 х __

dz 2к '

mz (2.19)

2

СО

1 US Е fz) - y S Е iz)3.

„2 . . лю т~ I т+1 га+Х

С 4 к «12

Для дальнейшего удобно записать уравнение связанных волн (2.19)

с учетом вектора расстройки. Для этого отметим, что величина / *

вектора кж, равная кш = ко+ тК, в общем случае не равна кт = = 2гтш/х0 падающего света. Определим рассогласование импульса

выражением:

А к = к' - к ' = к + тК - к . (2.20)

т т т о т

Тогда (2.19) можно записать в форме

^ (2.21) 1 А к Е (г) = —* ? С х Б Е (к) - % 8 Е (г)].

, т ш л т ю-1 4 ' лт+ 1 т+ 1 4 '

дя С 4 к

Полезна еще одна форма записи уравнений связанных мод - через эффективный акустооптический коэффициент. Для этого замечаем, что

(т) (т- П 2 2 (т)^ _ с т - 1 ) 2 2 _

X - е» Хд^итЬ,,©, = -п п. ,е. Р. .,,8. .е. = - п п Р;

Заключение диссертации по теме «Физика полупроводников», Котов, Владимир Михайлович

8.6. Основные результаты раздела.

1. На основе брзгговского расщепления исследованы режимы АО пространственного мультиплексирования (мультиплексоры 1x5) монохроматического излучения и режимы разделения двухцветного излучения на четыре луча (две зондирующие пары) для задач ЛДА. Высокая эффективность пространственного АО расщепления подтверждена экспериментально.

2. Теоретически и экспериментально исследована дифракция двух оптических лучей на двух акустических пучках в режиме двухлучевой брзгговской дифракции. Выявлены три вида АО переключения: с использованием только анизотропной дифракции; с использованием как анизотропной, так и изотропной; и с использованием только изотропной дифракции. Рассмотрены достоинства и недостатки каждого из них.

3. Предложены пленарные варианты переключателей 2x2, являющиеся наиболее перспективными для использования во многих оптических системах (системах BOJIO, ЛДА, волоконных гироскопах и т.д.).

4. Теоретически и экспериментально исследованы коммутаторы 2x2, переключающие излучение с разными длинами волн. Найдены режимы коммутации, обеспечивающие переключение произвольных оптических лучей, оценены параметры таких коммутаторов.

5. Предложены и исследованы режимы планарной коммутации 2x2 лучей с разными длинами волн, разработана методика определения параметров таких коммутаторов на базе одноосных кристаллов и кристаллов, обладающих гиротропией.

6. Предложены варианты волоконно-оптических гироскопов с использованием поляризационных расщепителей. Выявлены несомненные преимущества предложенных вариантов в сравнении с хорошо известными, в которых используются АО ячейки.

7. Исследованы функциональные возможности АО коммутаторов 2x2 в составе волоконно-оптического гироскопа. Показано, что коммутатор позволяет управлять соотношением интенсивностей оптических лучей С режим управляемого делителя оптического излучения); использовать "нулевой" метод; корректировать дрейф нуля; модулировать сигнал, поступающий на фотоприемник; обеспечивать частотную "развязку" лазерного источника и оптического излучения, распространяющегося по волоконному контуру, пропускать два разных излучения через один и тот же контур, т.е. получать два независимых сигнала Саньяка.

9. 3 А К Л ЮЧЕН И Е

В работе проведено теоретическое и экспериментальное исследование АО брэгговской дифракции многокомпонентного оптического излучения на одной и двух акустических волнах. При этом получены следующие основные результаты:

1. Сформулирована задача акустооптической (АО) дифракции многокомпонентного оптического излучения на одной акустической волне в линейном приближении (т.е. в случае, когда оптические волны с разными частотами не взаимодействуют друг с другом). Получена система дифференциальных уравнений, описывающая такую дифракцию. В приближении плоских оптических и акустических волн развита методика расчета угловых и частотных характеристик дифракции многокомпонентного оптического излучения на одной акустической волне. Показана принципиальная возможность реализации строгого брзгговского синхронизма шести различных оптических лучей с одной акустической волной, при этом четыре луча претерпевают анизотропную дифракцию, два - изотропную. Выявлена невозможность такой дифракции в изотропной среде.

2. Исследована АО дифракция многоцветного оптического излучения на одной акустической волне с расстройкой брзгговского синхронизма. Показано, что только такой режим дифракции позволяет управлять оптическим излучением с широким непрерывным спектром. Найден режим, обеспечивающий высокоэффективную ( — 85 Я») дифракцию максимально широкой полосы длин волн оптического излучения (0.5 * 0.73 и®) при использовании наиболее перспективного на сегодняшний день монокристалла Те02 в качестве материала АО ячейки* Теоретически и экспериментально ^показано, что наилучшим режимом для управления шестицветным излучением Аг-лазера, генерирующего в сине-зеленой области спектра (0.45 + 0.515 цпО с использованием монокристалла Те02 является АО дифракция на поперечной акустической волне с частотой ■£ = 90 МГц, распространяющейся в плоскости С110], С0013 под углом 1.2° к направлению С110].

3. Найден режим брэгговского поляризационного расщепления монохроматического излучения в одноосных кристаллах,допускающий аналитическое решение. Режим реализуется при ориентации оптической грани и акустической волны ортогонально оптической оси кристалла. Показано, что расщепление может быть получено только в случаях, когда плоскость дифракции наклонена на угол а * 0° к оптической оси кристалла. Результаты расчета экспериментально подтверждены на примере расщепления в ыыьоз.

4. Решена общая задача брэгговского расщепления двухцветного излучения в одноосных кристаллах. Предложено классифицировать варианты, допускающие АО дифракцию двухцветного излучения с произвольными длинами волн на одном звуке, по типу дифракции, которую претерпевает каждая из компонент двухцветного излучения. Исследованы особенности каждого варианта дифракции. Выявлено, что в общем виде задача определения параметров расщепления может быть решена только численно. Найдены режимы расщепления, допускающие аналитическое решение.

5. Экспериментально получены режимы брэгговского расщепления на основе монокристалла Те02 , когда поляризации входных лучей совпадают между собой. Показано, что парателлурит на сегодняшний день является наилучшим для расщепления двухцветного излучения в диапазоне длин волн 0.4 + 1.0 и®. Исследованы особенности расщепления при распространении излучения вблизи и вдали от оптической оси кристалла. В частности, исследованные варианты в совокупности перекрывают частотный диапазон от 15 до 230 МГц для расщепления двух самых ярких линий Аг-лазера (0.488 и 0.5145 ит), обеспечивая эффективность дифракции в рабочих порядках не менее 80 %. Предложенные оптические схемы нашли непосредственное применение в системах ЛДА.

6. Обнаружена возможность коллинеарного взаимодействия двухцветного излучения с произвольными длинами волн с одной акустической волной в двуосных кристаллах. Это взаимодействие обусловлено зависимостью угла между оптическими осями двуосного кристалла от длины волны света, причем чем сильнее эта зависимость, тем на более высоких частотах звука реализуется коллинеарная дифракция двухцветного излучения.

7. Исследовано искажение формы гауссового пучка, обусловленное двумя одновременно действующими факторами, присутствующими практически всегда: преломлением света на границе "воздух-среда" и переносом углового спектра оптического пучка при АО взаимодействии. Эти искажения могут достигать 20 %, что в ряде случаев значительно выше других видов искажений, обусловленных АО взаимодействием. Для уменьшения этого вида искажений необходимо уменьшать угол падения света на кристалл, а так же угол падения дифрагированного излучения на выходную грань кристалла. В идеале оптические грани должны быть не параллельными друг другу, а составлять угол ф ^ х / 2Л, где Л и х - длины волн звука и света в среде. Для случаев дифракции, когда оптическое излучение падает на грань кристалла под большими углами, предложено скомпенсировать искажения дополнительной призмой. Теоретически и экспериментально показано, что для практически полного устранения искажений, вносимых АО элементом на базе Те02, вполне достаточно использования одной стеклянной призмы с углом при вершине 60°.

8. Предложен и исследован новый метод АО управления произвольно поляризованным оптическим излучением, основанный на двойном прохождении луча через АО ячейку, выполненную на базе гиротропного материала, и на свойствах зеркальной поверхности менять поляризацию света при его отражении. Показано, что такую модуляцию можно осуществить путем использования как изотропной, так и анизотропной дифракции. Найден новый способ вывода произвольно поляризованного излучения из полости лазерного резонатора посредством использования вышеназванного метода и дополнительного зеркала.

9. Исследована эффективность поляризационно-независимой дифракции и пределы применимости одноосных гиротропных кристаллов для управления произвольно-поляризованным излучением. Показано, что АО ячейка, выполненная на базе Те02, позволяет модулировать излучение с х = 1.06 н-т в диапазоне частот 5*90 МГц, а излучение с х = 0.4 цт - в диапазоне 40 * 450 МГц. Экспериментально исследованная модуляция произвольно-поляризованного излучения Не-Ые лазера показала высокую эффективность дифракции (до 90 %) на частоте звука 35 МГц, распространяющегося в Те02 вдоль направления С ПОЗ с направлением сдвига вдоль С ПОЗ.

10. Теоретически и экспериментально исследована поляризационно-независимая АО дифракция двухцветного и многоцветного оптических излучений, основанная на обеспечении строгого брзгговского синхронизма двух наиболее ярких линий многоцветного излучения и одной акустической волны. Исследованы два режима дифракции многоцветного излучения Аг-лазера, распространяющегося в Те02, на акустической волне с частотами 60 и 90 МГц. Показана перспективность использования второго режима, который позволяет выводить все многокомпонентное дифрагированное излучение из полости лазерного резонатора посредством использования дополнительных призм и одного зеркала. Экспериментально получена эффективность вывода шестицветного излучения Аг-лаэера 70 % по отношению к внутриреэонаторному излучению при использовании монокристалла Те02 в качестве АО среды.

11. Предложены и исследованы режимы АО пространственного мультиплексирования (мультиплексоры 1x5) монохроматического излучения и режимы разделения двухцветного излучения на четыре луча (две зондирующие пары) для задач ЛДА, основанные на АО взаимодействии оптического луча с двумя акустическими волнами в режиме брзгговского расщепления.

12. Теоретически и экспериментально исследована дифракция двух оптических лучей с разными длинами волн на двух акустических пучках в режиме двухлучевой брзгговской дифракции. Выявлены три вида АО переключения: с использованием только анизотропной дифракции; с использованием как анизотропной, так и изотропной; и с использованием только изотропной дифракции. Рассмотрены достоинства и недостатки каждого из них. Предложены планарные варианты переключателей 2x2, являющиеся перспективными для многих оптических систем (систем ВОЛС, волоконных гироскопов и т.д.). Теоретически и экспериментально исследованы коммутаторы 2x2, переключающие излучения с разными длинами волн. Найдены режимы коммутации, обеспечивающие переключение произвольных оптических лучей, оценены параметры таких коммутаторов. Предложены варианты волоконно-оптических гироскопов с использованием поляризационных расщепителей и коммутаторов 2x2, обсуждены их достоинства и недостатки.

Проведенные исследования определяют новое научное направление, сформулированное во Введении к работе.

В заключение выражаю свою глубокую благодарность своему первому руководителю и наставнику - академику Ю. В. Гуляеву за постоянный интерес к работе, большую научную и моральную поддержку, веру в мои силы.

Выражаю свою искреннюю благодарность зав. лабораторией 277 проф. Шкердину Г.Н., плодотворное научное сотрудничество с которым позволили успешно решить ряд проблем, изложенных в работе, а его товарищеское расположение и созданный им здоровый климат в лаборатории предопределили успешное завершение диссертации.

Выражаю свою благодарность всем научным сотрудникам и инженерам ИРЗ РАН, с многими из которых меня объединяет сотрудничество уже более 20 лет и без творческого участия которых настоящая работа просто не была бы выполнена.

Считаю своим долгом выразить особую благодарность своей жене Котовой В.Н., чье терпение, внимание и постоянная помощь (все рисунки в диссертации выполнены ее рукой) помогли преодолеть многие жизненные трудности.

Список литературы диссертационного исследования доктор физико-математических наук Котов, Владимир Михайлович, 1998 год

ЛИТЕРАТУРА

1. Pankai К. Das. Optical signal processing: Fundamentals.

- Springer - Verlag. - Berlin, Heidelberg.1991. - 483 p.

2. Гуляев Ю.В., Проклов В.В., Шкердин Г.Н. Дифракция света на звуке в твердых телах// УФН.-1978. - Т.124, No I.- C.6I-III.

3. Кулаков С.В. Акустооптические устройства спектрального и корреляционного анализа сигналов. - Л.: Наука,1978. -144 с.

4. Магдич Л.Н., Молчанов В.Я. Акустооптические устройства и их применение. - М.: Сов. Радио, 1978. - III с.

5. Яковкин И.В., Петров Д.В. Дифракция света на акустических поверхностных волнах. - Новосибирск: Наука, 1979. - 182 с.

в. Балакший В.И., Парыгин В.Н., Чирков Л.1. Физические основы акустооптики. - М.: Радио и Связь, 1985. - 280 с.

7. Xu J., and Stroud R. Acousto-Optic Devices:Principles,Design and Applications. - John Wiley and Sons, Inc.- 1992.- 652 p.

8. Van Den Abeele K., Breazeale M.A., Leroy O., Na J.K. Strong interaction of arbitrary fields of sound and light: Application to higher-order Bragg imaging.// J.Appl.Phys.

- 1994.- V.75, No 1. - P. 84-95.

9. Коrpel A. Acousto-Optics. - Marcel Dekker, Inc.- New York and Basel, 1988. - 238 p.

10. Alippi A., Shkerdin G., Bettucci A., Craciun F., Molinari E., and Petri A. Threshold lowering for subharmo-nic generation in Cantor-like composite structures// Physica A.- 1992.- V.191. - P. 540-544.

11. Нарамсимхамурти, Тамма Сатья. Фотоупругие и электро-

оптические свойства кристаллов. - М.: Мир, 1984. - 621 с.

12. Мустель Е.Р., Парыгин В.Н. Методы модуляции и сканирования света. - М.: Наука, 1970. - 295 с.

13. Alippi A., Palma A., Palmier i L., Socino G., and Verona 1. Polarization interferometry in acousto-optics// Appl.Phys. Lett. - 1978. - V.32, No 3. - P. 127-129.

14. Pape R. Dennis. Acousto-Optic Bragg Cell Devices//Spatial Light Modulator Technology. Materials, Devices and Applications/ Ed.by Uzi Efron.-Marcel Dekker,Inc.- New York, 1995.

- P. 415-442.

15. Pankai K. Das, Casimer M. DeCusatis. Acousto-Optic Signal Processing: Fundamentals and Applications. - Artech House, Inc. - 1991. - 473 p.

16. Maydan D. Acoustooptical Pulse Modulators//ISEE J.Quant. Electr. - 1970. - QE-6. - P. 15-24.

17. Coquin G.A., Griffin J.P., and Anderson L.K. Wide-Band Acousto-Opt ic deflectors Using Acoustic Beam Steering// IEEE Trans. Sonics and Ultrasonics. - 1970.- SU-17. - P. 34-40.

18. Alphonce G.A. Broadband Acoustooptic Deflectors. New Results// Appl.Opt. - 1975.- V.14. - P. 201-207.

19. Warner A.W., White D.L., and Bonner W.A. Acoustooptic Light Deflectors Using Optical Activity in Paratellurite// J.Appl. Phys.- 1972. - V.43. - P. 4489-4495.

20. Yano T., Kawabuchi M-, Fucumoto A., and Watanabe A.

Te02 Anisotropic Bragg Light Deflector Without Midband Degeneracy// Appl.Phys.Lett. - 1975. - V.26. - P. 689-691.

21. Chang I.C. Acoustooptic Devices and Applications// IEEE Trans., Sonics and Ultrasonics.- 1976. - SU-23. -P. 2-22.

22. Korpel A., Whitman R.L., and Odom M. Practical Considerations in Specifying an Acousto-Optic Deflector// Acoustic Surface Waves and Acousto-Optic Devices/ Ed. by T. Kallard.

- Optosonic Press, 1971. - P. 151-162.

23. Laser Recording and Information Handling Technology// Proc.

SPIE/ Ed. by Beiser. -1974. -V.53. - 412 p.

24* Korpel A., Adler R., Desmares P., and Watson W.A. A Television Display Using Acoustic Deflection and Modulation of Coherent Light// Appl.Opt.- 1966. - V.5. - P. 1667-1675.

25. Palermo C.J., Montgomery R., and Young E. Applications of Acousto-Optic to Laser Recording// Laser Recording and Information Handling Technology. Proc.SPIE. - 1974.- V.53.-P. 44-53.

26. Hrbek G., and Watson W. A High Speed Laser Alphanumeric Generator// Proc. of EOSD Conf1971 East.- 1971.-P.271-275.

27. Hecht D.L. Spectrum Analysis Using Acousto-Optic Devices// Proc.SPIE. Acousto-Optics. - 1976.- V.90.- SU-23.- P. 2-22.

28. Barnoski M.K., Chen B., Gerard H.M., and al. Design, Fabrication and Integration of Components for an Integrated Optic Spectrum Analyser// Proc.IEEE, Ultrasonic Symposium,1978.- P. 74-78.

29. Lee C.C. and Tsai C.S. An Acoustooptic Readout Scheme for Integrated Optic RF Spectrum Analyser// Proc.IEEE Ultrasonic Symposium, 1978. - P. 79-81.

30. Berg N.J. and Lee J.N. AcoustoOptic Signal Processing: Theory and Implementation.-Dekker,Inc.- New York, 1983.-320 p.

31. Special Issue on Acousto-Optic Signal Processing// Proc. IEEE. - 1981.- V.69. - P. 48-118.

32. Special Issue on Optical Computing// Proc. IEEE.-1984. -V.72.- P. 755-979.

33. Rhodes W.T. Acousto-optic signal processing: Convolution and Correlation// Proc.IEEE. - 1981. - V.69.- P. 65-79.

34. Sprague R.A. A Review of Acousto-Optic Signal Correlators// Proc.SPIE. - 1976.- V.90, Acoustooptics.- P. 136-147.

35. Molley A. Perry, Stalker K. Terry. Acousto-optic signal

processing for real-time image recognition //

Opt.Engineering.- 1990. - V.29, No 9. - P. 1073-1080.

36. Tang Qing, Jäger Erwin. Off-axis phase-only filter for pattern recognition // Opt.Engineering.-1990.-V.29,Ho 1,- P. 1421-1426.

37. Tjin Swee Chuan, Kilpatrick David, Johnson R.Peter. Evaluation of the two-fiber laser Doppler anemometer for in vivo blood flow measurements: experimental and flow simulation results// Opt.Engineering. - 1995.- V.34,No 2.- P. 460-469.

38. Anderson S. Christopher, Zari C. Michael. Design and characterization of a long time aperture acousto-optic delay line // Opt.Engineering.- 1995.- V.34,No 1.- P. 7-14.

39. Harris S.E. and Wallace R.W. Acousto-Optic Tunable Filter// J. Opt.Soc.Am. - 1969. -V.59. -P. 744-747.

40. Yano T. and Watanabe A. New noncollinear acousto-optic tunable filter using birefringence in paratellurite // Appl.Phys.Lett. - 1974. V.24. - P. 256-258.

41. Maydan D. Micromaching and Image Recording on Thin Films by Laser Beams // Bell Sys.Tech.J.-1971.- V.50. - P.1761-1789.

42. Stephens W.E., Huang P.C., Banwell T.C., Reith L.A., Cheng S.S. Demonstration of a photonic space swich utilizing acousto-optic elements // Opt.Engineering. - 1990.-

V.29,No 3.- P. 183-190.

43. Optical Fiber Rotation Sensing / Ed.by William К.Burns. - Academic Press,Inc. - London,1994. - 390 p.

44. Brillouin L. Diffraction de la Lumiere et des rays X // Ann.Phys, Paris. - 1922.- V.17. - P. 88-122.

45. Манделыптамм Л. И. К вопросу о рассеянии света неоднородной средой // Журнал Русского Физико-Хнмического Общества, ч. физ. -1926. - Т. 58. - 0. 381-386.

46. Debye P. , Sears F.W. On th© scattering of light by supersonic waves // Proc.Nat.Ac.Sci.(USA).- 1932. -V.18. - P. 409-414.

47. Lucas E., Biquard P.J. Propriétés optiques des milieux solides et liquedes sounics aux fibrations élastiques ultra sonores // J.Phys.et Radium.-1932. - V.3. - P. 464-477.

48. Debye P. Zerstreung fon Licht durch Schallwellen // Phys. Zeitschrift. -1932. - V.33. - P. 849-863.

49. Brillouin L. La diffraction de la lumiere par des ultrasons // - Paris: Hermann. - 1933.- P. 59-70.

50. Raman C.V., Nagendra Nath N.S. The diffraction of light by high frequency sound waves. Part I. // Proc.Ind.Acad.Sci.

- 1935. - V.1A. - P. 406-412.

51. Raman C.V., Nagendra Nath N.S. The diffraction of light by sound waves of high frequency. Part II.//Proc.Ind.Acad.Sci. -1935.- V.2A. - P. 413-420.

52. Raman C.V., Nagendra Nath N.S. The diffraction of light by high frequency sound waves. Part III. // Proc.Ind.Acad.Sci. -1936. - V.3A. - P. 75-84.

53. Raman C.V., Nagendra Nath N.S. The diffraction of light by high frequency sound waves. Part IV. // Proc.Ind.Acad.Sci. -1936. - V.ЗА. - P. 119-125.

54. Raman C.V., Nagendra Nath N.S. The diffraction «f light by high frequency sound waves. Part V. .-// Pcoc.Ind.Acad.Sci. -1936. - V.3A. - P. 459-465.

, 55. РытовМ. (И*йфракции света на звуке // ЖЭТФ. - 1935.- Т. 5.

- С. 843-856.

56. Рытов C.N. Дифракция света на ультразвуковых волнах // Изв. ; АН СССР., сер.фиэ. - 1937. - No 2. - С. 223-259.

57. Willard G.W. Criteria for normal and abnormal ultrasonic

light diffraction effects // J.Acoust.Soc.Am.-1949. -V.21.

- P. 101-108.

58. Klein W.R., Cook B.D. Unified approach to ultrasonic light diffraction // IEEE Trans, on Sonics and Ultrasonics.-1967. - V.SU-14. - P. 123-134.

59. Extermann R., et Wannier G. Theorie de la diffraction de la lumiere par leg ultrasons // Helv.Phys.Acta. - 1936. -V.9.- P. 520-532.

60. Bhatia А.В., Noble W.J. Diffraction of light by ultrasonic waves // Proc.Roy.Soc.(London).-1953.- V.220A. -P. 356-385.

61. Hope L.L. Brillouin scattering in birefringent media // Phys.Rev. - 1968. - V.166. - P. 883-892.

62. Шкердин Г.H. Вопросы теории резонансных и нелинейных акустооптических явлений в твердых телах: Дис. ...д-ра фиэ.-мат. наук. - М., 1982. - 344 с.

63. Ребрин Ю.К. Управление оптическим лучом в пространстве.

- М.: Сов. Радио, 1977. - 336 с.

64. Nelson D.E., Lax M. New symmetry for acoustooptic scattering // Phys.Rev.Lett. - 1970.- V.24. - P. 379-380.

65. Lee H. Polarization-independent acoustooptic light modulation with large angular aperture // Appl.Opt.- 1988. -

V.27,No 5.- P. 815-817.

66. Gazalet M.G., Waxin G., Rouvaen J.H.,Torguet R., and

Bridoux E. Independent acoustooptic modulation of the two wavelengths of a bichromatic light beam // Appl.Opt. -1984. - V.23,No 5.- P. 674-681.

67. Gazalet M.G.„Bruneel C.,Torguet R.,Thomin G.,and Nongaillard B. Bichromatic nondispersive acoustooptic deflector // Appl.Opt.- 1984.- V.23,No 13. - P. 2192-2197.

68. Maydan D. Fast modulator for extraction of internal laser

power // J.Appl.Phys. - 1970.- V.41,No 4. - P. 1552-1559.

69. Епихин В. If. , Виэен Ф. Л., Пальцев Л. Л. Акустооптическая фильтрация излучения с произвольной поляризацией // ЖТФ. -1987. - V.57, No Ю. - С. I9I0-I9I7.

70. Епихин В.М., Визен Ф.Л. Расширение спектрального диапазона неколлинеарного АО фильтра // ЖГФ.-1990.- V.60, No 9.- С. 169-173.

71. Епихин В.М., Виэен Ф.Л. Двухканальный акустооптический фильтр с новыми функциональными возможностями // Опт. и Спектр.- 1994. - Т.76,No 4.- С. 697-698.

72. Proklov V.V., Bashlakov A.I., Birjukov V.A. Architectures for space wavelengths photonic switching using collinear guided wave acoustooptic // Opt.Computing Proc. of Int.Conf / Heriot- Watt University. - Edinburgh,UK.- 22-25 Aug., 1994. - P. 629-632.

73. Ринкевичус B.C. Лазерная анемометрия.- M.: Энергия, 1978.-159 с.

74. Коронкевич В.П., Соболев B.C., Дубнищев Ю.Н. Лазерная интерферометрия. - Новосибирск, 1983. - 214 с.

75. Антонов С.Н., Литвинов В.М., Проклов В.В. и др. Лазерный доплеровский измеритель скорости/ А. с. I00752I. Приоритет 21.04.81. Бй No 26, 1992.

76. Антонов С.Н., Котов В.М., Сотников В.Н., Тимофеев А.С. Акустооптические поляризационные расщепители для лазерных допплеровских анемометров // Препринт ИРЭ AHCCCP.-I990.-

- No 20(549).- 31 с.

77. Антонов С.Н., Котов В.М., Сотников В.Н. Брэгговские поляризационные расщепители света на основе ТеОг // 1ТФ.-

- 1991. - v.61, No I. - С. 168-173.

78. Andonovic I. and Uttamchandani D. Principles of Modern

Optical Systems. - Artech House, Inc. - 1989. - 608 p.

79. Optical Fiber Sensors: Principles and Components / Ed. by J.Dakin and B.Culshaw. V.l.-Artech House,Inc.-1988.-317 p.

80. Optical Fiber Sensors: Systems and Applications /Ed. by

B.Culshaw and J.Dakin. V.2.-Artech House,Inc.-1989.-799 p.

81. Culshaw B. Optical fiber sensing and signal processing.

- Peter Peregrinus, Ltd. - 1984. - 221 p.

82. Yasui T. and Uemura A. Present and Future of Photonic Switching / OSA Proc.- March 15-17,1993.- V.16.-Palm Springs, California.- P. 168-172.

83. Hecht D.L. Multifrequency Acoustooptic Diffraction // IEEE.

- 1977.- V.SU-24, No 1. - P. 7-18.

84. Kogelnik H. Coupled wave theory for thick hologram gratings // Bell Syst.Tech.J. - 1969. - V.48. - P. 2909-2949.

85. Харченко B.C., Лысенко И.В., Мельников В.А. Оценка и обеспечение живучести информационно-вычислительных и управляющих систем технических комплексов критического использования // Зарубежная радиоэлектроника.-1996.- No I.-

C. 64-80.

86. Борн М., Вольф Э. Основы оптики. - М.: Наука, 1973. - 719 с.

87. Вай Дж. Физические свойства кристаллов. -М.:Мир,1967.-385 с.

88. Сиротин Ю.И., Шаскольская М.П. Основы кристаллофизики.

- М.: Наука, 1979. - 640 с.

89. Дьелесан Э., Руайе Д. Упругие волны в твердых телах. - М.: Наука, 1982. - 424 с.

90. Леманов В.В., Шакин О.В. Рассеяние света на упругих волнах в одноосных кристаллах // ФТТ. - 1972.- Т.14, No I.- С. 229-236.

91. Писаревский Ю.В., Сильвестрова И.М. Рассеяние света на упругих волнах в оптически двуосных кристаллах //

; Кристаллография. - Ш6. - Т. 18, No 5. - С. ЮОЗ-ЖЗ.

92. Балакший В.И., Волошинов В.В., Парнгин В.Н. Акустическое сканирование света в анизотропной среде // Радиотехника и Электроника. - 1971. - Т.16, No II.- С. 2226-2229.

93. Dixon R.W. Acoustic diffraction of light in anisotropic media // IEEE J. - 1967.-V.QE-3, No 2. - P. 85-93.

94. Волошинов В.В., Парнгин В.H., Чирков Л.Е. Некоторые особенности анизотропной дифракции Брэгга // Вест.Моск.Ун-та., Сер.З, физ., астр. - 1976.-Т.17, No 3. - С. 305-312.

95. Раковский В.Ю., Щербаков А.С. Многофононное брэгговское рассеяние света на упругих волнах// ЖТФ.-1990.-Т.60, В.7.-G.I07-II3.

96. Балакший В.И., Зотов Е.И., Парнгин В.Н. Анизотропная дифракция света в среде с искусственной анизотропией // Квант, эл-ка. - 1976. - Т.3, No 10. - С. 2187-2204.

97. Красильников В.А., Крылов В.В. Введение в физическую акустику. - М: Наука, 1984. - 400 с.

* 98. Котов В.М. Дифракция двухцветного излучения на одной акустической волне в одноосных кристаллах // ЖТФ. - 1996. -Т. 66, В. 5.- С. 99-107.

99. Акустические кристаллы / Под ред. М. П. Шаскольской. -М. : Наука, 1982. - 632 с.

100. Uchida N., Ohmaehi Y. Elastic and Photoelastic Properties of TeOg single crystal // J.Appl.Phys. - 1969.- V.40,

No 12. - P. 4692-4695.

101. Uchida N. Optical properties of single-crystal paratellu-rite (TeO.) // Phys.Rev.-1971.- V.4,No 10.- P. 3736-3745.

102. Ohmachi Y., Uchida N., Niizeki N. Acoustic wave propagation in Te02 single crystal // J.Acoust.S.of Am.-1972. -V.51, No 1(2).- P. 164-168.

103. Sapriel J. Cinnabar (a-HgS), a promising acousto-optical material // Appl.Phys.Lett.-1971.- V.19, No 12.

- P. 533-535.

104. Сильвестрова И.M.,Кузнецов В.À., Моисеева H.A., Ефремова Е.П., Пираревекий KLB- Пьезоэлектрические и

#^кустическиегсвойства кристаллов киновари // ФТТ. - 1986. -

- Т. 28, No I.- С. 180-187.

105. Киэель В.А., Бурков В.И. Гиротропия кристаллов. - М.: Наука, 1980. - 304 с.

* 106. Котов В.М. 0 дифракции света на ультразвуке в одноосных

гиротропных кристаллах // Ш*Ф. - 1993. - Т. 63, No 2. - С. 167-170.

* 107. Котов В.М. Двухцветное брзгговское расщепление Ar-лазера

// Опт.и Спектр.- 1993.- Т.74,В.2.- С. 386-391.

* 108. Kotov V.M., Shkerdin G.N. Two-coloured Bragg Splitting //

SPIE. - 1992. - V.1807. - P. 500-505.

109. Карплюк К.С., Левченко Е.Г. 0 влиянии гиротропии на параметры акустооптического взаимодействия в парателлурите // Опт. и Спектр. - 1990. - Т.68, В.6. - С. 1340-1343.

110. Бронштейн И.Н., Семендяев К.А. Справочник по математике. -М. : Наука, 1964. - 608 с.

111. Акимов C.B., Горбенко В.М., Савченко В.В. Акустооптическое взаимодействие в монокристаллах парателлурита на продольной волне с перебросом поляризации // Письма в ЖЗТФ. -1989. - Т.51,В. I. - С. 22-24.

112. Справочник по лазерам / Под ред. A.M. Прохорова.- М.: Сов. радио, 1978. - T.I. -

113. Карлов Н.В. Лекции по квантовой электронике. - М.: Наука, 1988. - 336 с.

* 114. Котов В.М. Акустооитическая модуляция многокомпонентного

излучения Ar-лазера // Квант.эл-ка. - 1995.- Т.22, No 6.

- С. 579-502.

* 115. Котов В.М. Поляризационно-независимая модуляция лазерного

излучения с помощью акустооптичеокого взаимодействия // Квант, эл-ка. - 1994. - Т.21, No 10. - С. 937-940.

116. Lee Н. Acoustooptic light modulation with large bandwidth and angular aperture // IEEE Trans, on Ultrasonics Ferro-el. and Fr.Control. - 1987. - V.UEFC-34. - P. 485-489.

117. Богданов С.В., Сапожников В. К. Акустооптическое взаимодействие в оптически двуосных кристаллах // Автометрия. -1989.- No 5.- С. 3-10.

* 118. Котов В.М. Брэгговское поляризационное расщепление в

оптически одноосных кристаллах.//Автометрия. -1992.-No 3.

- С. 109-112.

.* 119. Котов В.М. Брэгговское поляризационное расщепление.// Письма в ЖГФ. - I99L- T.I7, В.9. - С. 12-15.

* 120 Котов В.М., Шкердин Г.Н. Акустооптические расщепители-

сдвигатели частоты для двухкоординатных лазерных анемометров// Акустический журнал.- 1994.- Т.40,В.2. - С.309-310. 121. Физические величины: Справочник/ А.П. Бабичев, Н.А. Бабушкина, A.M. Братковский и др.; Под ред. И.С. Григорьева, Е.З. Мейлихова. - М.: Энергоатомиздат, 1991. -1232 с.

* 122. Котов В.М., Шкердин Г.Н., Щукин Ю.М. Акустооптический

двухцветный расщепитель для ВОЛС.//Оптические сети связи: Тез. докл. II-Научн. -тех. Конф. - Владимир, 21-25 окт. 1991. - С.56-59.

.* 123. Котов В.М. Двухцветное расщепление в анизотропных кристаллах, обладающих гиротропией // ЖТФ. - 1992. - Т.62, В.8.

- С.95-101

* 124. Kotov V.M.„ Shkerdin G.N. Acousto-optic Bragg diffraction

of multi component optical radiation on the single acoustic wave.//Advances in Acousto-Optics "AA-0'97": Abstracts of 2-nd European Acousto-Optic Club Meeting. June 24-25, 1997. - St.Petersburg, Russia. - P.9.

* 125. Котов В.М. Высокочастотное двухцветное расщепление лазер-

ного излучения// Опт. и Спектр.-1994.-Т. 7?, В.3.-С.493-497. .* 126. Котов В.М. Акустооптическое расщепление двухцветного излучения при наклонном падении акустической волны // Опт. и Спектр. - 1995. - Т.79, В.2. - С. 307-312.

* 127. Котов В.М. Акустооптические расщепители на основе анизо-

тропных кристаллов для задач анемометрии.// Оптические методы исследования потоков: Тез. докл. III- Меж.Гос. Научн. -тех.Конф. М.: 21-23 Июн.1995. - С.30-31.

* 128. Котов В.М. Высокочастотный акустооптический расщепитель-

сдвигатель частоты двухцветного излучения на основе Те02. // Оптические методы исследования потоков: Тез. докл. III-Меж.Гос. Научн. -тех.Конф. М.: 21-23 Июн.1995. - С.32-33.

* 129. Котов В.М., Шкердин Г.Н. Двухцветное брэгговское расщепле-

ние для ЛДА//Датчики-92: Тез.докл. Научн. Семинара.5-7 Мая 1992. - Каунас. - С. 16.

* 130. Kotov V.M., Shkerdin G.N. Two-coloured Bragg Splitting of

Laser Radiation.//Photonic Switching:Proc.of Int.Topical Meeting. July 1-3,1992.-Minsk.-P.P5

* 131. Kotov V.N., Shkerdin G.N. Two-coloured Bragg Splitting//

Proc.SPIE.-1992.-V.1807.-P.500-505.

* 132. Котов В.М. Некоторые особенности двухцветного брэгговского

расщепления//Письма в ЖГФ.- 1993.- Т. 19, В. 10.- C.II-I3.

* 133. Kotov V.N., Shkerdin G.N. Bragg polarization splitters of

light// Photonics and Optoelectronics- Allerton Press,Inc. - New York,1993. - V.1(3).-P.159-166.

* 134. Котов В.М. Амплитудно-частотные характеристики двухцветно-

го брэгговского поляризационного расщепления // Опт. и Спектр. -1994.- Т.76,В.З. - С. 479-483.

* 135. Котов В.М. Устранение "сноса" лучей в акустооптической

ячейке// Датчики-92: Тез.докл. Научн.Семинара.5-7 Мая 1992.- Каунас. - С. 14. 136. Voloshinov V., Blomme Е., Leroy О. and Tchernyatin A. Two types of acousto-optio interaction in birefringent crystal// Advances in Acousto-Optics "AA-0'97": Abstracts of 2-nd European Acousto-Optic Club Meeting. June 24-25, 1997. - St.Petersburg, Russia. - P.10.

* 137. Котов В.М., Шкердин Г.Н. Поляризационные особенности

акустооптической дифракции двухцветного излучения в гиротропннх кристаллах/Акустический журнал. - 1996. -Т. 42, В. 5.- С. 726-727.

138. Kogelnik Н., Li Т. Laser Beams and Resonators.// Proc. of IEEE. - 1966. - V.54, No.10. - P.1312-1329.

139. Михайлов B.H., Мусин В.М. Влияние неоднородности распределения интенсивности звука на эффективность акустооптичеекого взаимодействия // Р. и 3. - J987.

Т. 32, В. 4. - С. 6§6-702^ Ш^^Задормг А. С., Шарангович С.Н. Преобразование угловой апертуры световых пучков при акустооптическом взаимодействии в анизотропной среде.// Опт. и Спектр. - 1987. - Т.63,В.5. - С.I085-I09I.

141. Шарангович С.Н. Дифракция света на ультразвуковом поле с амплитудно-фазовым распределением в анизотропной среде.

// ЖГФ. - 1991. - T.6I,B.I. - С.I04-II0.

142. Шарангович С.Н. Дифракция световых пучков на затухающих ультразвуковых волнах в гиротропннх кубических кристаллах

// Изв.ВУЗов. Физика.- 1995. - No 2. - С.8-19.

* 143. Котов В.М. Искажение гауссовых пучков акустооптическими

элементами в лазерных допплеровских анемометрах.//ЖГФ. -

- 1994. - Т.64, В.8. - С.145-152.

* 144. Котов В.М., Шкердин Г.Н. Призменная коррекция искажений

гауссового пучка, вносимых акустооптическими элементами// Р. и Э. - 1994. - Т.39, В.5.- С.705-709.

145. Скоков И.В. Оптические спектральные приборы. М.: Машиностроение, 1984. - 240 с.

146. Гуделев В.Г., Журик Ю.П. Влияние шума на проявления поляризационной динамики анизотропного газового лазера //

КЗ. - 1997. - Т. 24, B.I. - С. 5-10.

147. Ильичев H.H., Кирьянов A.B., Гулямова Э.С., Пашинин П.П. Влияние анизотропии нелинейного поглощения в пассивном затворе YAG:Cr4+ на энергетические и поляризационные характеристики неодимового лазера// КЭ. - 1997.- Т.24,

В.4. - С.307-310.

148. Годжебюр Ж.П., Фишер А. Управляемые бистабильность и муль-тистабильность по длине волны в перестраиваемых полупроводниковых лазерах// КЭ. - 1996. - Т.23, В.З. - С.249-251.

149. Липский В.В., Привалов В.Е., Строков А. Ю. Гелий-неоновый лазер с динамическим переключением длин волн 0.63 и 3.39 мкм// Опт. и Спектр. - 1996.- Т.81,В.4. - С.681-682.

150. Eklund Н., Koos А., Eng Т. Rotation of laser beam polarization in acousto-optic devices//Opt.Quantum Electron. -

- 1975. - No.7. - P.73-79.

151. Кулак Г.В., Ропот П.И., Пашкевич Г.А. Поляризационно-неза-висимая модуляция света в парателлурите.// ДАН БССР.-1991.

- Т.35, No.5. - С.429-433.

* 152. Котов В.М., Шкердин Г.Н. Поляризационно-независимая

акустооптическая модуляция лазерного излучения// Письма в ЖГФ. - 1994. - Т. 20, В. 6. - С. 35-38.

* 153. Котов В.М. Поляризационно-незавиеимая модуляция много-

компонентного лазерного излучения // ФТТ.- 1995.- Т.37, В Л. - С. 261-270.

* 154. Котов В.М. Вывод произвольно поляризованного излучения из

полости лазерного резонатора посредством акуетооптического взаимодействия.//Письма в ТО. -1995. - Т.21, В.23.- С.60-63.

* 155. Котов В.М. К вопросу оптимизации акуетооптического модуля-

тора на основе Те02// 1ТФ.- 1993.- T.63,B.II.- С. 103-109.

* 156. Котов В.М. К вопросу о поляризационно-независимой акусто-

оптической модуляции многокомпонентного лазерного излучения. //Опт. и Спектр.- 1995.- Т.79,В.6.- C.I034-I039.

* 157. Котов В.М. Высокоэффективная модуляция многокомпонентного

лазерного излучения с произвольной поляризацией, управляемая акустической волной//ЖТФ.-1996.-Т.66, В. I.- C.I5I-I58. 158. Pape D.R. Multichannel Bragg celle: design, performance, and aplications//Opt.Eng.-1992.-V.31.- P.2148-2158.

* 159. Котов В.М. Пятикомпонентный брэгговский расщепитель//КЭ.-

- 1992.- Т.19, В.10. - С.1038-1040.

* 160. Котов В.М. Анализ четырехкомпонентного поляризационного

расщепления монохроматического излучения//Ш'Ф. - 1994.- Т. 64, В. 7.- 0.93-98. 161. Антонов С.Н., Котов В.М. Акустооптические коммуникационные устройства для В0ЛС//Радиотехника.-1988.- No 8.- С.22-27.

* 162. Котов В.М. Четырехкомпонентный расщепитель для двухцветных

ЛДА// Письма в ЖГФ.- 1992.- Т.18, В.12. - С.32-33.

* 163. Shkerdin G.N., and Kotov V.M. Four-component splitting of

laser radiation// SPIE: Opt.Inform.Proc.- 1993. - V.2051.-P.678-683.

164. Кораблев Е.М., Проклов В.В., Титаренко Г.В., Копылов ID.Д. Планарный акустооптический коммутатор 2x2// Письма в ЖГФ.

- 1986.- Т.12, В.8. - С.465-469.

165. Антонов С.Н., Гуляев Ю.В., Котов В.М., Поручиков П.В. Аку-стооптическое переключение оптических каналов// Р. и 3. -

- 1987.- Т. 32, В.З. - С. 623-628.

166. Антонов С.Н., Котов В.М. Акустооптический ответвитель с управляемой связью каналов для волоконно-оптических систем // Препринт ИРЭ АН СССР.- 1987.- No 6(465). - 24 с.

167. Антонов С.Н., Котов В.М., Пантенков Б.Б. Анизотропная двухлучевая брэгговская дифракция в монокристалле Те02// ЖГФ - 1988. - Т.58, В.И. - С.2275-2276.

* 168. Kotov V.M., Shkerdin G.N. Acoustooptical Switches 2x2 for

i

Fiber-Optic Communications// ISFOC 93:Proc. of 3-rd Int. Conf., April 26-30, 1993. St.Petersburg,Russia. P.175-178.

* 169. Котов В.М. Комбинированное переключение оптических

каналов 2x2 // ТО.-1993.-Т.63,В.I.- С. 180-183. 170. Антонов С.Н., Котов В.М. Акустооптический коммутатор оптических каналов//ЖГФ.-1990.- Т.60,ВЛ0. - С. 166-168.

* 171. Котов В.М. Акустооптический коммутатор 2x2 оптических

излучений с разными длинами волн на основе монокристалла Те02 // ЖГФ.- 1997.- Т.67, В.2. - С. 66-71. 172. Савельев A.M., Савельева Т.Н. Волоконно-оптические гиро- # скопы //Зарубежная ^радиоэлектроника. ¿1982. -NO 6. - С. 55-66.

* 173. ^йэтов В/М. Акустооптические переключатели 2x2 оптических

лучей с разными длинами волн для волоконно-оптических гироскопов// КЗ. - 1997.- Т. 24,В.5. - С.471-474.

* 174. Котов В.М. Поляризационные особенности акустооптической

дифракции двухцветного излучения в одноосных кристаллах// Опт. и Спектр. - 1996.- Т. 80, В.6.- С.932-936.

175. Ohmachi Y. Acousto-optic TEQ-TM0 Mode Conversion in a Thin Film of Amorphous Tellurium Dioxide // Electr.Lett.

- 1973. - V.9, No.23.- P.639-541.

176. Davis J.L., and Ezekiel S. Techniques for shot-noise limited inertial rotation measurement using a multiturn fiber Sagnac interferometer// Proc. SPIE.- 1978.-

No.157.- P.131-136.

177. Cahill R.F., and Udd E. Phase nulling fiber-optic gyro // Opt.Lett.- 1979.- V.4. - P.93-95.

178. Ulrich R. Fiber optic rotation sensing with low drift // Opt.Lett.- 1980.- V.5.- P.173-175.

179. Udd E. Usage of dispersive effects for scale factor correction in the fiber optic gyro//Proc.SPIE.-1991.- V.1585.-P.255-259.

* 180. Котов B.M. Акустооптический расщепитель-сдвигатель частоты

для волоконно-оптических гироскопов// Письма в ЖТФ. -1993. - Т. 19, В.15. - С.1-5.

* 181. Котов В.М. Акустооптический переключатель 2x2 излучений с

разными длинами волн, как элемент волоконно-оптического гироскопа // ЖГФ.- 1997.- Т.67, В.7. - С.57-62.

(if:) - работы автора, содержащие основной материал диссертации.

II. РАБОТЫ АВТОРА. СОДЕРЖАНИЕ ОСНОВНОЙ МАТЕРИАЛ ДИССЕРТАЦИИ.

AI. Котов В.М. Брэгговское поляризационное расщепление// Письма

в ЖГФ,- 1991. - Т. 17, В.9. - С. 12-15. А2. Котов В.М. Брэгговские поляризационные расщепители.// Акустоэлектроника и физическая акустика твердого тела: Тез. докл. 15-Всесоюзн. Конф. 4-8 Июля 1991. - Ленинград. -- С.60-61.

A3. Котов В.М., Шкердин Г.Н. Смешанное переключение оптических каналов.// Оптические сети связи: Тез.докл. 2-Науч-Тех. Конф. 21-25 Октября 1991. - Владимир.- С.52-55. A4. Котов В.М., Шкердин Г.Н., Щукин Ю.М. Акустооптический двухцветный расщепитель для ВОЛС.// Оптические сети связи: Тез.докл. 2-Науч-Тех. Конф. 21-25 Октября 1991. Владимир.- С.56-59. А5. Котов В.М. Пятикомпонентный брэгговский расщепитель.// Применение халькогенидных стеклообразных полупроводников в оптозлектронике: Тез.докл. З-Всесоюзного Совещания.4-9 Окт. 1991.- Кишинев.- С. 5&-57. ;А6. Ко.тов В.М; Пятикомпонентный брэгговский расщепитель.// К Э.

- 1992. - Т.19, В.10. - С.1038-1040.

А7. Котов В.М. Брэгговское поляризационное расщепление в одноосных кристаллах.//Автометрия. -1992.-No 3.- С.I6I-I64. А8. Котов В. М. Устранение "сноса" лучей в акустооптической ячейке.// Датчики-92: Тез.докл. 5-7 Мая 1992. - Каунас. -

- С. 14.

А9. Котов В.М.,Шкердин Г.Н. Двухцветное брэгговское расщепление для ЛДА.// Датчики-92: Тез.докл. 5-7 Мая 1992. - Каунас. -

- С. 16.

AI0. Котов В.М., Шкердин Г.Н. Искажение гауссового пучка при

акустооптической дифракции.// Датчики-92: Тез.докл. 5-7 Мая 1992. - Каунас. - С.15.

АН. Котов В.М. Четырехкомпонентный расщепитель для двухцветных ЛДА.// Письма в ЖТФ. - 1992. - T.I8, В.12. - С.32-33.

AI2. Kotov V.M., Shkerdin G.N. Two-coloured Bragg splitting of laser radiation// Photonic Switching: Proc. of Int.Topical Meeting.July 1-3 1992.- Minsk,Republic of Belarus.- P.P5.

ÀI3. Котов В.М. Двухцветное расщепление в анизотропных средах, обладающих гиротропией.//ЖТФ.-1992.-Т.62, В.8. - С.95-101.

AI4. Kotov V.M., Shkerdin G.N. Acoustooptical Switches 2x2 for Fiber Optic Communications// ISFOC'93: Conf. Proc. April 26-30, 1993 St.Petersburg. - P.175-178.

AI5. Котов В.М. Двухцветное Брэгговское расщепление Аг-лазера. //Опт. и Спектр.- 1993.- Т.74,В.2.- С. 386-391.

AI6. Котов В.М. Комбинированное переключение оптических каналов 2x2 // ЖГФ. - 1993. - Т.63,В.1. - С. 180-183.

ÀI7. Котов В.М. 0 дифракции света на ультразвуке в одноосных гиротропных кристаллах.// ЖТФ.-1993.-Т.63,В.2.- С.167-170.

AI8. Kotov V.M., Shkerdin G.N.Four-component splitting of laser radiation.// Opt. Inform. Proc: Int.Conf. 2-4 Aug,1993.-St.Petersburg, Russia.- P.133.

AI9. Kotov V.M., Shkerdin G.N. Two-coloured Bragg Splitting.// Proc. SPIE.- 1992.- V.1807. - P.500-505, 1993.

Â20. Котов В.М. Некоторые особенности двухцветного брэгговского расщепления.// Письма в ЖТФ.- 1993.- Т.19,ВЛ0.- C.II-I3.

À2I. Котов В.М. Акустооптический расщепитель-сдвигатель частоты для волоконно-оптических гироскопов.//Письма в ЖТФ. -1993. - Т. 19, В. 15. - С. 1-5.

А22. Котов В. М. К вопросу оптимизации акустооптического модулятора на основе Те09. // ЖТФ. - 1993.- Т.63, В. II.-

- С.103-109.

А23. Kotov V.M.,Shkerdin G.N. Four-component splitting of laser

radiation.// SPIE.- 1993. - V.2G51.- P.678-683. A24. Kotov V.M. , Shkerdin G.N. Bragg polarization splitters of light.// Photonics and Optoelectronics. Allerton Press, Inc. - New York, 1993.- V.l(3). - P.159-166. A25. Котов В.M.Амплитудно-частотные характеристики двухцветного брэгговского поляризационного расщепления.// Опт.и Спектр.

- 1994. - Т.76, No 3. - С.479-483.

А26. Котов В.М., Шкердин Г. Н. Поляризационно-нечувствительная акустооптическая модуляция лазерного излучения.//Письма в ЖГФ. - 1994. - Т.20, No 6. - С.35-38. А27. Котов В.М. Высокочастотное двухцветное расщепление лазерного излучения.//Опт. и Спектр. -1994. - Т.77, В.3.-

- С.493-497.

А28. Котов В. М., Шкердин Г. Н. Призменная коррекция искажений гауссового пучка, вносимых акустооптическими элементами.// Р. и 3.- 1994. - Т. 39, В. 5. - С. 705-709. А29. Котов В.М., Шкердин Г.Н. Акустооптические расщепители-сдвигатели частоты для двухцветных лазерных анемометров. //Акустический журнал. - 1994.- Т.40, В.2.- С.309-310. АЗО. Котов В. М. Анализ четырехкомпонентного поляризационного расщепления монохроматического излучения.//ЖГФ.- 1994.-

- Т. 64, В. 7.- С. 93-98.

A3I. Котов В.М. Поляризационно-независимая модуляция лазерного излучения посредством акустооптического взаимодействия. //К Э. - 1994. - Т. 21, В. 10.- С. 937-940. А32. Котов В.М. Искажения гауссовых пучков акустооптическими элементам в лазерных допплеровских анемометрах.// ЖГФ. -

- 1994. - Т.64, В.8. - С.145-152.

АЗЗ. Kotov V.M., Shkerdin G.N. New type of polarization-independent acoustooptic modulation of laser radiation. // Proc.of ISSWAS-94: 17-23 Hay 1994.- Moscow-St.Petersburg, on board the Ship "Leonid Krasin".- P.108.

A34. Котов В.М. Поляризационно-независимая модуляция многокомпонентного лазерного излучения.// ФТТ. - 1995.- Т.37, B.I. - G.261-270.

А35. Котов В.М. Акустооптическая модуляция многокомпонентного излучения Аг-лазера.// КЗ.- 1995. -Т.22, В.6.- С.579-582.

А36. Котов В.М. Акустооптическая модуляция лазерного излучения с произвольной поляризацией.// ЖТФ.- 1995. - Т.65, В.7.-- С.I08-II6.

А37. Котов В.М. Акустооптическое расщепление двухцветного излучения при наклонном падении акустической волны.// Опт. и Спектр. - 1995.- Т. 79, В. 2. - С. 307-312.

А38. Котов В.М. К вопросу поляризационно-независимой акусто-оптической модуляции многокомпонентного лазерного излучения.//Опт. и Спектр. - 1995.-Т. 79, В. 6.- C.I034-IG39.

А39. Котов В.М. Вывод произвольно поляризованного излучения из полости лазерного резонатора посредством акустооптического взаимодействия.// Письма в ЖТФ.-1995.-Т.21,В.23.- С.60-63.

А40. Котов В.М. Акустооптические расщепители на основе анизотропных кристаллов для задач анемометрии.// Оптические методы исследования потоков: Тез.докл. ill Международной Науч-Техн. Конф. 21-23 Июля 1995. - Москва, МЭИ. - С.30-31.

A4I. Котов В.М. Высокочастотный акустооптический расщепитель-сдвигатель частоты двухцветного излучения на основе TeOg. // Оптические методы исследования потоков: Тер.докл. ш Международной Науч-Техн. Конф. 21-23 Июля 1995. -Москва,МЭИ. - С.32-33.

А42. Котов В. М. Дифракция двухцветного излучения на одной акустической волне в одноосных кристаллах.// ЖГФ. - 1996.-- Т. 66, В.5. - С. 99-107.

А43. Котов В.М., Шкердин Г.Н. Поляризационные особенности акустооптической дифракции двухцветного излучения в гиротропных кристаллах.// Акустический журнал. - 1996.- Т. 42, В. 5. - С. 726-727.

А44. Котов В.М. Акустооптический коммутатор 2x2 оптических лучей с разными длинами волн на основе монокристалла Те02. // ШФ. -1997. - Т. 67, В. 2. - С. 66-71.

А45. Котов В.М. Акустооптические переключатели 2x2 оптических лучей с разными длинами волн для волоконно-оптических гироскопов.// К 3. - 1997. - Т.24, В.5. - С.471-474.

А46. Котов В.М. Акустооптический переключатель 2x2 излучений с разными длинами волн, как элемент волоконно-оптического гироскопа.// ЖГФ. - 1997. - Т.67, В.7. - С. 57-62.

А47. Kotov V.M., Shkerdin G.N. Acousto-Optic Bragg Diffraction of Multi Component Optical Radiation on the Single Acoustic Wave.// Advances in Acousto-Optics "AA-O'97": Proc.of 2-nd European Acousto-Optic Club Meeting. June 2425, 1997. - St.Petersburg, Russia. - P.9.