Характеристики акустооптических устройств с неоднородным распределением акустической волны тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 01.04.01, кандидат наук Табачкова, Кристина Ивановна

• Табачкова, Кристина Ивановна
• кандидат наук
• 2013

Оглавление диссертации кандидат наук Табачкова, Кристина Ивановна

Содержание

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. ИССЛЕДОВАНИЕ ХАРАКТЕРИСТИК РЕЗОНАТОРОВ ФАБРИ-ПЕРО С БРЭГГОВСКИМИ АКУСТИЧЕСКИМИ

ЗЕРКАЛАМИ

§1.1. Введение к главе 1

§1.2. Проблема создания высокоселективных спектральных оптических элементов

1.2.1. Виды и особенности резонаторов Фабри-Перо

1.2.2. Применение резонаторов Фабри-Перо

1.2.3. Акустооптические брэгговские селективные резонаторы Фабри-

Перо

§1.3. Задачи дифракции света на паре акустических отражательных решеток

1.3.1. Схема взаимодействия

1.3.2. Математическая формулировка

1.3.3. Методы решения

1.3.4. Анализ решений

1.3.4.1 .Спектральные характеристики

1.3.4.2. Пространственные распределения

1.3.5. Проверка математической модели и полученных решений

§ 1.4. Варианты реализации

§1.5. Выводы по главе 1

ГЛАВА 2. ИССЛЕДОВАНИЕ ДИФРАКЦИИ СВЕТА НА ЛИНЕЙНО

ЧАСТОТНО МОДУЛИРОВАННОЙ АКУСТИЧЕСКОЙ ВОЛНЕ

§2.1. Введение к главе 2

§2.2. Особенности акустооптических фильтров

2.2.1. Общие свойства акустооптических фильтров и приборов на их основе

2.2.2. Проблема управления полосой и светосилой акустооптических спектрометров

2.2.3. Методы управления шириной полосы и формой функции пропускания акустооптических фильтров

2.2.4. Методы управления полосой на основе линейной частотной

модуляции

§2.3. Исследование задачи дифракции света на линейно частотно модулированной волне в акустооптическом фильтре

2.3.1. Коллинеарная дифракция

2.3.2. Неколлинеарная дифракция

2.3.2.1. Схема дифракции в неколлинеарной геометрии

2.3.2.2. Модель дифракции

2.3.2.3. Качественный анализ модели

2.3.3. Экспериментальное исследование

2.3.3.1. Схема экспериментальной установки

2.3.3.2. Анализ функции пропускания

2.3.3.2.а. Зависимость от девиации частоты

2.3.3.2.Ь. Зависимость от периода модуляции

2.3.3.2.с. Зависимость от мощности

2.3.4. Сравнение результатов

§2.4. Выводы по главе 2

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

БЛАГОДАРНОСТЬ

ЛИТЕРАТУРА

ПРИЛОЖЕНИЕ

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Характеристики акустооптических устройств с неоднородным распределением акустической волны»

Введение

Актуальность исследования

Брэгговские решетки, образуемые динамически, акустическими волнами, широко используются для задач управления световыми волнами и анализа оптического излучения. Управляемые решетки позволяют выполнять различные функциональные операции над световыми волнами (модуляция, отклонение, спектральная фильтрация). Возможность эффективного управления и преобразования в реальном времени с использованием разнообразных алгоритмов и режимов является одним из ключевых достоинств этого направления науки и техники - акустооптики.

Однако в классической акустооптике в основном используются простейшие по структуре решетки: однородные и одиночные. В тоже время ранее было показано [1], что модуляция акустических волн, а соответственно создание неоднородных и нестационарных решеток позволяет изменять форму функции пропускания акустооптических (АО) фильтров, а соответственно управлять их параметрами. В частности, в работе [2] была рассмотрена задача о последовательной дифракции на нескольких акустических решетках в пространственно разделенных средах (кристаллов) и показано, что характер дифракции зависит от фазовых соотношений между решетками, что также может быть использовано для задач анализа и управления. В работе [3] показано, что решетка с линейно меняющимся шагом может служить для сжатия ультракоротких импульсов (УКИ) света. В работе [4] показано, что пространственная модуляция решетки может радикальным образом изменять форму передаточных характеристик.

Таким образом, актуальными являются задачи исследования дифракции света на акустических решетках сложной формы и состава.

В частности интерес представляет такой широко используемый в оптике элемент как резонатор Фабри-Перо (РФП). Классический резонатор Фабри-Перо использует два параллельных зеркала с высоким коэффициентом отражения в широком диапазоне длин волн (чаще всего металлизированные). Функция пропускания такого элемента содержит ряд периодически расположенных узких полос прозрачности. В то же время использование в качестве зеркал такого резонатора селективно-отражающих брэгговских решеток, позволяет получить элемент с принципиально иной функцией пропускания.

В частности было показано [5 - 6], что в пределах зоны селективного отражения решеток появляются узкие линии прозрачности, причем зависимость относительной ширины линий от числа периодов N носит экспоненциальный характер АХ/Х~ехр(-1У). Эта особенность представляет собой несомненный интерес для создания высокодобротных оптических систем, необходимых в метрологии и для регистрации гравитационных волн.

Поэтому в первой части работы рассмотрены свойства такого спектрального элемента в случае, когда его решетки образованы акустическими волнами, а потому профиль решеток идеально гармонический, и число периодов ограничивается только затуханием ультразвука. Для определения его характеристик была решена задача дифракции света в такой неодносвязной и неоднородной структуре.

Вторая часть работы посвящена задаче, связанной с управлением

шириной и формой функции пропускания АО фильтров и увеличением

светосилы спектрометров на их основе. Наряду с многочисленными

известными достоинствами АО фильтр обладает одной существенной для

спектрометрии особенностью: его полоса (в волновых числах, см"1) строго

5

фиксирована Ау~Г\ так как определяется длиной АО взаимодействия Ь. С точки зрения классической спектроскопии это является недостатком, так как не позволяет выбрать оптимальную ширину окна фильтра, зависящую от масштаба существенных элементов исследуемого спектра.

Поэтому большой интерес представляет разработка методов управления полосой пропускания АО фильтра, а в общем случае и формой его функции пропускания.

Цели диссертационной работы

Целью диссертационной работы является исследование характеристик акустооптических устройств с неоднородным распределением акустической волны. В работе были поставлены и решены следующие задачи.

1. Исследование характеристик резонаторов Фабри-Перо с брэгговскими зеркалами, образованными акустическими волнами. А именно, решение задачи дифракции света на паре гармонических периодических структур с учетом затухания звука, расчет и исследование характеристик резонатора Фабри-Перо, анализ возможности использования такого перестраиваемого резонатора Фабри-Перо.

2. Исследование дифракции света на линейно частотно модулированной акустической волне для целей повышения светосилы акустооптических спектрометров. А именно, теоретический анализ, решение, расчет и экспериментальное исследование задачи дифракции света на линейно частотно модулированной волне, и анализ возможности достижения максимальной эффективности дифракции.

Научная новизна

1. Впервые решена задача о дифракции света на паре составляющих резонатор Фабри-Перо брэгговских решеток, образованных акустическими волнами, с учетом их затухания и проанализированы зависимости характеристик системы от ее параметров (числа периодов решеток, затухания звука и др.).

2. Впервые расчетным путем показано, что коллинеарная дифракция на линейно частотно модулированной звуковой волне может иметь эффективность близкую к предельной в значительном интервале частот.

3. Проведенное экспериментальное исследование позволило впервые систематически исследовать зависимость характеристик функции пропускания при неколлинеарной дифракции на линейно частотно модулированной звуковой волне от параметров волны (девиации частоты, периода модуляции, мощности звуковой волны).

Практическая значимость

1. Созданные программные модули позволяют определять характеристики функции передачи резонатора Фабри-Перо с учетом затухания звуковых волн. Разработанные методы расчета резонаторов Фабри-Перо позволяют определить параметры сложных оптических систем на их основе, таких, например, как лазерные гравитационные антенны. Полученные результаты могут представлять интерес для создания подобных спектральных элементов в активно осваиваемом терагерцевом спектральном диапазоне.

2. Показанная возможность создания акустооптических фильтров с управляемой шириной окна пропускания и трапециевидной формой с коэффициентом передачи близким к 1 позволяет управлять спектральным разрешением и светосилой АО спектрометров. Это дает возможность подстраивать форму окна пропускания под спектр регистрируемого излучения, что важно, например, в задачах флуоресцентной спектроскопии.

Основные положения, выносимые на защиту

1. В резонаторе Фабри-Перо с распределенными "зеркалами", образованными бегущими акустическими волнами, спектральная функция которого имеет область селективного отражения с экспоненциально узкими линиями пропускания, затухание акустических волн приводит к уширению этих линий, их смещению и уменьшению высоты пиков (максимального значения). При этом возможно достижение значений почти 100 % пропускания.

2. При коллинеарной дифракции света на линейно частотно модулированной (ЛЧМ) акустической волне аппаратную функцию можно расширить и получить при этом (при определенном выборе параметров) коэффициент пропускания близкий (-96%) к предельному, то есть увеличить светосилу АО спектрометра.

Апробация работы

Результаты проведенных исследований были представлены на следующих конференциях:

^ Всероссийская конференция по фотонике и информационной оптике (Москва, 2012);

S The Sixth International Congress on Advanced Electromagnetic Materials in Microwaves and Optics (Moscow, 2012);

S XI международная конференция "Прикладная оптика" (Санкт-Петербург, 2012);

S XIV международная научно-техническая конференция "Медико-технические технологии на страже здоровья" (Португалия, 2012);

S V международная конференция "Акустооптические и радиолокационные методы измерений и обработки информации" (Суздаль, 2012);

•S Научно-техническая конференция "Гиперспектральные приборы и технологии" (Красногорск, 2013);

•S II Всероссийская конференция по фотонике и информационной оптике (Москва, 2013);

S International Conference on Coherent and Nonlinear Optics / The Lasers, Applications, and Technologies - ICONO/LAT (Moscow, 2013);

•S VI международная конференция "Акустооптические и радиолокационные методы измерений и обработки информации" (Суздаль, 2013);

■f XV международная научно-техническая конференция "Медико-технические технологии на страже здоровья" (Португалия, 2013).

Материалы также докладывались и обсуждались на научных семинарах НТЦ УП РАН.

По материалам исследований автор является победителем конкурса научно-исследовательских работ среди аспирантов в МГТУ им. Н.Э. Баумана (1 место) за "Исследование неколлинеарного акустооптического фильтра с линейной частотной модуляцией ультразвука" (2012) и Лауреатом II премии Первого Всероссийского конкурса научно-исследовательских работ среди граждан Российской Федерации, проводимых в интересах Вооруженных Сил Российской Федерации (2013).

По материалам диссертации опубликовано 13 работ, включая тезисы докладов и статьи в научных журналах и трудах конференций.

Личный вклад

Все результаты, представленные в работе, получены диссертантом лично, либо в соавторстве при его непосредственном участии.

Структура и объём диссертации

Диссертационная работа состоит из введения, 2-х глав, заключения, списка использованной литературы и приложения, содержащих рисунки и таблицы.

В первой главе проведено исследование характеристик резонаторов Фабри-Перо с брэгговскими "зеркалами", образованными акустическими волнами.

Для расчета характеристик этого резонатора была сформулирована и решена задача о коллинеарной дифракции света на паре последовательно расположенных акустических решеток одинакового периода. В отличие от большого количества работ по дифракции света на периодических структурах, в которых используется режим дифракции Лауэ ("на проход"), в настоящей работе реализован режим дифракции Брэгга ("на отражение"), что требует значительно более высоких частот акустической волны, и как следствие, учета её поглощения.

Одним из перспективных направлений развития современной техники является освоение терагерцевого диапазона. Устройства на терагерцевых частотах могут найти применение в различных областях,

начиная от медицины, заканчивая безопасностью, и это требует создания разнообразных функциональных элементов и приборов на их основе.

Одним из ключевых спектральных элементов является резонатор Фабри-Перо, используемый для различных целей: как устройство концентрации мощности, как высокоселективный элемент, как эталон сравнения. Безусловный интерес представляет и резонатор Фабри-Перо с селективными "зеркалами", в том числе образованными отражающими брэгговскими решетками, создаваемыми акустической волной за счет упруго-оптического эффекта. Интерес связан с тем, что частоту такого резонатора можно произвольно изменять, меняя частоту акустической волны [6]. И именно в терагерцевом диапазоне открывается возможность практического создания таких резонаторов, так как длина волны звука Л, связанная с длиной волны электромагнитного излучения X соотношением А=У2, соответствует в этом случае хорошо освоенному диапазону акустических частот. Например, для частоты света со/2 п = 1 ТГц требуемая частота звука составляет 3 МГц, которая без труда реализуема на практике.

Полученные результаты могут быть использованы для оценки характеристик устройств на базе РФП, а также показывают, что резонатор Фабри-Перо на отражающих брэгговских акустических зеркалах может быть реализован для электромагнитных частот терагерцевой области.

Вторая глава посвящена исследованию дифракции света на линейно частотно модулированной акустической волне для целей расширения полосы пропускания и повышения светосилы акустооптических спектрометров.

Особенностью АО фильтров является фиксированная полоса пропускания Ду ~ Vх, которая определяется физическими характеристиками материала и конструктивными параметрами устройства

(прежде всего длиной Ь, проходимой световым лучом по акустической решетке).

Одним из способов решения этой проблемы является использование линейно частотно модулированной ультразвуковой волны [9-11]. При такой модуляции расширение спектра частот ультразвука приводит к соответствующему уширению полосы пропускания АО фильтра. При этом, однако, ввиду уменьшения мощности парциальных частотных компонент акустического спектра коэффициент дифракции снижается. Для компенсации этого фактора необходимо соответствующее увеличение полной мощности возбуждаемого ультразвука. Однако априори неизвестно, можно ли в этом случае достичь эффективности дифракции 100%, как для немодулированной акустической волны. Поэтому актуальным остается вопрос о дифракции в широком диапазоне с высоким коэффициентом дифракции.

В неколлинеарном случае при анизотропной дифракции вперед (см. рис.7 ниже) угол рассеяния весьма мал (1-3°) и с этой точки зрения можно ожидать столь же эффективной дифракции каждого отдельного парциального тонкого пучка, как и в коллинеарной геометрии. В то же время то, что световой пучок распространяется поперек ультразвукового столба, является существенным отличием этих двух конфигураций, что не позволяет применить напрямую выводы, полученные для коллинеарной дифракции.

В работе были экспериментально исследованы зависимости формы функции пропускания неколлинеарного АО фильтра от трех основных параметров ЛЧМ акустической волны: девиации частоты <1/ периода модуляции 1т и мощности акустической волны Рак.

Таким образом, проведенный анализ показывает, что дифракция

света на ЛЧМ акустической волне в коллинеарной и неколлинеарной

геометрии имеют принципиальные различия. В частности, в

12

неколлинеарной геометрии уширение полосы пропускания фильтра происходит только за счет снижения эффективности дифракции, так что их произведение, определяющее светосилу АО спектрометров, не меняется.

В заключении сформулированы основные результаты работы.

В Приложении представлены примеры программ расчета параметров передаточных характеристик акустооптических устройств с неоднородным распределением акустической волны.

Глава 1.

Исследование характеристик резонаторов Фабри-Перо с брэгговскими акустическими зеркалами.

§1.1. Введение к главе 1

В спектроскопии, как и в других областях техники, для достижения высокой чувствительности используются высокоселективные элементы. Одним из наиболее распространенных является оптический резонатор, спектральная избирательность которого определяется эффективной длиной многократно превышающей его физическую длину Ьрез за счет многопроходности д у ~ \/{ЬрезО), где добротность. Крутизна узких пиков

прозрачности резонатора ~ Ьрез(2 растет с линейными размерами и

добротностью (снижением потерь). Однако для решения современных фундаментальных задач (таких, например, как регистрация гравитационных волн) даже при больших длинах (км) и большой добротности (104) чувствительности оказывается недостаточно.

Важным шагом к повышению чувствительности таких резонаторов является использование брэгговских селективных зеркал (периодических отражающих структур). Как было показано в работе [6] крутизна узких линий растет экспоненциально с повышением числа периодов N брэгговской решетки: с1Т/Ау~еы, что открывает возможность к эффективному и относительно простому повышению спектральной избирательности и чувствительности.

К сожалению, используемые в современных детекторах гравитационных волн на основе лазерных интерферометров [12 - 15] "брэгговские" зеркала на основе многослойных диэлектрических структур трудны в изготовлении и не позволяют произвольно наращивать число слоев (Nmsx ~ 44). Возможное решение этой проблемы, предложенное в работе [16], заключается в создании динамических брэгговских решеток с помощью бегущих акустических волн за счет упруго-оптического эффекта в среде. Это позволило бы создавать решетки идеального профиля с практически неограниченным числом периодов.

Однако отражающие решетки для света видимого диапазона требуют использования акустических волн гигагерцевого диапазона, которые имеют значительный коэффициент затухания. Поэтому оценить реальные характеристики такого "акустооптического" резонатора Фабри-Перо невозможно, не решив задачу о дифракции на затухающих акустических волнах, образующих брэгговские зеркала.

Настоящая глава посвящена решению этой задачи:

• рассмотрены возможные схемы АО взаимодействия и выбраны подходящие;

• дано математическое описание системы (АО брэгговский РФП);

• найдено и проанализировано решение, вычислены основные характеристики системы, в том числе спектральные зависимости и пространственные распределения.

Поскольку решение указанной задачи "вручную" в общем виде невозможно или, во всяком случае, представляет огромные трудности, был применен следующий "двухступенчатый" метод.

На первом этапе задача решалась в общем виде с использованием пакета программы "Wolfram Mathematica", а затем полученное решение, которое представляет собой чрезвычайно громоздкую для анализа

комбинацию специальных функций, исследовалось средствами того же пакета программы "Wolfram Mathematical

Для проверки правильности построенной модели и полученных результатов было проведено дополнительное исследование. Оно заключалось в проверке соотношений Мэнли-Роу для потоков взаимодействующих фотонов, которые должны подчиняться законам сохранения (полученные аналитические и численные результаты подтвердили выполнение указанных соотношений).

В заключение было обращено внимание на возможные области реализации рассматриваемых спектральных элементов (РФП). В то время как в видимом диапазоне затухание существенно ограничивает длину решеток, в дальнем ИК и ТГц диапазоне необходимые акустические частоты могут иметь вполне подходящие для реализации величины. В связи с этим сделана оценка параметров такого АО элемента (РФП), демонстрирующая его потенциальную реализуемость. В конце главы приведены основные выводы.

§1.2. Проблема создания высокоселективных спектральных оптических элементов

1.2.1. Виды и особенности резонаторов

Фабри-Перо

Резонатор Фабри-Перо является одним из ключевых элементов классической и современной оптики. Резонатор Фабри-Перо был впервые создан в 1899 году и получил свое название в честь французских ученых Шарля Фабри и Альфреда Перо, которые описали механизм многолучевой интерференции в интерферометре. Помимо классической схемы в настоящее время существуют и другие варианты реализации резонаторов (рис. 1), например, на основе спектральных селективных элементов, в качестве которых могут быть использованы периодические брэгговские структуры, в том числе слоистые структуры и брэгговские решетки с гармоническим профилем, наведенные акустической волной.

Рис. 1. Виды селективных резонаторов Фабри-Перо.

Классический резонатор Фабри-Перо образован двумя неселективными зеркалами Р| и Р2, представляющими собой плоскопараллельные пластины (рис. 2), расположенные на расстоянии р друг от друга, на стеклянные стенки которых нанесено тонкое посеребренное покрытие. Функция пропускания такого устройства состоит из ряда полос пропускания, возникающих вследствие резонанса, и чем ближе коэффициент отражения зеркал к 100%, тем уже рассматриваемые резонансные пики пропускания Лн~ 1/(1 -г). В качестве оптического резонатора, способного накапливать оптическую энергию, он широко используется в оптике, прежде всего в лазерной технике. Впервые идея использования классического резонатора Фабри-Перо для создания оптического квантового генератора - лазера была предложена в 1958 году практически одновременно А.М. Прохоровым и А.Л. Шавловым с Ч. Таунсом [17- 18].

0 1 I/I„

6 2(Av)O5 Q

4 ---->

. . J J J L J lv (

X —>

б)

в)

Рис. 2. Резонатор Фабри-Перо: а) схема резонатора, Р], Р2 - зеркала, р - расстояние между зеркалами, Т - коэффициент пропускания; б) спектральная функция пропускания, V - волновое число (оптическая частота); (А у)0.5 - полуишрина линии по уровню 0.5; в) распределение интенсивности излучения по пространству (в полосе пропускания), 0 - добротность резонатора, 1п - интенсивность падающего света.

Резонатор Фабри-Перо нашел свое применение также в качестве спектрального прибора - интерферометра высокой разрешающей силы. Кроме того эквидистантные пики пропускания образуют правильную идеальную "гребенку" частот, что позволяет использовать РФП в качестве спектрального эталона.

»1 »2

Рис. 3. Резонатор Фабри-Перо с селективными брэгговскими зеркалами:

а) схема резонатора, р - расстояние между структурами; б) спектральная функция пропускания (пунктиром показана огибающая); в) периодическое чередование показателя преломления в многослойной структуре.

Следует отметить, что технология использования серебряных покрытий при создании зеркал ограничивает добротность системы, ввиду неизбежных оптических потерь в металлической пленке, поэтому в настоящее время для создания высокодобротных систем применяют технологию, основанную на многослойных диэлектрических зеркалах, которые имеют небольшие оптические потери и коэффициент отражения близкий к единице.

Периодическая структура многослойного зеркала в селективном резонаторе Фабри-Перо образована путем чередования слоев двух материалов с показателями преломления щ и п2 (рис. 3), что обеспечивает высокий коэффициент отражения в небольшом спектральном интервале и высокую добротность резонатора. Такие резонаторы Фабри-Перо получили применение в лазерных интерференционных гравитационных антеннах - уникальных системах для обнаружения гравитационных волн. В этих системах, имеющих фиксированную рабочую частоту излучения, используется крутой склон одной из линий РФП для регистрации изменений пространственного масштаба, вызванных гравитационной волной. Поэтому резонансные свойства необходимы только в узком диапазоне вблизи частоты излучения лазера.

Перспективным вариантом реализации селективного резонатора Фабри-Перо является создание "зеркал" с помощью периодических структур, "наведенных" в кристалле бегущей акустической волной. Такая реализация сохраняет все достоинства многослойных периодических структур и добавляет к ним дополнительные: гармоническая волна обеспечивает идеальную периодичность, позволяет создать в среде неограниченное число периодов, а также открывает возможность быстрой перестройки по спектру (рис. 4). При этом форма функции пропускания близка к дифракционной.

»о;

■тук

АОЯ-1

АОЯ-2

пг

!

7 Н

-"ВЫХ I

—> а

О

•звук | Р

А А /

V.....V

Рис. 4. Резонатор Фабри-Перо с брэгговскгши зеркалами, создаваемыми

акустическими волнами: а) схема резонатора, содержащая две акустооптические ячейки (АОЯ);

б) спектральная передаточная функция (коэффициент отражения);

в) периодическое гармоническое изменение показателя преломления.

Следует упомянуть, что сочетание РФП с брэгговскими решетками известно и в другом, более простом варианте, когда эти два элемента расположены друг за другом (рис. 5). В этом случае их передаточные функции перемножаются, что позволяет выделить из множества линий РФП некоторую область. Обычно выделяют одну линию и тогда этот комбинированный элемент представляет собой быстроперестраиваемый селективно-переключаемый узкополосный оптический фильтр.

Рис. 5. Комбинированный узкопопосный спектралъно-перестраиваемый

элемент: а) схема элемента; б) спектральная передаточная функция (,коэффициент пропускания).

Таким образом, комбинация принципов селективного отражения и резонансного накопления позволяет создавать устройства с разнообразными свойствами и характеристиками.

1.2.2. Применение резонаторов Фабри-Перо

Резонаторы Фабри-Перо используются также в гравитационно-волновой астрономии - новом разделе физики, позволяющем экспериментально проверить точность предсказаний общей теории относительности.

Впервые идею использования лазерного интерферометра для обнаружения гравитационных волн предложили М.Е. Герценштейн и В.И. Пустовойт в 1962 году [19]. В основе лазерной антенны было предложено использовать интерферометр Майкельсона, в плечах которого установлены резонаторы Фабри-Перо. В настоящее время во многих странах мира функционируют уникальные лазерные интерференционные детекторы гравитационных волн (LIGO, VIRGO и др.). Однако для

успешной регистрации гравитационного излучения необходима высокая чувствительность и соответственно добротность: ожидаемое из теории

19 22

смещение зеркал составляет 10" -10" см. Это предъявляет высокие требования ко всем элементам антенны.

В качестве «зеркал» интерферометров сейчас используются многослойные диэлектрические структуры, обеспечивающие селективное отражение без существенных потерь света на поглощение, ограничивающих добротность. В этом случае добротность ограничивается теоретически лишь числом слоев структуры [16, 20]. Однако создание большого числа идентичных слоев является сложной технологической задачей, а для успешной регистрации гравитационных волн необходимо дальнейшее повышение чувствительности лазерной гравитационной антенны. Создание таких отражающих структур является одним из возможных направлений решения этой фундаментальной задачи.

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Табачкова, Кристина Ивановна, 2013 год

Литература

1. Е.Г.Ананьев, В.Э. Пожар, В.И. Пустовойт. Акустооптические методы измерения спектров оптического излучения // Оптика и спектроскопия, 1987, т.62, в.1, с.159-165.

2. В.Э. Пожар, В.И. Пустовойт. Последовательная коллинеарная дифракция света в нескольких акустооптических ячейках // Квантовая электроника, 1985, т.12, № 10, с.2180-2182.

3. В.Э. Пожар, В.И. Пустовойт. О сжатии ультракоротких импульсов света // Квантовая электроника, 1987, т.14, № 4, с.811-813.

4. В.И. Пустовойт, В.Э. Пожар. Управление характеристиками коллинеарного акустооптического фильтра путем модуляции ультразвука // Радиотехника и электроника, 1998, т.43, в.1, с.121-127.

5. A.M. Афанасьев, В.И. Пустовойт. О дифракции волн на периодической структуре с произвольным пространственным изменением свойств среды // Доклады академии наук, 2003, т.392, №3, с.332-335.

6. A.M. Афанасьев, Ю.В. Гуляев, В.И. Пустовойт. Деструктивная макроинтерференция как метод повышения спектрального разрешения дифракционных фильтров // Радиотехника и Электроника, 2004, т.49, №12, с.1526-1531.

7. В.Ф. Дмитриев, Г.Д. Мансфельд, В.И. Пустовойт. Перестраиваемый высокодобротный резонатор на поверхностных акустических волнах // Журнал технической физики, 2007, т.77, № 8, с. 101-108.

8. A.M. Афанасьев, М.А. Чуев, П.Г. Медведев, В.И. Пустовойт. О предельной разрешающей способности аподизированных дифракционных фильтров // Микросистемная техника, 2004, в.4, с. 17-20.

9. JI.H. Магдич. Аппаратная функция акустооптического фильтра при перестройке частоты // Оптика и спектроскопия, 1980, т.49, вып.2, с.387-390.

10.J1.H. Магдич, В.Я.Молчанов, И.П. Понамарев. Аппаратная функция акустооптического фильтра с неколлинеарным взаимодействием // Оптика и спектроскопия, 1984, т.56, вып. 4, с.736-739.

11.JI.C. Палавандишвили, В.Э. Пожар, В.И. Пустовойт, В.Н. Шорин. Коллинеарный акустооптический фильтр с линейной модуляцией частоты ультразвука // XIII Всес. конф. по акустоэлектронике и квантовой акустике. (Черновцы, 8-10 окт. 1986). Тез. докл., ч.1, с.229-230. Киев: АН СССР, 1986.

12.Eric D. Black, Ryan N. Gutenkunst. An introduction to signal extraction in interferometric gravitational-wave detectors // LIGO project, California institute of technology, mail code 264-33, Pasadena CA, 91125.

13.Gregory M. Harry, Helena Armandula, Erick Black, D.R.M. Crooks, Gianpietro Cargoli, Jim Hough, Petter Murray, Stuart Reid, Sheila Rowan, Peter Sneddon, Martin M. Fejer, Roger Route, Steven D. Penn. Thermal noise from optical coatings in gravitational-wave detectors. // LIGO-P060072-00-Z.

14.Juri Agresti, Giuseppe Castaldi, Riccardo DeSalvo, Vincenzo Galdi, Vincenzo Pierro, and Innocenzo M. Pinto. Optimized multilayer dielectric mirror coatings for gravitational wave interferometers. // LIGO-P060027-00-Z.

15.Biplab Bhawal. Physics of interferometric gravitational wave detectors. // Pramane - journal of physics, v.63, No. 4, Oct. 2004, p.645-662.

16.В.И. Пустовойт. Резонатор Фабри-Перо с периодическими структурами в качестве отражающих зеркал как основа для обнаружения гравитационных волн. ДАН, т.407, №4, 2006.

17.A.M. Прохоров. О молекулярном усилителе и генераторе на субмиллиметровых волнах // ЖЭТФ, 1958, т.34, с. 1658-1659.

18.A.L. Schawlow, and С. Townes. Infrared and optical masers // Physical Review, 1958, v.l 12, p.1940-1949.

19.M.E. Герценштейн, В.И. Пустовойт. К вопросу об обнаружении гравитационных волн малых частот. ЖЭТФ, т.43, в.2(8), с.605-607, 1962.

20.Е.А. Нестеренко, В.И. Пустовойт. О роли поглощения в многослойных диэлектрических зеркалах в лазерных гравитационных антеннах. Радиотехника и электроника, т.55, №9, с. 1092-1102, 2010.

21.В.И. Пустовойт Коллинеарная дифракция света на неоднородной звуковой волне //ДАН. 1999. Т. 365. № 1. С. 39.

22.K.D. Skeldon, К.А. Strain // Applied Optics. 1997. V. 36. № 27. P. 6802.

23.Xiaoke Wan, Henry F. Taylor. // Optics letters. 2002. V. 27. № 16. P. 1388.

24.Akito Araya, Souichi Telada, Kuniharu Tochikubo et al. // Applied Optics. 1999. V. 38. № 13. P. 2848.

25.S.V. Dhurandhar, P. Hello, B.S. Sathyaprakash, J.-Y. Vinet. Stability of giant Fabry-Perot cavities of interferometric gravitational-wave detectors. Applied Optics, 1997, V. 36, № 22, P. 6802-6808.

26.J. Lumeau, L.B. Glebov. // Optics letters. 2006. V. 31. № 16. P. 2417.

27.К.И. Табачкова. Акустооптический резонатор Фабри-Перо для терагерцевой области спектра // Радиотехника и электроника. Принято к публикации 20.08.2013 (будет опубликовано в №3, 2014).

28. Н. Бломберген. Нелинейная оптика. М.: Мир. 1966.

29. А. Ярив, П. Юх. Оптические волны в кристаллах. М.: Мир. 1987.

30.К.И. Табачкова, В.Э. Пожар, В.И. Пустовойт. Влияние затухания ультразвука на спектральные характеристики резонатора на брэгговских акустических решетках // Международная конференция "Прикладная оптика". - Санкт-Петербург, 2012, С.302.

31 .К.И. Табачкова, В.Э. Пожар, В.И. Пустовойт. Зависимость характеристик узких полос прозрачности акустооптического брэгговского резонатора от затухания ультразвука // Всерос. конференция по фотонике и информационной оптике: труды. - М.: Изд-во НИЯУ МИФИ, 2013, С.126-127.

32. С.А. Ахманов, Р.В. Хохлов. Проблемы нелинейной оптики // 1964, С.296.

33. Е.Г. Ананьев, В.И. Пустовойт. Коллинеарная дифракция света на усиливающейся звуковой волне // Физика твердого тела, 1987, т.29, в.4, с.1214-17.

34.В.И. Балакший, В.Н. Парыгин, J1.E. Чирков. Физические основы акустооптики // М.: Радио и связь. 1985. с.262.

35.В.Э. Пожар. Аппаратная функция коллинеарного акустооптического фильтра в режиме модуляции ультразвука // Сб. науч. трудов ВНИИФТРИ "Методы и средства прецизионной спектрометрии". М., ВНИИФТРИ, 1987, с.90-92.

36.В.Э.Пожар, В.И.Пустовойт. Дифракция света на акустической кусочно-однородной волне со скачкообразным изменением фазы // Успехи современной радиоэлектроники, 2006, № 9, с.61-69.

37.Н.В. Карлов. Лекции по квантовой электронике // М.: Наука. 1988.

38.В.Э. Пожар. Исследование коллинеарной дифракции света на модулированных акустических волнах в кристаллах // Дис. канд. физ.-мат. наук. Менделеево: ВНИИФТРИ, 1986.

39.К.И. Табачкова, В.Э. Пожар, В.И. Пустовойт. Расчет резонатора Фабри-Перо для терагерцевого диапазона // VI Межд. конф. "Акустооптические и радиолокационные методы измерений и обработки информации", 2013, С.198-199.

40.A.V. Fadeyev, V.E. Pozhar. Application of independent component analysis method in real-time spectral analysis of gaseous mixtures for acousto-optical spectrometers based on differential optical absorption spectroscopy. // Optics in Atmospheric Propagation and Adaptive Systems XV, K. Stein, J. Gonglewski, Eds. Proc. SPIE, 2012, v.8535, 85350C.

41.A.V. Fadeyev, V.E. Pozhar. Optimization of measuring and calibration procedures for gas analyser based on acousto-optical tunable filters. // Optical Measurement Systems for Industrial Inspection VII, P.H. Lehmann, W. Osten, K. Gastinger, Eds. Proc. SPIE, 2011, v.8082, 808242.

42.JI.H. Магдич. Аппаратная функция акустооптического фильтра при перестройке частоты // Оптика и спектроскопия, 1980, т.49, вып.2, с.387-390.

43.JI.H. Магдич, В.Я. Молчанов, И.П. Пономарев. Аппаратная функция акустооптического фильтра с неколлинеарным взаимодействием // Оптика и спектроскопия, 1984, т.56, вып. 4, с.736-739.

44.JI.C. Палавандишвили, В.Э. Пожар, В.И. Пустовойт, В.Н. Шорин. Коллинеарный акустооптический фильтр с линейной модуляцией частоты ультразвука // Тезисы доклада на XIII Всес. конф. по акустоэлектронике и квантовой акустике, Черновцы, 1986, часть 1, с. 229-230.

45.В.Э. Пожар, В.И. Пустовойт. Об оптимальном алгоритме спектрального химического анализа с помощью акустооптических спектрометров // Электромагнитные волны и электронные системы, 1997, т.2, № 4, с.26-30.

46.J.R. Hearn. US Patent 3,729,251. 1973. AOF having electrically variable resolution.

47.F.W. Windels, V.I. Pustovoit, O. Leroy. Collinear acousto-optic using two nearby sound frequencies // Ultrasonics, 2000, v.38, p.586-589.

48.JI.C. Палавандишвили, В.И. Пустовойт, JI.A. Чернозатонский, В.Н. Шорин. Коллинеарная дифракция света на многочастотном акустическом сигнале // XIII Всес. конф. по акустоэлектронике и квантовой акустике. (Черновцы, 8-10 окт. 1986). Тез. докл., ч.1, с.231. Киев: АН СССР, 1986.

49. Отчет по гранту РФФИ 09-02-12405-офи-м «Разработка принципов управления характеристиками оптического излучения с помощью акустооптических устройств на основе частотной модуляции ультразвуковых волн».

50.V.E. Pozhar, V.I. Pustovoit , S.A. Beryoza. AOTF characteristics in amplitude and frequency modulation mode // 2009 IEEE Ultrasonics Symposium (Rome, Sept. 20-23, 2009) Abstr., p.760-761.

51 J.F. Turner II, P.J. Treado. Near-infrared acousto-optic tunable filter for Hadamard transform spectroscopy // Appl. spectroscopy, 1996, v.50, No.2, p.277-284.

52.V.E. Pozhar, V.I. Pustovoit, K.I. Tabachkova. Ultrasound-tunable dispersive optical medium // Metamaterials '2012: The Sixth International Congress on Advanced Electromagnetic Materials in Microwaves and Optics. - 2012 Metamorphose VI, p.206-208.

53.В.Э. Пожар, В.И. Пустовойт. Акустооптический дисперсионный элемент для сжатия ультракоротких импульсов света // Тезисы доклада на XIII Всес. конф. по акустоэлектронике и квантовой акустике, Черновцы, 1986, часть 1, с.227-228.

54.В.Э. Пожар, В.И. Пустовойт. О сжатии ультракоротких импульсов света // Квантовая электроника, 1987, т. 14, №4, с. 811-813.

55.P. Tournois. Acousto-optic programmable dispersive filter for adaptive compensation of group delay time dispersion in laser systems // Optics Communications, v.140, p. 245, 1997.

56.V.Y. Molchanov, S.I. Chizhikov, O.Y. Makarov, N.P. Solodovnikov, V.N. Ginzburg, E.V. Katin, E.A. Khazanov, V.V. Lozhkarev, I.V. Yakovlev. Adaptive acousto-optic technique for femtosecond laser pulse shaping // С118, Applied optics, v.48, No.7, 2009.

57.В.Я. Молчанов, В.Б. Волошинов, О.Ю. Макаров. Квазиколлинеарные перестраиваемые акустооптические фильтры на основе кристалла парателлурита для систем спектрального уплотнения и селекции оптических каналов // Квантовая электроника, 2009, т.39, №4, с. 353-360.

58.S.A. Nikitov, Yu.V. Gulyaev, V.I. Pustovoit. Optical-magnetostatic spin wave interaction in a ferromagnetic waveguide // Optics Communications, 1997, v.138, No.1-3, p.55-58.

59.В.И. Пустовойт, К.И. Табачкова, В.Э. Пожар. Об эффективности

коллинеарной дифракции на линейно частотно модулированной

акустической волне // Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана, серия

100

«Приборостроение», специальный выпуск «Современные проблемы оптотехники», 2011, с.228-234.

60.В.И. Пустовойт, К.И. Табачкова, В.Э. Пожар. О коллинеарной дифракции света на линейно частотно модулированной ультразвуковой волне // Всерос. конф. по фотонике и информационной оптике: труды. - М.: Изд-во НИЯУ МИФИ, 2011.- С.60-61.

61.В.И. Пустовойт, В.В.Тимошенко. Акустооптический фильтр с управляемой полосой пропускания // Радиотехника и электроника, 1998, т.43, в.4, с.461-468.

62.V.E. Pozhar, V.I. Pustovoit, K.I. Tabachkova. Variable-bandwidth tunable optical filters // ICONO/LAT- LAT-04 Diffractive Optics and Nanophotonics, 2013.

63.В.Э. Пожар, В.И. Пустовойт, К.И. Табачкова. Перестраиваемые оптические фильтры для задач флуоресцентной диагностики // 14-я научно-техническая конференция "МЕДТЕХ-2012". - М.: Изд-во НИИ Радиоэлектроники и лазерной техники МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2012.

64.В.Э. Пожар, В.И. Пустовойт, К.И. Табачкова. Методы оптимизации гиперспектральных измерений с использованием акустооптических фильтров // Научно-техническая конференция "Гиперспектральные приборы и технологии", Изд-во Международная академия "КОНТЕНАНТ", ОАО Красногорский оптико-механический завод им. С.А. Зверева, 2013, С.39-40.

65.В.И. Пустовойт, К.И. Табачкова. О механизмах зрения в живой природе // 15-я научно-техническая конференция "МЕДТЕХ-2013". - М.:Изд-во НИИ Радиоэлектроники и лазерной техники МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2013, С.54-57.

66.S.E. Harris, R.W. Wallace. Acousto-optic tunable filter // J. Opt. Soc. Amer., 1969, v.59, p.744-47.

67.1.C. Chang. Tunable acousto-optic filter utilizing acoustic beam walkoff in crystal quartz. // Appl. Phys. Letts., 1974, v.25, No.9, p.323-324.

68.В.Э. Пожар, В.И. Пустовойт, К.И. Табачкова. Особенности дифракции света на линейно частотно модулированной ультразвуковой волне в неколлинеарной малоугловой геометрии // V Межд. конф. "Акустооптические и радиолокационные методы измерений и обработки информации", 2012, С. 124-128.

69.В.Ф. Кравченко, В.И. Пустовойт, В.В.Тимошенко. О повышении разрешающей способности акустооптического фильтра // Доклады Академии наук, 1996, т. 351, № 5.

70.К.И. Табачкова. Исследование неколлинеарного акустооптического фильтра с линейной частотной модуляцией ультразвука // Электронный журнал "Молодежный научно-технический вестник" №77-51038/469369, Издатель ФГБОУ ВПО "МГТУ им. Н.Э. Баумана" Эл. № ФС77-51038 -06.2012 http://sntbul.bmstu.ru/doc/469369.html.