Акустооптическое взаимодействие импульсного лазерного излучения с ультразвуком в гиротропных кристаллах тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.03 ВАК РФ

005011420

МОКТУШИП Юрий Михайлович

АКУСТООПТИЧЕСКОЕ ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ ИМПУЛЬСНОГО ЛАЗЕРНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ С УЛЬТРАЗВУКОМ В ГИРОТРОПНЫХ

КРИСТАЛЛАХ

Специальность: 01.04.03 - радиофизика

1 О ОЕ3 20:2

Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора физико-математических наук

Санкт-Г1стсрбург-2012

005011420

Работа выполнена в государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования "Санкт-Петербургский государственный политехнический университет"

Официальные оппоненты: доктор физико-математических наук, профессор

Бирюков Александр Сергеевич

доктор физико-математических наук, профессор Липовский Андреи Александрович

доктор технических паук Гуревич Борис Симхович

Ведущая организация: Санкт-Петербургский государственный университет

информационных технологий, механики и оптики

Зашита состоится 28 марта 2012 г. в 16 часов на заседании

диссертационного совета Д 212.229.01 при ГОУ ВПО "Санкт- Петербургский государственный политехнический университет" но адресу: 195251, Санкт-Петербург, Политехническая ул.. д. 29, [1 уч. корпус, ауд. 470.

С диссертацией можно ознакомиться в фундаментальной библиотеке ГОУ ВПО "Санкт- Петербургский государственный политехнический университет".

Автореферат разослан ".... "______ 2012 I.

Ученый секретарь диссертационного совета доктор технических наук профессор /■ / Коротков А.С.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Диссертационная работа посвящена теоретическому и экспериментальному исследованию акустооптического взаимодействия излучения импульсных лазеров с ультразвуком, происходящего в кристаллическом звукопроводе акустооптических модуляторов из парателлурита (Те02), обладающего гиротропными свойствами.

Актуальность проблемы. Создание устройств, способных отображать большой объем информации при высоком качестве воспроизводимого изображения представляет практический интерес в таких областях науки и техники, как оптическая обработка информации, запись информации на различные виды носителей, воспроизведение телевизионных изображений, связь и других, где мы имеем дело с большими потоками информации в реальном масштабе времени.

В настоящее время большие усилия ведущих электронных компаний мира направлены на создание телевизионных систем отображения информации с использованием лазерных источников света. Лазеры обеспечивают высокую яркость и недостижимый для ламп и люминофоров цветовой контраст в изображении. Среди лазерных источников выделяются импульсные лазеры, позволяющие осуществлять эффективное нелинейное преобразование излучения в другие участки видимого спектра и, таким образом, охватить весь существующий для зрительного восприятия диапазон длин волн. Одним из перспективных методов формирования изображения в реальном масштабе времени для этих лазеров является метод импульсной проекции изображения амплитудно-модулированной ультразвуковой строки, которая заполняет апертуру акустооптического модулятора.

В рассматриваемом способе модуляции отсутствует высокоскоростная развертка по строке, а также, в отличие от существующих методов, которые используют матричные модуляторы, нет дискретной структуры в изображении. Оно формируется в реальном времени без задержки и лучше согласуется с последовательным способом передачи информации по каналу связи. Размеры изображения при этом могут легко трансформироваться без изменения самих устройств модуляции. При записи информации на различные виды носителей имеется возможность осуществления когерентной оптической обработки этой информации. Возможность использования полностью акустооптических устройств управления для рассматриваемой системы позволяет для целого ряда задач отказаться от таких механических устройств управления, как

зеркальные сканаторы, многогранные вращающиеся призмы, матрицы и линейки микрозеркал. Кроме того, используемые в системе кристаллические среды для модуляторов могут выдерживать большие средние и импульсные мощности лазерного излучения, что позволяет использовать рассматриваемые системы в технологических целях.

Несмотря на то, что импульсной метод формирования изображения давно известен, существует много нерешенных вопросов, связанных с эффективностью и качеством формирования изображения при помощи наиболее эффективных в настоящее время акустооптических модуляторов (АОМ) на кристалле парателлурита (ТеСЬ) [1] при амплитудной модуляции ультразвука. Сложность задачи заключается в том, что акустооптическую дифракцию необходимо рассматривать для анизотропной гиро-тропной среды, которой является кристалл Те02, и для промежуточного режима дифракции света на звуке. Неясен вопрос о перспективах практического применения данного метода для отображения полноцветной телевизионной информации на больших экранах в стандарте высокой четкости.

Необходимо также рассмотреть вопрос об оптимизации выходных параметров лазера для целей формирования изображения импульсным методом. В диссертационной работе в качестве такого источника выбран лазер на парах меди, который остается одним из самых мощных источников светового излучения в видимой области спектра и по своим выходным характеристикам достаточно хорошо согласуется с требованиями, предъявляемыми к импульсной системе формирования изображения. В России продолжаются работы по совершенствованию этих лазеров в направлении повышения эффективности накачки и практического коэффициента полезного действия [2].

Настоящая диссертация является завершающей по циклу работ, проводившихся на кафедре "Квантовая электроника" СПбГТУ, связанных с теоретическим рассмотрением процесса дифракции света на звуке методом интегрального уравнения [3-И5, АП, А58+А60], а также с работами по практическому созданию лазеров на парах меди и акустооптических устройств управления лазерным излучением для систем отображения и записи информации [А27, АЗЗ, А34, А38, А42, А50].

Цели и задачи диссертационной работы.

Целью работы является развитие теории акустооптического взаимодействия для анизотропных кристаллических сред, обладающих гиротропными свойствами, и на ее

основе разработка методики расчета пространственного распределения интенсивности светового излучения на проекционном экране при дифракции импульсного лазерного излучения на амплитудно-модулированном ультразвуковом сигнале в кристалле парателлурита (Те02).

Для достижения указанной цели были поставлены и решались следующие задачи.

1. Разработка методики численного расчета амплитуд дифрагированных световых волн при анизотропной дифракции света на медленной сдвиговой упругой волне, распространяющейся в кристалле Те02 вблизи его оптической оси в промежуточном режиме и при больших амплитудах ультразвукового возмущения.

2. Определение закономерностей формирования светового изображения в акустооп-тической системе с импульсным лазером при дифракции света на амплитудно-модулированной ультразвуковой волне.

3. Разработка методики расчета эффективность дифракции в зависимости от амплитуды и частоты модуляции, а также определение границ применимости математических методов для расчета интенсивности световых полей.

4. Создание и исследование работы прототипа лазерной проекционной системы отображения и записи ТВ информации, в которой используется импульсный лазер на парах меди в качестве основного излучения или излучения накачки и акустооп-тический модулятор на парателлурите.

5. Исследование возможности создания цветной акустооптической системы отображения информации с импульсными лазерами, работающей в стандарте высокой четкости.

Научная новизна результатов диссертационной работы заключается в том, что в ней впервые:

1. Развита теория дифракции света на звуке в гиротропном кристалле парателлурита для анизотропной широкополосной геометрии рассеяния вблизи оптической оси кристалла в промежуточном режиме дифракции.

2. На основе решения интегрального уравнения, полученного путем введения эквивалентных токов и разложения искомого поля по плоским волнам в среде взаимодействия, предложена методика расчета амплитуд дифрагированных световых полей для выбранного дифракционного порядка в приближении высоких порядков взаимодействия.

3. Предложена методика расчета двумерного распределения интенсивности светового поля в +1 дифракционном порядке для сходящегося светового пучка в фокальной плоскости входной цилиндрической линзы, а также среднего по времени распределения интенсивности света от импульсного когерентного источника в плоскости изображения.

4. Для акустооптической системы формирования изображения строки с импульсным лазером на парах меди и АОМ из Те02 теоретически рассчитаны:

- контраст в изображении модулированного по гармоническому закону ультразвукового сигнала для различных частот модуляции, длительностей светового импульса, несущих частот ультразвука, длины акустооптического взаимодействия, а также конуса углов падения света на АОМ в плоскости, ортогональной плоскости рассеяния

- нелинейные искажения в сигнале изображения и эффективность дифракции в зависимости от индекса и частоты модуляции, а также определены границы применимости приближения первого и третьего порядков взаимодействия при их расчетах.

5. Сформулированы требования, предъявляемые к источнику лазерного излучения, оптической системе, характеристикам акустооптического модулятора и параметрам управляющих сигналов, позволяющие формировать при помощи рассматриваемой системы изображение высокого качества.

6. Результаты теории экспериментально подтверждены при исследовании характеристик акустооптических систем для проекции изображений и записи информации с импульсными лазерами на парах меди для основного и преобразованного в другой диапазон длин волн (синяя линия) излучения на частотах повторения, соответствующих строчной частоте ТВ системы.

7. Предложены экспериментальные установки для реализации многоцветных систем отображения и записи информации, работающие по принципу формирования строки за один импульс излучения лазера в стандарте повышенной четкости изображения.

Научно-практическая ценность результатов работы

Результаты теоретического исследования носят общий характер и могут быть использованы для нахождения дифрагированных световых полей в промежуточном

режиме для произвольных геометрий акустооптического взаимодействия для акустических кристаллов, обладающих, в том числе, и гиротропными свойствами. Эти результаты позволяют рассчитать дифрагированные световые поля в промежуточном режиме дифракции для сложного частотного спектра ультразвукового сигнала и при его амплитудном распределении по двум координатам в звукопроводе.

Результаты теоретического рассмотрения дифракции света на амплтудно-модулированном ультразвуковом сигнале также справедливы для непрерывного лазера и лазера, работающего в режиме синхронизации мод с пикосекундной длительностью световых импульсов. Это распространяет результаты исследования на другие лазерные проекционные системы, в которых используются акустооптические модуляторы на парателлурите.

Исследование характеристик акустооптической системы с импульсным методом формирования строки для отображения и записи информации с использованием лазеров на парах меди позволяет распространить результаты диссертационной работы на системы с использованием полноцветных импульсных твердотельных лазеров.

Разработанный прототип акустооптической системы формирования телевизионных изображений может найти применение для управления излучением мощных импульсных лазеров, а также в специальных системах, требующих, например, отсутствия механических систем отклонения лазерного луча, а также в подводной локации.

Реализация результатов работ. На основе теоретических и экспериментальных исследований разработан ряд акустооптических устройств и лазерных систем, защищенных авторскими свидетельствами и патентом России, в том числе:

акустооптические модуляторы и дефлекторы на кристалле Те02 с преобразованием типов упругих мод на боковой грани звукопровода, позволяющие производить коррекцию направления распространения ультразвуковой волны на конечной стадии изготовления после приварки пъезопреобразователя [АЗ]; прототип акустооптической системы отображения телевизионной информации с лазером на парах меди [А19]; магнитный генератор импульсов накачки лазера на парах меди [А 14], лазеры на парах меди с внутрирезонаторным акустооптическим управлением спектральными, амплитудными и временными характеристиками выходного излучения [А50].

Результаты работ, вошедших в диссертацию, были использованы при реализации НИР, проводившихся на кафедре квантовой электроники СПбГПУ со следующими

учреждениями и организациями: ФТИ им. А.Ф. Иоффе, ВНИИРА (Санкт-Петербург), НПО "Исток" (Фрязино), ГОИ им. С.И. Вавилова, СКБ АП (Санкт-Петербург), а также с рядом Российских и зарубежных организаций занимающихся системами отображения информации, лазерной подсветкой и лазерной технологией.

Положения, выносимые на защиту

1. Теория дифракции света на звуке в гиротропном кристалле парателлурита для анизотропной широкополосной геометрии рассеяния вблизи оптической оси кристалла в промежуточном режиме дифракции.

2. Методика расчета амплитуд дифрагированных световых полей для выбранного дифракционного порядка в приближении высоких порядков взаимодействия.

3. Методика расчета двумерного распределения интенсивности светового поля в +1 дифракционном порядке для сходящегося светового пучка в фокальной плоскости входной цилиндрической линзы, а также среднего по времени распределения интенсивности света от импульсного когерентного источника в плоскости изображения.

4. Расчет эффективности дифракции в зависимости от индекса и частоты модуляции, а также границ применимости приближения первого и третьего порядков взаимодействия.

5. Методика расчета контраста и нелинейных искажений в изображении при больших амплитудах входного гармонического сигнала для акустооптической системы формирования изображения строки с импульсным лазером и АОМ из Те02 для различных частот модуляции, длительностей светового импульса, несущих частот ультразвука, длины акустооптического взаимодействия, а также конуса углов падения света на АОМ в плоскости, ортогональной плоскости рассеяния.

4. Общая схема построения акустооптической системы отображения информации с импульсным лазером на парах меди, а также примеры практической реализации и исследования отдельных узлов и элементов этой системы:

- лазера на парах меди с внутрирезонаторным акустооптическим управлением его спектральными и временными характеристиками,

- системы из двух лазеров на парах меди с управляемыми спектральными и временными характеристиками и с инжекцией светового пучка в мощный лазер,

- конструкции акустооптических модуляторов и дефлекторов,

- широкополосных электронных устройств управления,

- оптической схемы проекционного устройства отображения информации, позволяющей эффективно совместить изображения на разных длинах волн излучения лазера, а также уменьшить плотность мощности светового излучения в кристалле АОМ.

5. Результаты экспериментального исследования получения синей линии (450 нм) в лазере на титан-сапфире с накачкой от лазера на парах меди и преобразованием излучения во вторую гармонику.

6. Результаты экспериментального исследования выходных характеристик и нелинейных искажений акустооптической проекционной системы отображения телевизионной информации с лазером на парах меди.

Апробация работы.

Результаты исследований и разработок автора докладывались на национальных и международных конференциях, симпозиумах и семинарах в Австралии, США, Канаде, Финляндии и России. В частности, на конференции «Физпром-96» лазерная проекционная система была отмечена как лучшая разработка. Материалы диссертации докладывались и обсуждались на 4-ой Всесоюзной конференции "Оптика лазеров", г. Ленинград, 1984 г.; Всесоюзной научно-техн. конф. "Развитие и совершенствование телевизионной техники", г. Львов, 1984 г.; 2-й Всесоюзной конф. "Формирование оптического изображения и методы его обработки", г. Кишинев, 1985 г.; 6-ой Всесоюзной школе-семинаре по оптической обработке информации, г. Фрунзе, 1986 г.; Всесоюзных семинарах "Лазеры на парах металлов и их применение", г. Новороссийск, 1982, 1985 г.г.; 3-ей Всесоюзной конф. "Применение лазеров в технологии и системах передачи и обработки информации", г. Таллинн, 1987 г.; 3-ей Всероссийской научн. конф. "Физико-химические процессы при селекции атомов и молекул", г. Звенигород, 1998 г.; Всероссийских симпозиумах "Лазеры на парах металлов", г. Ростов на Дону, 2000, 2004, 2006, 2008 г.г.; Gordon Conference, USA. Denver, Colorado, 1995 г.; International Conference. "Physprom 96", Moskva (Golizino), 1996 г.; Second International Conferenceon Optical Information Processing, St.Petersburg, Russia, 1996 г.; XX International Quantum Electronics Conference, Sydney, Australia, 1996 г.; Int. Conf. on Advances in Acousto-Optics, St.Petersburg, Russia, 1997 г.; Int. Conf. on Diffractiv Optics, Savonlinna, Finland, 1997 г.; Int. Conf. on LASER'98 MG.9 - Tucson, Arizona. USA, 1998 г.; Int. Conf. on LASER'99, Quebec, Canada, 1999 г.; XI Conference on Laser Optics, St.Petersburg, Russia, 2003 г.; 7lh Int. Conf. Atomic and molecular pulsed laser, Tomsk,

2005 г.; Photorefractive fiber and crystal devices: Materials, Optical properties, and Applications: XII, San Diego, California, USA, 2006, 2007 r.r..

Материалы диссертации докладывались на научных семинарах кафедры квантовой электроники в Санкт-Петербургском государственном политехническом университете, в лаборатории квантовой радиоэлектроники ФТИ им. А. Ф. Иоффе, в Санкт-Петербургском государственном университете аэрокосмического приборостроения, в оптической лаборатории ФИАН им. П.Н. Лебедева.

Публикации. Основные научные результаты изложены в 61 научных работах, из которых 19 работ было опубликовано в зарубежных рецензируемых журналах и журналах из списка ВАК. Список основных работ приведен в конце диссертации.

Личный вклад автора

Все представленные в диссертационной работе результаты были получены автором лично, либо под его непосредственным руководством в период с 1980 по 2011 г. В начале работы постановка задач и выбор теоретических методов исследований осуществлялись совместно с проф. В.Ю. Петрунькиным и проф. И.А. Водоватовым. Работы по созданию экспериментальной базы исследований и проведению первых экспериментов проводились совместно с кандидатами технических наук А.Г. Кузиным и Р.И. Окуневым. Акустооптические модуляторы из парателлурита изготавливались в разные промежутки времени Л.Н. Аснис (ГОИ), А.Г. Кузиным (ЛИАП) и О.В. Шаки-ным (ФТИ). Разработка электронных устройств для лазеров и систем управления производилась совместно с Ю.Г. Градобоевым. Эксперименты по преобразованию излучения лазера на парах меди в другой диапазон длин волн проводились вместе с доцентами С.В. Кружаловым и В.А. Парфеновым.

Объем и структура диссертации. Диссертация состоит из введения, четырех глав основного текста, заключения, 4-х приложений и списка использованных источников. Общий объем диссертации - 312 страниц, 81 рисунок в основной части и 26 рисунков в приложении, 4 таблицы, библиография содержит 234 наименования.

КРАТКОЕ СОДЕРЖАНИЕ ДИССЕРТАЦИИ

Во введении обосновывается актуальность работы, формулируются ее цели, научная новизна и практическая значимость, а также положения, выносимые на защиту, приводится информация о личном вкладе и публикациях автора диссертации, кратко

излагается ее содержание.

В главе 1 дается анализ современного состояния работ в области создания устройств отображения телевизионной информации с использованием лазеров. Особое внимание уделено системам прямого действия, в которых осуществляется формирование изображения на экране в результате модуляции и отклонения световых лазерных пучков. Показано, что широкое использование существующих систем с непрерывными лазерами ограничивается низкой эффективностью используемых непрерывных лазеров, а также сложностью реализации высокоскоростной строчной развертки. С другой стороны, имеющиеся в настоящее время международные успехи в области создания импульсных твердотельных 110В лазеров, а также в области технологии изготовления акустооптических модуляторов на основе высокоэффективных акусто-оптических кристаллов позволяют надеяться на возможность построения телевизионных систем отображения информации, основанных на импульсной проекции всей строки за один импульс излучения лазера. В главе приводится обзор современного состояния импульсных лазеров и акустооптических устройств отклонения и модуляции лазерного излучения, которые могут быть использованы для реализации данной системы отображения информации. В конце главы предлагается конкретный вариант построения оптической схемы устройства отображения информации с использованием импульсного лазера и акустооптического модулятора на основе кристалла парателлу-рита (Те02), которая взята за основу при теоретическом рассмотрении процесса формирования изображения строки (рис.1) на проекционном экране.

у/ ^ Х\ ^ИС- I- Оптическая

схема системы формирования изображения строки в двух взаимно . перпендикулярных плоскостях: АОМ- акусто-оптический модулятор; Л| - входная цилиндрическая линза; Л2, Л3 - лин-

11

зы объектива; Э - экран; Д - диафрагма; /ц, /+] - интенсивности падающего и дифрагированного световых лучей; а0,Ь()- размеры светового пучка по двум координатам;

- фокусное расстояние Ль с1-размер акустооптического модулятора по оси X'.

Глава 2 посвящена теоретическому рассмотрению процесса формирования изображения строки при дифракции света на звуке в акустооптическом модуляторе на кристалле Те02. Рассматривается однородная анизотропная немагнитная и непроводящая среда, обладающая слабой пространственной дисперсией. Материальное уравнение для такой среды имеет вид [7];

О=0° + г>-к)Е ; £> = (еЦ + ■ к,)Е] (1); где О- вектор смещения, Е- вектор

электрического поля, е°- тензор диэлектрической проницаемости среды, у- тензор третьего ранга, антисимметричный по первым двум индексам, характеризующий гиротропию среды, к- волновой вектор электромагнитного поля. В среде взаимодействия распространяется ультразвуковая волна, которая вызывает деформацию, приводящую к изменению компонент тензора диэлектрической непроницаемости среды на величину

ДЩ = РцГр • = 4 ' РуГр -й (2) . где Рц(р и ь/р - компоненты тензоров фотоупру-

гости и деформации в выбранной системе координат. В среде взаимодействия вводятся эквивалентные токи

4л~ ■ с :

Е ■АТ]-£°-Е , |^| <— л

С (3) , где Ь- ширина звукового пучка, £° -

О • И>|

невозмущенныи тензор диэлектрической проницаемости среды в отсутствии гиротро-пии. Решение уравнений Максвелла в такой среде сводится к решению интегрального

уравнения вида: Е = Е(.+Щ)КВ)=Е1. +££|-— е° ■ Ап-£°-е! (4) , где Е,- падающая

V с )

световая волна, г' = 1,2; $£- некоторый интегральный оператор. Вывод интегрального уравнения для дифрагированного поля основан на применении леммы Лоренца и разложения искомого поля по плоским волнам в среде взаимодействия. Конкретный вид интегрального уравнения зависит от выбора геометрии акустооптического взаимодействия, от типов взаимодействующих световой и звуковой волн.

Методом последовательных приближений найдено общее выражение для дифрагированного на ультразвуке светового поля, справедливое для анизотропной немагнитной среды, обладающей гиротропными свойствами:

/?=()

^ 4 4А *,,л ^ ( *4 ш=о

2»’+' ч , (6)

*?>•/ Г(л1гтг\ -п Л Г “'2 ^

хе - — • ./’(Д^,+&) |е '2 * ^2ит(к'тс1к<лХ

-і +

Здесь введены следующие обозначения:

(т) _ ‘Р(Й1> ‘СА<„

А..А- уу - (7)

Ми+І

ЛГ. =Ж . =-и.

*</ Л</Л/ 2

_2|ц,| (т,.п)-(тл-и,,хи;,.|.)-к.ц;ди1,.п)],(8)

Ц, - комплексные амплитуды электрического поля для волн с волновыми

векторами к^+1 и ; гП у единичный вектор волновой нормали, П- внешняя нормаль к границе звукопровода, е,„„- компоненты тензора диэлектрической проницаемости; (*)-знак комплексного сопряжения.

ПМГ'тгЛ» Ит 1 А(^еы*г'-и-Ося _

^П+Т-Х» 1

- мгновенный Фурье-спектр ультразвукового возмущения А(Ґт);

МГ' = “«"-«;-5Іп^);А/сГ’ =~(пТ] -соз^, -СОЗ^), (10)

А) ' Ло

ъ

К(/ — —— )\/ Ш/, па- показатели преломления среды для двух эллиптически полярної

зованных волн, распространяющихся в направлении т^, Д,- длина волны света. Наибольший вклад в дифрагированное поле вносят спектральные составляющие

ультразвукового возмущения, для которых выполняются условия синхронизма:

0,М£'+9г=0 (11).

Исходя из сути данного метода, дифракцию света можно представить как результат последовательных актов рассеяния в различные дифракционные порядки, проис-

П-\

ходящие в соответствии с типами световой и звуковой волн, причем | ,</„ опрела О +

деляет ветвь этой диаграммы, вносящей свой вклад в рассматриваемый дифракционный порядок, с соответствующими коэффициентами рассеяния Хи’^ > п~ порядок взаимодействия.

На основании общего решения в приближении до пятого порядка взаимодействия включительно рассмотрена задача о дифракции плоской световой волны на ультразвуке в кристалле ТеОг для геометрии рассеяния, соответствующей широкополосной

анизотропной дифракции света на медленной сдвиговой упругой волне, распространяющейся в направлении [1101 кристалла вблизи его оптической оси (рис.2).

Для этой геометрии найдены выражения для коэффициентов рассеяния, которые характеризуют анизотропную дифракцию света с изменением показателя преломления и поляризации при преобразовании световых волн с медленной на быструю и обратно:

+Ц ■и„)=л-к,гФт,М. т

К' + Рт+О'1 ‘ '

Х2\ = Хо' ЩгС^и+И^и) ’ (13)

^ _ггЧ-£°-^-£-(Рц-Р|2) Р(2)

где /Со 2 Ло ' -О*1’ ~~ инДекс модуляции, (14)

К\2 (РтЛ ’От) = 77“ ГТ ‘ [0 ~ РтЛ ' Рт) ' С05(|'/,т _ ^вц-1) +

и + , (15)

+* • (А,1 - Рт) ' ЯПСй,, ~ %,,,)]

Рт=[^Ь2.(02т + а2)2^2 -Ь-(в^ + а2) - эллиптичности световых волн, (16)

, (п]-п2п)

о = —ц----5—J , где пп,п- показатели преломления для обыкновенной и необыкно-

Щуп0-П'

венной световых волн, С33- составляющая псевдотензора гирации в направлении [001]кристалла Те02, £°- нормированная деформация среды, £>П| ,1У2]- амплитуды векторов электрической индукции для быстрой и медленной световых волн в отсутствии гиротропии.

Получены выражения для дифрагированного светового поля в +1 дифракционном порядке на границе ультразвукового столба при постоянной амплитуде ультразвукового возмущения, а также при его амплитудной модуляции по гармоническому закону. При амплитудной модуляции полагаем, что брэгговские условия дифракции выполняются для падающей световой волны и центральной несущей частоты ультразвука. Для боковых спектральных составляющих эти условия выполняются в пределах углового спектра излучателя упругих волн, который определяется выражением

Г(Д) = ■ Р)/• 0) - (17)

где [}- угол отклонения волнового вектора упругой волны от направления X.

В результате представления светового поля на входной апертуре акустооптиче-ского модулятора в виде суперпозиции плоских волн и учета вкладов от рассеяния этих волн в суммарное дифракционное поле получено выражение для средней по времени интенсивности света в сигнале изображения строки при амплитудной модуляции ультразвука гармоническим сигналом. В приближении первого порядка взаимодействия (малой эффективности дифракции) это выражение имеет следующий вид:

1 00 ~41п2 Г (^1^1)2 --------

^ |е г" 71 Cxf.tf.Odf = г0 Д + щ ■ е ж • >/А2 + А2 х

7 2/, (18)

х8т(^Ах' + А,) + ^. е"(^)2 . 7а2 + фт(^А*' + Д2)

Г =_______С'£о ~^°-Го^ П91

4.^.л/Й2Ч-^-Л/2-^’

где Г- период, по которому происходит интегрирование по времени; 7ц- длительность светового импульса по уровню 0,5 интенсивности света, Д>- амплитуда модуляции, щ- глубина модуляции, Е0- напряженность электрического поля падающей световой волны. Первое слагаемое в выражении (18) определяет постоянную составляющую в сигнале изображения, второе - модуляцию с частотой входного сигнала, третье - нелинейные искажения в изображении с удвоенной частотой сигнала. Коэффициент Г0 характеризует изменение средней интенсивности света в строке на экране за счет преобразования размеров М\ и М'2 светового пучка и увеличения амплитуд светового и звукового полей.

Полученное выражение представляет собой двумерную функцию от координат х и у. Сечение этой функции плоскостью (У=0) описывает распределение интенсивности света вдоль строки. Оно используется в дальнейшем для расчета частотноконтрастной характеристики (ЧКХ) акустооптической системы при малой эффективности дифракции - М /0 =. .. и Л0гарифмическ0й функции передачи

шах у/о/ ■‘пип и о)

контраста Л — ^чихС/о). Анализ полученных выражений осуществлялся на

I (Л

тт \УО/

основании результатов численных расчетов. Из расчетов следует, что теоретическое значение числа градаций яркости на низких модулирующих частотах в зависимости от величины порогового контраста может находиться в пределах 200 н- 500. Увеличение длительности светового импульса приводит к уменьшению контраста в передаче амплитудно-модулированных сигналов на высоких частотах. К увеличению контраста на высоких частотах приводит уменьшение ширины пъезопреобразователя и уменьшение несущей частоты ультразвука, ее приближение к частоте двухфононного

взаимодействия. На рис.З и 4 представлены результаты расчетов ЧКХ системы в зависимости от длительности светового импульса Т0 (рис.З) и длины

О 1(1 2(1 („.МГц 0 ці 20 („.МГц

Рис.З. Рис.4.

акустооптического взаимодействия Ь (рис.4) при несущей частоте ультразвука /=80

МГц. Кривые 1 5 соответствуют длительностям светового импульса т() = 5 не (1), 10

не (2), 20 не (3), 30 не (4), 40 не (5) при /,= 4 мм. Кривые 2,6^9 соответствуют Ь= 4 мм (2), 2 мм (6), Змм (7), 5мм (8) и 6 мм (9).

Сечение двумерной функции (1) плоскостью (Х=0) характеризует поперечное распределение интенсивности светового поля в строке. Показано, что на поперечное распределение интенсивности светового поля в строке, а, следовательно, и на предельное число разрешимых элементов системы по кадру и максимальную интенсивность света в сигнале изображения должен оказывать влияние выбор конуса углов падения светового излучения на АОМ в плоскости, ортогональной плоскости дифракции. Начиная с Е{= 0,2 м (С?виешн> 0,05 рад) происходит заметное уменьшение интенсивности в максимуме поперечного распределения, увеличение его ширины, а также искажение симметрии в форме поперечного распределения интенсивности света (Рис.5 и 6). Эти изменения вызваны искажениями волнового фронта дифрагированного света вследствие различных фазовых задержек и неравной эффективности дифракции при прохождении области взаимодействия с ультразвуком для плоских волн, падающих под различными углами на звуковое поле в плоскости, ортогональной плоскости рассеяния. Акустооптический модулятор из Те02 практически не будет оказывать заметного влияния на распределение интенсивности светового поля в строке по координате у, а следовательно, и на число разрешимых элементов системы

по кадру вплоть до углов С^11еши — 2 град, что соответствует Р\ = 0,3 м при )Ч)= 510,6 нм и световом пучке диаметром 2 см.

Рис.5 Рис.6

](}’) / /ш- нормированные функции поперечного распределение интенсивности дифрагированного света в фокальной плоскости линзы с различными фокусными расстояниями , м: 0,5 (1); 0,4 (2); 0,30 (3); 0,2 (4); 0,15 (5) при /=80 МГц, Ь = 4 мм, Ло= 510,6 нм, Р - 1(у) / Г0 • (1 + Шо)2.

Далее проведено исследование нелинейных искажений в сигнале изображения строки при ее модуляции входным гармоническим сигналом. В приближении третьего порядка взаимодействия получено выражение для средней по времени интенсивности света в сигнале изображения

/,(*,)=Г„;Го2С0+2£

С„, соэ

Из выражения (20) видно, что при учете третьего порядка взаимодействия помимо компонент Си и С|2, описывающих модуляцию с основной частотой /0, в сигнале изображения будут присутствовать составляющие с более высокими гармониками, вплоть до 6-ой гармоники входного сигнала, приводящие к его искажению. На рис.7 показано изменение амплитуды и формы сигнала изображения на частоте модуляции

/о= 1 МГц (/=80 МГц, То = 10 не, Ь= 4 мм ) при увеличении индекса модуляции и

при различных значениях индекса модуляции Хо '■ 0,2 (1); 0,3 (2); 0,4 (3); 0,6 (4); 0,8 (5); 1,0 (6).

В результате численных расчетов найдены значения индексов модуляции, начиная с которых нелинейные искажения в изображении резко возрастают. На низких модулирующих частотах (/0 < 1 МГц) при индексах

модуляции < 0,6 сред-

неквадратичное отклонение интенсивности в сигнале изображения от составляющей с частотой первой гармоники не превышает 17%. При дальнейшем увеличении индекса модуляции форма гармонических сигналов начинает резко искажаться. Показано, что одним из способов уменьшения этих искажений является увеличение длины акустооптического взаимодействия Ь. На рис.8 показана зависимость коэффициента нелинейных искажений от частоты модуляции при фиксированном значении индекса модуляции ^=1 и разных длинах Ь мм: 2 мм (кривая 1); 3 (2); 4 (3); 5 (4); 6

п«л,---------,---------,----,—-■■■- , ■■ (5);8 №)•

Степень искажения изображения при больших индексах модуляции зависит от частоты модуляции, длительности светового импульса и длины акустооптического взаимодействия. При центральной настройке (брэгговские условия взаимодействия выполнены для центральной спектральной составляющей амплитудно-модулированного сигнала) для малых частот модуляции боковые спектральные составляющие амплитудно модулированного сигнала расположены близко к несущей частоте ультразвука. Для них легче выполняются условия для повторной дифракции, и, следовательно, для появления составляющих в спектре дифрагированного света на кратных частотах модуляции.

0,4

0.2

/.„МГц

При этом форма гармонического сигнала светового изображения искажается, она приближается к прямоугольной. Рост интенсивности в максимуме резко уменьшается, так как энергия светового поля эффективно перекачивается в дифракционные порядки с кратными частотами модуляции. Для более высоких частот /0 спектральные составляющие в дифрагированном световом поле, соответствующие повторной дифракции, из-за ограничения полосы акустооптического взаимодействия имеют существенно меньшую амплитуду, чем на низких. В них при дифракции перекачивается меньший процент энергии светового поля. Форма сигнала искажается в меньшей степени и наблюдается рост интенсивности света в максимуме сигнала изображения при увеличении амплитуды ультразвукового сигнала.

1 Т 1 { [

/ ”6 мм /. -2 мм т

■ ' 0.6 ■ '

ж! 0,4 / 2

/// //у

■ /// ■ 0.2 Ж ‘

у

у.»

1,0

Хи

Рис. 9.

Рис. 10.

На рис.9 и 10 представлены расчетные зависимости П%о) =

Г +Г-

птах 1 пип

, которые

определяют эффективность дифракции в максимумах сигнала изображения для гармонического сигнала с частотой /0 от индекса модуляции в приближении третьего порядка взаимодействия. Кривые 1 7 соответствуют частотам модуляции 0,5 МГц

(кривая 1), 1 МГц (2), 3 МГц (3), 5 МГц (4), 10 МГц (5), 15 МГц (6), 20 МГц (7).

Сравнение этих кривых с соответствующими зависимостями для малой эффективности дифракции позволяет установить границы применимости приближения малой эффективности дифракции. Оно ограничено сверху уровнем эффективности

дифракции 0,1 0,17 и индексами модуляции от 0,2 для /„= 1 МГц до 0,35 для

/0= 15 МГц. Далее произведен расчет средней по времени интенсивности света в

сигнале изображения при его модуляции по гармоническому закону в 0 дифракционном порядке в приближении 4-го порядка взаимодействия, а также в +1 дифракционном порядке в приближении 5-го порядка взаимодействия. Расчет светового поля производился согласно диаграмме рассеяния, представленной на рис. 11.

1чЧч

о:,

&■

в",'

о"

05

0";

о!Т

* ...... .....

< /К'К'К'К'^7^'/''

о';

Рис. 11. Диаграмма рассеяния для поля в приближении 5-го порядка взаимодействия.

Это позволило рассчитать амплитудные передаточные характеристики системы для этого приближения и определить границы применимости приближения третьего порядка взаимодействия. Приближение 3-го порядка взаимодействия на низких модулирующих частотах ограничено индексом модуляции 0,6 -г- 0,65 и эффективностью дифракции, приблизительно равной 0,43 0,46. На высоких

частотах модуляции /0= 10 - 15 МГц приближение 3-го порядка взаимодействия выполняется до индексов модуляции

%0 — 1 и эффективности дифракции 0,6

-0,7.

Произведен расчет амплитудно-частотных характеристик акустооп-тической системы формирования изображения с импульсным лазером и АОМ из ТеОг при различных значениях индекса модуляции, длинах акустооптического взаимодействия и длительностях светового импульса (рис. 12). Показано, что для формирования изображения амплитудно-модулированного ультразвукового сигнала с полосой частот до 5 - 7 МГц (стандартный ТВ сигнал) вполне достаточно использовать лазеры с

длительностью светового импульса Т0 —30 + 40 не. Уменьшение длины Ь приводит к увеличению эффективности дифракции в высокочастотной области и расширению

полосы частот акустооптического взаимодействия.

/ 1 ' / 1 ^

(}.7

0.4 14 м

"--..у / / • • •

0.3 0,6 • 4 ’

. —л

0.2 0.5 Ж'--'-' ''С'"'-' .

**

0.1 4

0,4

/ "

Рис. 12. Зависимости эффективности дифракции в изображении /(^"о) в приближении пятого порядка взаимодействия от частоты модулирующего сигнала /о; индексов модуляции Хо; при Ь= 6, 4, 2 мм: £0= 0,2 (кривые 1, 2, 3); Хо = 0,4 (4, 5, 6); Хо =0,6 (7, 8, 9); Хо = 0,8 (кривые 10,11,12); ^Го =1,0 (13,14, 15).

Увеличение же Ь, с одной стороны, увеличивает эффективность дифракции в области низких частот, с другой, уменьшает диапазон рабочих частот системы. При больших индексах модуляции эффективности дифракции на низких частотах (0,1 - 1 МГц) выравниваются, что связано с ограничением амплитуды в результате перекачки энергии света в высокие гармоники модулирующего сигнала. Эта эффективность ограничивается приблизительно уровнем 0,5 на частотах модуляции до 1 МГц.

Глава 3 посвящена практическим вопросам создания отдельных элементов аку-стооптической системы формирования телевизионного изображения с импульсным методом формирования строки.

В результате проведенных исследований разработана конструкция лазера на парах меди с параметрами выходного излучения, удовлетворяющими требованиям, предъявляемым к источнику света для акустооптической системы отображения и записи телевизионной информации с импульсным методом формирования строки.

Проведено сравнение выходных мощностей и расходимостей излучения лазера в случаях со сферическими и цилиндрическими зеркалами при одном и том же уровне накачки. Измерения показали, что при сохранении расходимости лазерного излучения по одной координате выходная мощность лазерного излучения при использовании

резонатора с цилиндрическими зеркалами увеличивается приблизительно на 20%.

Приведены результаты исследования работы лазера на парах меди с внутрирезо-наторным акустооптическим управлением его спектральными и временными характеристиками, а также системы генератор-усилитель со связанными резонаторами и с инжекцией светового пучка в мощный лазер, которая позволяет преобразовать практически всю инверсию усилителя в излучение с приемлемой для системы отображения информации расходимостью.

Исследована возможность получения синей линии (450 нм) в лазере на титан-сапфире с накачкой от лазера на парах меди и преобразованием излучения во вторую гармонику. Дифференциальная эффективность преобразования излучения накачки лазера на парах меди в центре линии усиления Ті:А120з в длину волны 770 нм составила величину 26,4 %, а в длину волны 900 нм - 24 %. Максимальная выходная мощность достигалась при нагрузке резонатора 40% и для двух комплектов зеркал составила Р = 1,32 Вт (^, = 790 нм) и Р = 1,2 Вт (X, = 900 нм). Произведено сравнение эффективностей накачки разными длинами волн лазера на парах меди. Показано, что в рассматриваемом случае двухчастотной накачки происходит взаимная компенсация эффектов, связанных с различием стоксова сдвига и поглощения в активной среде. Это приводит к выравниванию эффективностей накачки на разных длинах волн лазера на парах меди. При преобразовании излучения Ті:А120з лазера во вторую гармонику экспериментально была достигнута мощность 400 мВт на длине волны 450 нм при длительности генерации 40 не и частоте следования импульсов излучения 15,625 кГц, что позволяет рассчитывать на получение в дальнейшем большей средней мощности излучения в синей области при использовании для накачки значительно более мощного лазера на парах меди.

Рассмотрена конструкция и характеристики акустооптических модуляторов и дефлекторов из Те02 с преобразованием упругих мод на отражающей ультразвук грани кристалла, использованных в экспериментах по формированию телевизионных изображений. Рассмотрена работа и принципы построения электронных устройств управления акустооптической системой отображения информации, а также предложены оптические схемы, позволяющие эффективно совместить изображения на разных длинах волн излучения лазера и уменьшить плотность мощности светового излучения в кристалле АОМ.

В главе 4 изложены результаты экспериментальных исследований акустооптиче-ской системы отображения и записи информации с лазером на парах меди. Исследованы амплитудные передаточные характеристики системы, а также нелинейные искажения, возникающие при формировании изображения строки.

На рис. 13 представлены полученные распределения интенсивности света в плоскости изображения для +1 дифракционного порядка при различных амплитудах (Ус гармонического сигнала на входе модулятора и частотах модуляции 1 МГц (а, б), 5 МГц (в) и 10 МГц (г). Обозначения кривых соответствуют: 1 - ис= 0,05 В, 2 - ис=

0,1 В, 3 - 1]с= 0,2 В, 4 - ис-- 0,3 В, 5

- ис= 0,4 В, 6 - ис= 0,5 В, 7 - ис=

0,7 В. Распределения на рис. 12(а, в, г) соответствуют ультразвуковым сигналам в начале звукопровода АОМ, а на рис. 4.2 (б) для /,= 1 МГц - в конце

звукопровода.

На рис. 14. приведены экспериментальные зависимости относительной интенсивности света в максимуме сигнала изображения от амплитуды Uc входного гармонического сигнала с несущей частотой f = 82.5 MHz и различных частотах модуляции ультразвука: 1

- /0= 1 МГц, 2 -/0= 3 МГц, 3 ~/0= 5 МГц, 4 -/0= 10 МГц.

С выводами теории согласуются следующие экспериментальные результаты: форма сигнала изображения, закономерности в изменении спектра этого сигнала, изменение контраста в изображении на низких частотах модуляции, изменение контраста при увеличении частоты модуляции, закономерности в изменении ампли-

'+1 Произведено экспериментальное

^+1+*0 исследование работы акустоопти-

ческой системы отображения ТВ информации на проекционном экране. Произведено измерение и определена особенность настройки таких параметров системы, как число разрешимых элементов по строке и кадру, линейность формируемого растра, возможность передачи градаций яркости, равномерность распределения свето-ис, В вого поля по строке и кадру, о о,1 о,2 о,з о,4 0,5 0,6 0,7 0,8 о.э 1,0 1,1 да рИС [5 представле-

ны фотографии экрана, при отображении контрольного растра в виде пачек ких импульсов длительностью 50 не (по 8 импульсов в пачке). Как видно из фотографий, отдельные импульсы полностью разрешаются с высоким контрастом по всей длине строки (всего 576 импульсов или 1152 ч/б полос).

(а) Показана принципиальная возмож-

ность создания акустооптических систем отображения и записи информации с импульсным лазером на парах меди, работающих в реальном масштабе времени и имеющих число разрешимых элементов в кадре приблизительно ЮООх 1000 по критерию Рэлея.

В результате проведенных исследований показана принципиальная возможность использования разработанной акустооптической системы формирования изображений с импульсным лазером для построчной записи на ПВМС "ПРИЗ" больших массивов информации (до 1500x1000 информационных отсчетов) за короткое время (десятки

миллисекунд). Было обнаружено, что основные характеристики ПВМС "ПРИЗ" в режиме импульсной записи (дифракционная эффективность, чувствительность к записи) по порядку величины не отличаются от данных при непрерывной записи. Была обнаружена утомляемость ПВМС "ПРИЗ" при импульсной записи информации, которая может быть исключена дополнительным инфракрасным освещением.

На основании полученных результатов можно сделать вывод о возможности построения устройств обработки информации с большой пропускной информационной способностью на основе ПВМС типа "ПРИЗ" и акустооптической системы ввода информации с импульсным лазером. В качестве которого, в настоящее время можно использовать твердотельный импульсный лазер с преобразованием излучения во вторую гармонику.

Формирование изображения малых размеров (14x10 мм2, размер одного элемента 10x10 мкм2) при высокой средней мощности световых пучков представляет большой интерес также для технологических целей в задачах обработки материалов и их маркировки с высокой скоростью.

Создан и прошел апробацию в городской среде прототип акустооптической про-

екционной установки отображения телевизионной информации с лазером на парах меди, позволяющий формировать телевизионное изображение размером более 20 м2 на расстоянии до 80 м. На рис. 16 (а, б) представлены фотографии телевизионного изображения, снятые с экрана лазерного ТВ проектора.

Предложены варианты создания цветной акустооптической системы отображения телевизионной информации с импульсными лазерами, работающей в стандарте HDTV.

В заключении сформулированы основные результаты исследований, представленных в диссертационной работе:

1. В результате решения интегрального уравнения для электромагнитного поля, полученного с помощью введения эквивалентных токов и разложения искомого поля по плоским волнам, найдено общее решение для дифрагированного на ультразвуке светового поля, справедливое для анизотропной диэлектрической среды, обладающей гиротропными свойствами.

2. На основании общего решения дифракционной задачи в приближении до пятого порядка взаимодействия включительно рассмотрена задача о дифракции плоской световой волны на ультразвуке для геометрии рассеяния, соответствующей широкополосной анизотропной дифракции света на медленной сдвиговой упругой волне, распространяющейся в направлении [ 110 ] кристалла ТеСЬ, вблизи его оитической оси. Получено выражение для дифрагированного светового поля в +1 дифракционном порядке на границе ультразвукового столба при постоянной амплитуде ультразвукового возмущения, а также при его амплитудной модуляции по гармоническому закону.

3. Для сходящегося светового пучка в фокальной плоскости входной цилиндрической линзы произведен расчет среднего по времени распределения интенсивности света от импульсного когерентного источника в плоскости изображения при амплитудной модуляции ультразвука по гармоническому закону.

4. Произведен расчет частотно-контрастной характеристики акустооптической системы формирования изображения строки с импульсным лазером на парах меди и АОМ из ТеОг для различных значений длительности светового импульса, несущих частот ультразвука, длины акустооптического взаимодействия, а также конуса углов падения света на АОМ в плоскости, ортогональной плоскости рассеяния.

5. Показано, что на поперечное распределение интенсивности светового поля в строке,

а, следовательно, и на предельное число разрешимых элементов системы по кадру и

максимальную интенсивность света в сигнале изображения должен оказывать влияние выбор конуса углов падения светового излучения на АОМ в плоскости, ортогональной плоскости дифракции.

6. Установлены границы применимости приближения малой эффективности дифракции, а также определена величина и характер нелинейных искажений в сигнале изображения при его модуляции по гармоническому закону. В результате численных расчетов найдены значения индексов модуляции, начиная с которых нелинейные искажения в изображении резко возрастают.

7. Произведен расчет средней по времени интенсивности света в сигнале изображения при его модуляции по гармоническому закону в 0 дифракционном порядке в приближении 4-го порядка взаимодействия, а также в +1 дифракционном порядке в приближении 5-го порядка взаимодействия. Это позволило рассчитать амплитудные передаточные характеристики системы, характеризующие эффективность дифракции в зависимости от индекса и частоты модуляции, а также определить границы применимости приближения третьего порядка взаимодействия.

8. В результате проведенных исследований разработана конструкция лазера на парах меди с параметрами выходного излучения, удовлетворяющими требованиям, предъявляемым к источнику света для акустооптической системы отображения и записи телевизионной информации с импульсным методом формирования строки. Проведено сравнение выходных мощностей и расходимостей излучения лазера в случаях со сферическими и цилиндрическими зеркалами при одном и том же уровне накачки. Измерения показали, что при сохранении расходимости лазерного излучения по одной координате выходная мощность лазерного излучения при использовании резонатора с цилиндрическими зеркалами увеличивается приблизительно на 20%.

9. Разработана конструкция лазера на парах меди с внутрирезонаторным акустоопти-ческим управлением его спектральными и временными характеристиками, позволяющая с высокой точностью управлять амплитудой, скважностью выходных импульсов и их длиной волны (>ч или Я,2) без изменения режима разогрева активного элемента и направления распространения лазерного излучения.

10. Разработана и исследована система из двух лазеров на парах меди с управляемыми спектральными и временными характеристиками и с инжекцией светового пучка в мощный лазер, которая позволяет преобразовать практически всю инверсию усилите-

ля в излучение с приемлемой для системы отображения информации расходимостью.

11. Исследована возможность получения синей линии (450 нм) в лазере на титан-сапфире с накачкой от лазера на парах меди и преобразованием излучения во вторую гармонику. Произведено сравнение эффективностей накачки титан-сапфирового лазера разными длинами волн лазера на парах меди. Показано, что в рассматриваемом случае двухчастотной накачки происходит взаимная компенсация эффектов, связанных с различием стоксова сдвига и поглощения в активной среде. Это приводит к выравниванию эффективностей накачки на разных длинах волн лазера на парах меди.

12. Предложена конструкция широкополосных акустооптических модуляторов и дефлекторов из Те02 с преобразованием типов ультразвуковых колебаний, позволяющая производить коррекцию направления распространения ультразвуковой волны в материале звукопровода на конечной стадии их изготовления после приварки пьезопреобразователя.

13. Предложены и практически реализованы электронные устройства управления акустооптической системой отображения телевизионной информации с импульсным лазером, обеспечивающие надежную работу системы в соответствии с параметрами телевизионной развертки при широкой полосе частот входных модулирующих сигналов, а также позволяющие производить необходимую коррекцию с целью получения изображения высокого качества.

14. Предложены и практически реализованы варианты оптической схемы проекционного устройства отображения информации позволяющие эффективно совместить изображения на разных длинах волн излучения лазера, а также уменьшить плотность мощности светового излучения в кристалле АОМ.

15. Проведено экспериментальное исследование амплитудных передаточных характеристик и нелинейных искажений при формировании изображения строки. При этом с выводами теории согласуются следующие экспериментальные результаты: форма сигнала изображения, закономерности в изменении спектра этого сигнала, изменение контраста в изображении на низких частотах модуляции, изменение контраста при увеличении частоты модуляции, закономерности в изменении амплитудных передаточных характеристик системы.

16. Произведено экспериментальное исследование работы акустооптической системы отображения ТВ информации на проекционном экране. Произведено измерение и

определена особенность настройки таких параметров системы, как число разрешимых элементов по строке и кадру, линейность формируемого растра, возможность передачи градаций яркости, равномерность распределения светового поля по строке и кадру. Показана принципиальная возможность создания акустооптических систем отображения и записи информации с импульсным лазером на парах меди, работающих в реальном масштабе времени и имеющих число разрешимых элементов в кадре приблизительно 1000x1000 по критерию Рэлея.

17. Создан и прошел апробацию в городской среде прототип акустооптической проекционной установки отображения телевизионной информации с лазером на парах меди, позволяющий формировать телевизионное изображение размером 20 м2 на расстоянии до 80 м.

18. Предложены варианты создания цветной акустооптической системы отображения телевизионной информации с импульсными лазерами, работающей в стандарте HDTV.

В приложении А приведены выражения для средней по времени интенсивности света в пятом и четвертом порядках взаимодействия.

В приложении Б представлена конструкция лазера на парах меди (лазерный генератор), разработанная для системы отображения информации на большом экране.

В приложении В описана конструкция разработанной автором лазерной системы генератор-усилитель на парах меди для подсветки архитектурных сооружений и формирования векторно-графических изображений, представлены фотографии работающей установки.

Цитируемая литература

1. Григорьянц А.Г. Лазеры на парах меди: конструкция, характеристики и применения

/ А.Г. Григорьянц, М.А. Казарян, Н.А. Лябин.- М.: ФИЗМАТЛИТ, 2005.-312 с.

2. Goutzoulis A., Pape D., Kulakov S. Design and fabrication of acoustooptic devices.-

Marcel Dekker Inc.: N.York, 1994.-497 p.

3. Петрунькин В.Ю., Водоватов И.А. Теория дифракции света на ультразвуке. Изо-

тропные среды//Изв. Вузов. Радиофизика.- 1983.-Т.26.-№ 12-С. 1570-1578.

4. Петрунькин В.Ю., Водоватов И.А., Ветров К.В. К вопросу о дифракции света на

ультразвуке // Обработка радиосигналов акустоэлектронными и акустооптиче-скими устройствами. Сб. тр - Л.: Наука, 1983 - С. 51-59.

5. Петрунькин В.Ю., Водоватов И.А., Липовский А.А. Дифракция света на ультразвуке

в анизотропных средах // Изв. Вузов. Радиофизика.- 1983 - Т. 26 - №8 - С. 1021—

1029.

6. Петрунькин В.Ю., Водоватов И.А. Многочастотная дифракция света на ультразвуке

// Изв. Вузов. Радиофизика,- 1984-Т. 21- С. 332-340.

7. Агранович В.М., Гинзбург B.J1. Кристаллооптика с учетом пространственной

дисперсии и теория экситонов.-М.: Наука, 1979.-432 с.

Список публикаций автора по теме диссертации

[А1] Антипин М.В., Голод И.С., Горбенко В.М., Косарский Ю.С., Кузин А.Г., Мокрушин Ю.М., Мостепаненко В.М., Шакин О.В. Пути решения задачи записи ТВ изображения на цветную кинопленку методом кратковременного экспонирования целой строки //Труды ЛИКИ.-Ленинград,- 1980-С.106-114.

[А2] Шакин О. В., Гусев О. Б., Марков В. А., Мокрушин Ю. М. Акустооптиче-ский затвор для лазера на алюмоиттриевом гранате: Отчёт.- Гос. регистр. №У70166,-1980.

[АЗ] Авт. свид. № 1127440 (СССР). Акустооптический дефлектор из парателлу-рита (его варианты) / Кузин А.Г., Мокрушин Ю.М.-1983.

[А4] Кузин А.Г., Мокрушин Ю.М., Николаев В.М., Окунев Р.И. Устройство отображения информации на основе лазера на парах меди / Тез. докл. 4-ой Всесоюзной конф. "Оптика лазеров''.-Л.: ГОИ.-1984.-С. 352.

[А5] Кузин А.Г., Мокрушин Ю.М., Окунев Р.И. и др. Оптоэлектронный способ формирования ТВ изображения // Тезисы доклада Всесоюзной конф. "Развитие и совершенствование телевизионной техники".-М.: Радио и связь, 1984.-С. 92.

[А6] Кузин А.Г., Мокрушин Ю.М., Николаев В.М. и др. А кустооптическое устройство отображения и записи информации // Тезисы доклада II Всесоюзной конф. "Формирование оптического изображения и методы его обработки", т 2-Кишинев,-1985.-С. 7

[А7] Градобоев Ю.Г., Камшилин А.А., Мокрушин Ю.М., Окунев Р.И. Формирование изображения на ПВМС "ПРИЗ" с помощью акустооптической системы // Тез. докл. 6-ой всесоюзной школы-семинара по оптической обработке информации, т. 2-Фрунзе.—1986.-С. 108-109.

[А8] Мокрушин Ю.М., Окунев Р.И., Пахомов Л.Н. Отображение телевизионной

информации на большом экране при помощи импульсных лазеров на парах меди / Тез. докл. III Всесоюзной конф. Применение лазеров в технологии и системах передачи и обработки информации - Таллин.-1987.-Т.З.-С.140-142.

[А9] Мокрушин Ю.М. Акустооптическая система отображения информации с импульсным лазером на парах меди: Автореф. канд.ф.-м.н.-Л.-ЛПИ, 1987.-16 с.

[А 10] Градобоев Ю.Г., Камшилин А.А., Мокрушин Ю.М., Окунев Р.И. Особенности импульсной записи информации на ПВМС "ПРИЗ" // Пространственно временные модуляторы света для оптической обработки информации: Сб. статей.- Ленинград,- 1987.- С.64—73.

[All] Водоватов И.А., Мокрушин Ю.М., Петрунькин В.Ю. О дифракции света на ультразвуке в гиротропной среде // Акустооптические устройства радиоэлектронных систем: Сб. статей,-Л.: Наука, Ленингр. отд.- 1988.-С. 98-106.

[А12] Ю.Г. Градобоев, Ю.М. Мокрушин, Р.И. Окунев, Л.Н. Пахомов, А.Г. Петраков, А.Л. Степанянц. Магнито-транзисторный источник питания лазера на парах меди // Приборы и техника эксперимента — 1990.- № 6- С.118-120.

[А 13] Разработка и исследование акустооптической проекционной системы отображения ТВ информации повышенной четкости с импульсным лазером на парах меди: Отчёт о НИР, Гос. Регистр. № 907013 / Ю.М. Мокрушин, Ю.Г. Градобоев, А.Г. Петраков //Гос. Регистр. № 907013.-ЛГТУ, 1990 - 69 с.

[А14] Авт. свид. № 1748232 (СССР). Магнитный генератор импульсов накачки лазера на парах меди // Ю.Г. Градобоев, И. В. Грехов, С.В. Коротков, Ю.М. Мокрушин, А.Г. Петраков, А.Л. Степанянц.-1992.-Бюл. № 26.

[А 15] Мокрушин Ю.М., Кружалов С.В., Парфенов В.А., Парфенов Вад.А., Серегин А.Г. Акустооптическая система стабилизации положения пучков излучения лазеров // XII Межреспубл. Симпозиума по распространению лазерного излучения в атмосфере и водных средах: Тез. докл. - Томск, 1993.- С.187.

[А16] Kulakov S.V., Shakin O.V., Mokrushin Yu.M. Acousto-Optical Laser System for Information Display// Gordon Conference.-USA. Denver, Colorado.-1995.

[A17] Патент РФ № 2104617. Лазерная проекционная система отображения телевизионной информации (варианты) // Ю.М. Мокрушин, О.В. Шакин - Опубл. в Б. М-1995.-№ 28.

[А18] Грехов И.В., Козлов А.К., Коротков С.В,, Мокрушин Ю.М., Степанянц

A.JI., Яковчук Н.С. РВД-генератор субмикросекундного диапазона для импульсных лазеров // Приборы и техника эксперимента - 1996, № 3.-С.111-114.

[А19] Grekhov I.V., Gradoboev Yu.G., Korotkov S.V., Mokrushin Yu. М., Stepanyants

A.L. Generator on the basis of reversely switched dynistors forming pump pulses for a copper vapor laser // Journal of Russian Laser Research. New-York.- 1996-Vol. 17, No.4-P. 362-364.

[A20] Mokrushin Yu. М., Shakin O.V. Acousto-optical system for imaging TV information by using a copper vapor laser // Journal of Russian Laser Research - New-York-1996-Vol. 17,No.4 -P. 381-393.

[A21] Shakin O.V., Mokrushin Yu. M. Acousto-optical system for imaging TV information by using a copper vapor laser // International Conference. "Physprom 96''.- Moskva (Golizino), 22-26 September 1996-P. 213-214.

[A22] Shakin O.V., Mokrushin Yu. М.. Acousto-Optical CU-Laser System for TV information Display // Abstract of Second International Conferenceon Optical Information Processing -St.Petersburg, Russia, June 24—25 1996,- P. 142.

[A23] Kazarian M.A., Mokrushin Yu. М., Prochorow A.M., Shakin O.V. Copper vapor laser with intra-cavity acousto-optic output control // XX International Quantum Electronics Conference. Technical Digest.-Sydney, Australia, 14-19 July 1996.

[A24] Kazarian M.A., Mokrushin Yu. М., Prochorow A.M., Shakin O.V. Copper vapor laser with intra-cavity acousto-optic output control // Physica Scripta- 1996. -Vol. 49. -P. 108-110.

[A25] Kazarian M.A., Mokrushin Yu. М., Prochorow A.M., Shakin O.V. Copper Vapor Laser with Intra-Cavity Acousto-Optic Output Control // EOS Topical Meeting Digest Series: Vol. 15. Advances in Acousto-Optics. - St.Petersburg, Russia, June 24-25 1997. -P. 108—110.

[A26] Mokrushin Yu. М., Shakin O.V. Acousto-optical system for imaging TV information by using a copper vapor laser // EOS Topical Meeting Digest Series: Vol. 12. -Diffractiv Optics. - Savonlinna, Finland, 1997. - P.252-253.

[A27] Казарян М. А., Кружалов С. В., Лябин Н. А., Мокрушин Ю. М., Парфенов В. А., Прохоров А. М., Шакин О. В. Перестраиваемый импульсно-периодический конвертор в синей области спектра с накачкой лазером на парах меди //Квантовая электроника.-l998.-Т. 25, № 9 - С. 751-752.

[А28] Казарян М.А., Кружалов С.В., Лябин Н.А., Мокрушин Ю.М., Парфенов В.А., Прохоров А.М., Шакин О.В. Многофотонная цветная лазерная система для разделения изотопов // III Всерос. научн. конф. "Физико-химические процессы при селекции атомов и молекул": Сб. докл.-Звенигород, Россия, 5-9 октября 1998.-С.44-45.

[А29] Васильев Ю.П., Казарян М.А., Мокрушин Ю.М., Прохоров А.М., Шакин О.В. Лазерные оптические системы для проекции изображений // Светотехника-1998.-№ 5.-С. 7-10.

[АЗО] Gulragossian Z.G., Kazarian М.А., Kruzhalov S.V., Lyabin N.A., Mokrushin Yu.M., Parfenov V.A., Prokhorow A.M., Shakin O.V. A tunable Al203:Ti3+ laser, pumped by a copper vapor laser // Int. Conf. on LASER'98 MG.9- Tucson, Arizona. USA, Dec.7-11 1998.

[A31] Shakin О. V., Mokrushin Yu.M., Kruzhalov S. V., Parfenov V. A., Kazarian M. A. Acousto-optic tunable laser on АЬОз:Т^ with frequency doubling, pumped by a copper vapor laser // Abstr. Third Int. Conf. on Optical Information Processing and Second Int. Conf. for Young Researchers on Acousto-Electronic and Acousto-Optic Information Processing.-Moscow, Russia, May-June 1999.-P. 38-39.

[A32] Gulragossian Z. G., Kazarian M. A., Mokrushin Yu. М., Prokhorov A. М., Shakin O.V. Color laser system //Int. Conf. on LASER'99 THL.5.-Quebec, Canada, Dec. 13-17 1999.

[АЗЗ] Казарян M.A., Кружалов C.B., Лябин H.A., Мокрушин Ю.М., Парфенов

В.А., А.М.Прохоров, Шакин О.В. Получение цветного телевизионного изображения на большом экране с использованием импульсных лазеров на парах металлов // Известия АН. Сер. физич.— 1999,-Т.63, №6,-С. 1190-1191.

[А34] Кружалов С.В., Мокрушин Ю.М., Парфенов В.А. Лазер на Ti:AL203 с накачкой излучением лазера на парах меди // Письма в ЖТФ.-1999. - Т.25, вып. 18 - С.

12-17.

[А35] Казарян М.А., Кружалов С.В., Мокрушин Ю.М., Парфенов В.А., Таманян

А.Г., Шакин О.В. Особенности накачки титан-сапфирового кристалла лазером на парах меди // Симпозиум "ЛАЗЕРЫ НА ПАРАХ МЕТАЛЛОВ": Тез. докл.-Ростов на Дону,- 2000.-С. 52.

[А36] Gulragossian Z.G., Kazarian A.M., Kazarian M.A., Kruzhalov S.V., Lyabin

N.A., Mokrushin Yu.M., Parfenov V.A., Prokhorow A.M., Shakin O.V. Color Laser System // Proceedings of the International Conference on LASER'99. STS Press, McLEAN, VA.-2000.-P. 685-686.

[A37] Kazarian M.A.,Mokrushin Yu.M., Prokhorow A.M., Shakin O.V. TV system with copper vapour laser // Proceedings of the International Conference on LASER'2000. STS Press, McLEAN, VA.-2001.-P.908-910.

[A38] Gulyaev Yu.V, Kazarian M.A., Mokrushin Yu. М., Prochorow A.M., Shakin O.V. Acoustooptical TV projection system with pulsed lasers // Laser Physics-2002-Vol.12, N0.8.-P. 6-18.

[A39] Gradoboev Y. G., Kruzhalov S. V., Lyabin N. A., Mokrushin Y. М., Shakin О. V., Shreter Y. G. Acousto-optical controllable ultra-violent laser radiation // XI Conference on Laser Optics - St.Petersburg, Russia-2003.-P. 55.

[A40] Gradoboev Y.G., Kruzhalov S.V., Mokrushin Y.M., Shakin O.V., Kazaryan M.A., Lyabin N.A. Ultraviolet acousto-optical controlled laser // VII International Conference for young researchers. Wave Electronics and Its Applications In Information and Telecommunication Systems.- St.Petersburg, Russia-2004-P. 38-41.

[A41] Ю.Г.Градобоев,Ю.В.Гуляев, М.А.Казарян, С.В.Кружалов, Н.А.Лябин, Ю.М.Мокрушин, О.В.Шакин. Управление амплитудой, длиной волны излучения и ее скважностью в УФ области спектра с накачкой лазером на парах меди // Симпозиум "ЛАЗЕРЫ НА ПАРАХ МЕТАЛЛОВ": Тез. докл.- Ростов на Дону.-2004.-С. 48.

[А42] Градобоев Ю.Г., Гуляев Ю.В., Казарян М.А., Кружалов С.В., Лябин Н.А., Мокрушин Ю.М., Шакин О.В. Источник УФ излучения на базе лазера на парах меди с акустооптическим управлением спектральными и временными характеристиками // Квантовая электроника.- 2004.-Т. 34, №12 - С.1133-1137.

[А43] Gradoboev Y.G., Kruzhalov S.V., Mokrushin Y.M., Shakin O.V., Kazaryan M.A., Lyabin N.A. Acousto-optical controlled generator-amplifier system on copper vapor lasers // VIII International Conference for young researchers. Wave Electronics and Its Applications In Information and Telecommunication Systems- St.Petersburg, Russia-

2005.-P. 30-31.

[A44] Gulyaev Yu.V., Kazarian M.A., Lyabin N.A., Mokrushin Yu.M., Shakin O.V., Tamanyan A.G. Precision processing based on copper-vapour laser using optical system “Oscillator-amplifier” // Laser in engineering.- 2005.-Vol.15, No. 5-6 - P. 293-311.

[А45] Kazaryan M.A., Mokrushin Yu.M., Morozova E.A., Shakin O.V. Laser systems with acoustical optical control of output parameters for medical applications // The 7lh International Conference. Atomic and molecular pulsed laser.-Tomsk, 12-16 September

2005,-Vol. E-23.-P. 67-68.

[A46] Гуляев Ю.В., Градобоев Ю.Г., Казарян М.А., Мокрушин Ю.М., Ридигер

В.В., Шакин О.В. Лазерная система генератор-усилитель на базе лазера на парах меди среднего уровня выходной мощности для подсветки архитектурных сооружений // Симпозиум "ЛАЗЕРЫ НА ПАРАХ МЕТАЛЛОВ".- Ростов на Дону: Тез. докл.- 2006-

С. 50.

[А47] Гуляев Ю.В., Градобоев Ю.Г., Казарян М.А., Мокрушин Ю.М., Ридигер

В.В., Шакин О.В. Лазерная система генератор-усилитель на базе лазера на парах меди среднего уровня выходной мощности для подсветки архитектурных сооружений // Межд. научной конф. "Фундаментальные основы инженерных наук", посвященная

A.М.Прохорову: Сб.трудов-Москва, 25-27 октября 2006-Т. 1- С. 21-27.

[А48] Kazaryan М.A., Mokrushin Yu.M., Morozova Е.А., Shakin O.V. Laser systems with acoustical optical control of output parameters for medical applications // Proc. SPIE-

2006. - Vol. 6263,62630W1-62630W5.

[A49] Kulakov S. V., Gradoboev Yu. G., Mokrushin Yu. М., Shakin О. V., Kludzin V. V. Acousto-optic crystal devices for beam control of powerful lasers (Invited Paper)//Proc. SPIE.-l3-17 August 2006-Vol. 6314-29; Photorefractive fiber and crystal devices: Materials, Optical properties, and Applications: XII - San Diego, California, USA,

13-17 August 2006.

[A50] Гуляев Ю.В., Градобоев Ю.Г., Казарян М.А., Мокрушин Ю.М., Ридигер

B.В., Шакин О.В. Лазерная система для подсветки архитектурных памятников // Строительные материалы, оборудование и технологии 21 века-2007.-№1.-С. 51.

[А51] Kulakov S. V., Mokrushin Yu. М., Gradoboyev Yu. G., Shakin О. V., Kludzin V, V. Acousto-optically tunable laser //Proc. SPIE.-Vol. 6698-60: Photonic Fiber and Crystal Devices: Advances in Materials and Innovations in Device Applications.-San Diego, California, USA, 26-27 August 2007.

[A52] Ю.М.Мокрушин, В.А.Парфенов. Использование лазера на парах меди для реставрации произведений искусства // Оптический журнал - 2008 - Т. 75, № 7.-С. 8890.

[А53] Казарян М.А., Мокрушин Ю.М., Парфенов В.А., Шакин О.В.. Использование лазера на парах меди для реставрации произведений искусства // Симпозиума "ЛАЗЕРЫ НА ПАРАХ МЕТАЛЛОВ": Тез. докл..- Ростов на Дону, 22-26 сентября 2008,- С. 40.

[А54] Gulyaev Yu.V., Gradoboev Y.G., Kazaryan M.A., Mokrushin Yu.M., Morozova E.A., Ridiger V.V.,Shakin O.V. Laser system for the architectural constructions illumination // The 9lh International Conference. "Atomic and molecular pulsed laser".- Tomsk, Russia, September 14-18, 2009-E-l 1,- P. 61.

[A55] Gradoboev Y.G., Kazaryan M.A., Leontovich A.M., Lyabin N.A., Shakin O.V. Possibilities of cutting the sapphire coated with thin film of gan by second harmonics of copper vapour laser // The 9lh International Conference. "Atomic and molecular pulsed laser".- Tomsk, Russia, September 14-18, 2009 - E-16.- P. 63.

[A56] Шакин O.B., Белый B.H., Мокрушин Ю.М. и др. Оптимальные условия аку-стооптического взаимодействия в кристаллах с гиротропией // Симпозиум "ЛАЗЕРЫ НА ПАРАХ МЕТАЛЛОВ": Тез. докл.- Ростов на Дону, 20-24 сентября 2010 - С. 94.

[А57] Аксенов Е.Т., Баранов А.А., Марков В.А., Мокрушин Ю.М., Петров В.М. Исследование спектров поглощения вещества оптоакустическим методом со спектрально-временным стробированием // Научно-технические ведомости СПбГПУ. Наука и образование - 2011- № 1. - С. 135-140.

[А58] Мокрушин Ю.М. Дифракция света на звуке вблизи оптической оси Научнотехнические ведомости СПбГПУ. Физико-математические науки гиротропного кристалла //.- 2011- № 2. -С.93-105.

[А59] Мокрушин Ю.М. Формирование изображения строки в акустоопгической системе с импульсным источником когерентного света // Научно-технические ведомости СПбГПУ. Физико-математические науки - 2011- № 3. -С.99-109.

[А60] Мокрушин Ю.М. О влиянии нелинейности акустооптического взаимодействия в модуляторе из Те02 на формирование изображения гармонических сигналов // Научно-технические ведомости СПбГПУ. Физико-математические науки - 2011.- №

4.-С. 118-129.

[А61] Шакин О.В., Белый В.Н., Казарян М.А., Мокрушин Ю.М., Сачков В.И. Оптимальные условия акустооптического взаимодействия в кристаллах с гиротропией // Краткие сообщения по физике. ФИАН.-2011.-№ 8.-С.21-29.

Подписано в печать 10.01.2012. Формат 60x84/16. Печать цифровая. Уел. печ. л. 2,0. Тираж 100. Заказ 8574Ь.

Отпечатано с готового оригинал-макета, предоставленного автором, в типографии Издательства Политехнического университета. 195251, Санкт-Петербург, Политехническая ул., 29. Тел.:(812)550-40-14 Тел./факс: (812) 297-57-76

Введение

Глава 1 Методы создания лазерного проекционного изображения. Развитие систем формирования лазерных телевизионных изображений на основе акустооптических элементов управления.

1.1. Развитие лазерных телевизионных устройств отображения информации.

1.2. Импульсный метод формирования телевизионного изображения

1.3. Импульсные лазеры для системы формирования телевизионного изображения.

1.3.1. Газовые лазеры.

1.3.2. Твердотельные лазеры.

1.4. Акустооптические устройства модуляции и отклонения лазерного светового пучка. Выбор элементов для модуляции лазерного луча.

1.4.1. Акустооптический модулятор.

1.4.2. Устройства кадровой развертки светового луча.

1.5. Лазерная спекл-картина и методы ее устранения.

1.6. Варианты построения оптической системы для устройств формирования телевизионного изображения с импульсным лазером.

Глава 2. Теоретическое рассмотрение процесса формирования изображения в акустооптической системе с импульсным когерентным источником света.

2.1. Дифракция плоской световой волны на ультразвуке в гиротропном кристалле Те02.

2.1.1. Постановка задачи и вывод интегрального уравнения для поля.

2.1.2. Решение интегрального уравнения.

2.1.3. Анизотропная дифракция света на медленной сдвиговой волне в кристалле ТеС^ при постоянной амплитуде ультразвукового возмущения.

2.1.4. Анизотропная дифракция при амплитудной модуляции ультразвукового сигнала.

2.2. Формирование изображения строки в акустооптической системе с импульсным источником когерентного света.

2.3. Частотно-контрастная характеристика и предельное число разрешимых элементов системы по кадру.

2.3.1. Случай малой эффективности акустооптического взаимодействия

2.3.2. Влияние нелинейности акустооптического взаимодействия на качество формируемого изображения. Приближение третьего порядка взаимодействия. Границы применимости первого порядка взаимодействия.

2.3.3. Приближение пятого порядка взаимодействия. Границы применимости приближения третьего порядка взаимодействия

Глава 3. Разработка и экспериментальное исследование отдельных узлов и элементов акустооптической системы формирования телевизионного изображения.

3.1. Оптимизация параметров излучения лазера на парах меди применительно к проекционной системе отображения информации

3.1.1. Лазер на парах меди с внутрирезонаторным акустоопти-ческим управлением его спектральными и временными характеристиками.

3.1.2. Исследование возможности управления параметрами светового пучка в системе генератор - усилитель лазерного излучения.

3.1.3. Исследование характеристик излучения системы из двух лазеров на парах меди с инжекцией светового пучка в мощный лазер.

3.2. Исследование возможности получения синей линии в лазере на титан - сапфире с накачкой от лазера на парах меди и преобразованием излучения во вторую гармонику.

3.3. Разработка конструкции акустооптических модуляторов и дефлекторов для импульсной системы отображения информации

3.4. Особенности работы электронных устройств управления акустооптической системой отображения телевизионной информацией.

3.5. Оптимизация оптической схемы для системы отображения информации с импульсным лазером на парах меди.

Глава 4. Экспериментальное исследование акустооптической системы отображения и записи информации с лазером на парах меди.

4.1. Исследование амплитудных передаточных характеристик и нелинейных искажений при формировании изображения строки.

4.2. Экспериментальное исследование характеристик акустооптической системы отображения телевизионной информации на проекционном экране.

4.2.1. Оптическая схема установки.

4.2.2. Экспериментальные результаты.

4.2.3. О возможности создания многоцветного проекционного устройства с лазерами на парах металлов.

4.3. Применение акустооптической системы с импульсным лазером на парах меди для записи информации.

4.3.1. Запись информации на ПВМС "ПРИЗ".

4.3.2. Запись телевизионной информации на фотопленку.

4.3.3. Отображение ТВ информации на большом экране.

4.4. Перспективы создания акустооптической системы отображения ТВ информации в стандарте высокой четкости с импульсными лазерами.

4.4.1. Исследование работы акустооптической системы отображения телевизионной информации в стандарте повышенной четкости.

4.4.2. Варианты создания цветной акустооптической системы с импульсными лазерами, работающей в стандарте HDTV

Диссертационная работа посвящена теоретическому и экспериментальному исследованию акустооптического взаимодействия излучения импульсных лазеров с ультразвуком, происходящего в кристаллическом звукопроводе аку-стооптических модуляторов из парателлурита (ТеОг), обладающего гиротроп-ными свойствами.

Актуальность проблемы. Создание устройств, способных отображать большой объем информации при высоком качестве воспроизводимого изобра жения представляет практический интерес в таких областях науки и техники, как оптическая обработка информации, запись информации на различные виды носителей, воспроизведение телевизионных изображений, связь и других, где мы имеем дело с большими потоками информации в реальном масштабе времени.

В настоящее время большие усилия ведущих электронных компаний мира направлены на создание телевизионных систем отображения информации с использованием лазерных источников света. Лазеры обеспечивают высокую яркость и недостижимый для ламп и люминофоров цветовой контраст в изображении. Среди лазерных источников выделяются импульсные лазеры, позволяющие осуществлять эффективное нелинейное преобразование излучения в другие участки видимого спектра и, таким образом, охватить весь существующий для зрительного восприятия диапазон длин волн. Одним из перспективных методов формирования изображения в реальном масштабе времени для этих лазеров является метод импульсной проекции изображения ампли-тудно-модулированной ультразвуковой строки, которая заполняет апертуру акустооптического модулятора.

В рассматриваемом способе модуляции отсутствует высокоскоростная развертка по строке, а также, в отличие от существующих методов, которые используют матричные модуляторы, нет дискретной структуры в изображении. Оно формируется в реальном времени без задержки и лучше согласуется с последовательным способом передачи информации по каналу связи. Размеры изображения при этом могут легко трансформироваться без изменения самих устройств модуляции. При записи информации на различные виды носителей имеется возможность осуществления когерентной оптической обработки этой информации. Возможность использования полностью акустооптических устройств управления для рассматриваемой системы позволяет для целого ряда задач отказаться от таких механических устройств управления, как зеркальные сканаторы, многогранные вращающиеся призмы, матрицы и линейки микрозеркал. Кроме того, используемые в системе кристаллические среды для модуляторов могут выдерживать большие средние и импульсные мощности лазерного излучения, что позволяет использовать рассматриваемые системы в технологических целях.

Несмотря на то, что импульсной метод формирования изображения давно известен, существует много нерешенных вопросов, связанных с эффективностью и качеством формирования изображения при помощи наиболее эффективных в настоящее время акустооптических модуляторов (АОМ) на кристалле парателлурита (Те02) при амплитудной модуляции ультразвука. Сложность задачи заключается в том, что акустооптическую дифракцию необходимо рассматривать для анизотропной гиротропной среды, которой является кристалл Те02, и для промежуточного режима дифракции света на звуке. Неясен вопрос о перспективах практического применения данного метода для отображения полноцветной телевизионной информации на больших экранах в стандарте высокой четкости.

Необходимо также рассмотреть вопрос об оптимизации выходных параметров лазера для целей формирования изображения импульсным методом. В диссертационной работе в качестве такого источника выбран лазер на парах меди, который остается одним из самых мощных источников светового излучения в видимой области спектра и по своим выходным характеристикам достаточно хорошо согласуется с требованиями, предъявляемыми к импульсной системе формирования изображения. В России продолжаются работы по совершенствованию этих лазеров в направлении повышения эффективности накачки и практического коэффициента полезного действия.

Настоящая диссертация является завершающей по циклу работ, проводившихся на кафедре "Квантовая электроника" СПбГТУ, связанных с теоретическим рассмотрением процесса дифракции света на звуке методом интегрального уравнения, а также с работами по практическому созданию лазеров на парах меди и акустооптических устройств управления лазерным излучением для систем отображения и записи информации.

Цели и задачи диссертационной работы.

Целью работы является развитие теории акустооптического взаимодействия для анизотропных кристаллических сред, обладающих гиротропными свойствами, и на ее основе разработка методики расчета пространственного распределения интенсивности светового излучения на проекционном экране при дифракции импульсного лазерного излучения на амплитудно-модулированном ультразвуковом сигнале в кристалле парателлурита (Те02).

Для достижения указанной цели были поставлены и решались следующие задачи.

1. Разработка методики численного расчета амплитуд дифрагированных световых волн при анизотропной дифракции света на медленной сдвиговой упругой волне, распространяющейся в кристалле Те02 вблизи его оптической оси в промежуточном режиме и при больших амплитудах ультразвукового возмущения.

2. Определение закономерностей формирования светового изображения в акустооптической системе с импульсным лазером при дифракции света на ам-плитудно-модулированной ультразвуковой волне.

3. Разработка методики расчета эффективность дифракции в зависимости от амплитуды и частоты модуляции, а также определение границ применимости математических методов для расчета интенсивности световых полей.

4. Создание и исследование работы прототипа лазерной проекционной системы отображения и записи ТВ информации, в которой используется импульсный лазер на парах меди в качестве основного излучения или излучения накачки и акустооптический модулятор на парателлурите.

5. Исследование возможности создания цветной акустооптической системы отображения информации с импульсными лазерами, работающей в стандарте высокой четкости.

Научная новизна результатов диссертационной работы заключается в том, что в ней впервые:

1. Развита теория дифракции света на звуке в гиротропном кристалле па-рателлурита для анизотропной широкополосной геометрии рассеяния вблизи оптической оси кристалла в промежуточном режиме дифракции.

2. На основе решения интегрального уравнения, полученного путем введения эквивалентных токов и разложения искомого поля по плоским волнам в среде взаимодействия, предложена методика расчета амплитуд дифрагированных световых полей для выбранного дифракционного порядка в приближении высоких порядков взаимодействия.

3. Предложена методика расчета двумерного распределения интенсивности светового поля в +1 дифракционном порядке для сходящегося светового пучка в фокальной плоскости входной цилиндрической линзы, а также среднего по времени распределения интенсивности света от импульсного когерентного источника в плоскости изображения.

4. Для акустооптической системы формирования изображения строки с импульсным лазером на парах меди и АОМ из ТеСЬ теоретически рассчитаны: - контраст в изображении модулированного по гармоническому закону ультразвукового сигнала для различных частот модуляции, длительностей светового импульса, несущих частот ультразвука, длины акустооптического взаимодействия, а также конуса углов падения света на АОМ в плоскости, ортогональной плоскости рассеяния

- нелинейные искажения в сигнале изображения и эффективность дифракции в зависимости от индекса и частоты модуляции, а также определены границы применимости приближения первого и третьего порядков взаимодействия при их расчетах.

5. Сформулированы требования, предъявляемые к источнику лазерного излучения, оптической системе, характеристикам акустооптического модулятора и параметрам управляющих сигналов, позволяющие формировать при помощи рассматриваемой системы изображение высокого качества.

6. Результаты теории экспериментально подтверждены при исследовании характеристик акустооптических систем для проекции изображений и записи информации с импульсными лазерами на парах меди для основного и преобразованного в другой диапазон длин волн (синяя линия) излучения на частотах повторения, соответствующих строчной частоте ТВ системы.

7. Предложены экспериментальные установки для реализации многоцветных систем отображения и записи информации, работающие по принципу формирования строки за один импульс излучения лазера в стандарте повышенной четкости изображения.

Практическая ценность результатов работы заключается в том, что результаты теоретического исследования носят общий характер и могут быть использованы для нахождения дифрагированных световых полей в промежуточном режиме для произвольных геометрий акустооптического взаимодействия для акустических кристаллов, обладающих, в том числе, и гиротропными свойствами. Эти результаты позволяют рассчитать дифрагированные световые поля в промежуточном режиме дифракции для сложного частотного спектра ультразвукового сигнала и при его амплитудном распределении по двум координатам в звукопроводе.

Результаты теоретического рассмотрения дифракции света на амплтудно-модулированном ультразвуковом сигнале также справедливы для непрерывного лазера и лазера, работающего в режиме синхронизации мод с пикосекунд-ной длительностью световых импульсов. Это распространяет результаты исследования на другие лазерные проекционные системы, в которых используются акустооптические модуляторы на парателлурите.

Исследование характеристик акустооптической системы с импульсным методом формирования строки для отображения и записи информации с использованием лазеров на парах меди позволяет распространить результаты диссертационной работы на системы с использованием полноцветных импульсных твердотельных лазеров, которые в настоящее время бурно развиваются.

Реализация результатов работ. На основе теоретических и экспериментальных исследований разработан ряд акустооптических устройств и лазерных систем, защищенных авторскими свидетельствами и патентом России, в том числе: акустооптические модуляторы и дефлекторы на кристалле Те02 с преобразованием типов упругих мод на боковой грани звукопровода, позволяющие производить коррекцию направления распространения ультразвуковой волны на конечной стадии изготовления после приварки пъезопреобразователя; прототип акустооптической системы отображения телевизионной информации с лазером на парах меди; магнитный генератор импульсов накачки лазера на парах меди, лазеры на парах меди с внутрирезонаторным акустооптическим управлением спектральными, амплитудными и временными характеристиками выходного излучения.

Апробация работы. Результаты исследований и разработок автора докладывались на национальных и международных конференциях, симпозиумах и семинарах в Австралии, США, Канаде, Финляндии и России. В частности, на конференции «Физпром-96» лазерная проекционная система была отмечена как лучшая разработка. Материалы диссертации докладывались и обсуждались на 4-ой Всесоюзной конференции "Оптика лазеров", г. Ленинград, 1984 г.; Всесоюзной научно-техн. конф. "Развитие и совершенствование телевизионной техники", г. Львов, 1984 г.; 2-й Всесоюзной конф. "Формирование оптического изображения и методы его обработки", г. Кишинев, 1985 г.; 6-ой Всесоюзной школе-семинаре по оптической обработке информации, г. Фрунзе, 1986 г.; Всесоюзных семинарах "Лазеры на парах металлов и их применение", г. Новороссийск, 1982, 1985 г.г.; 3-ей Всесоюзной конф. "Применение лазеров в технологии и системах передачи и обработки информации", г. Таллинн, 1987 г.; 3-ей Всероссийской научн. конф. "Физико-химические процессы при селекции атомов и молекул", г. Звенигород, 1998 г.; Всероссийских симпозиумах "Лазеры на парах металлов", г. Ростов на Дону, 2000, 2004, 2006, 2008 г.г.; Gordon Conference, USA. Denver, Colorado, 1995 г.; International Conference. "Physprom 96", Moskva (Golizino), 1996 г.; Second International Conferenceon Optical Information Processing, St.Petersburg, Russia, 1996 г.; XX International Quantum Electronics Conference, Sydney, Australia, 1996 г.; Int. Conf. on Advances in Acousto-Optics, St.Petersburg, Russia, 1997 г.; Int. Conf. on Diffractiv Optics, Savonlinna, Finland, 1997 г.; Int. Conf. on LASER'98 MG.9 - Tucson, Arizona. USA, 1998 г.; Int. Conf. on LASER"99, Quebec, Canada, 1999 г.; XI Conference on Laser Optics, St.Petersburg, Russia, 2003 г.; 7th Int. Conf. Atomic and molecular pulsed laser, Tomsk, 2005 г.; Photorefractive fiber and crystal devices: Materials, Optical properties, and Applications: XII, San Diego, California, USA, 2006, 2007 г.г.

Материалы диссертации докладывались на научных семинарах кафедры квантовой электроники в Санкт-Петербургском государственном политехническом университете, в лаборатории квантовой радиоэлектроники ФТИ им. А. Ф. Иоффе, в Санкт-Петербургском государственном университете аэрокосмического приборостроения, в оптической лаборатории ФИАН им. П.Н. Лебедева.

Публикации. Основные научные результаты изложены в 61 научных работах, из которых 19 работ было опубликовано в зарубежных рецензируемых журналах и журналах из списка ВАК. Список основных работ приведен в конце диссертации.

Личный вклад автора

Все представленные в диссертационной работе результаты были получены автором лично, либо под его непосредственным руководством в период с 1980 по 2011 г. В начале работы постановка задач и выбор теоретических методов исследований осуществлялись совместно с проф. В.Ю. Петрунькиным и проф. И.А. Водоватовым. Работы по созданию экспериментальной базы исследований и проведению первых экспериментов проводились совместно с кандидатами технических наук А.Г. Кузиным и Р.И. Окуневым. Акустооптические модуляторы из парателлурита изготавливались в разные промежутки времени Л.Н. Аснис (ГОИ), А.Г. Кузиным (ЛИАП) и О.В. Шакиным (ФТИ). Разработка электронных устройств для лазеров и систем управления производилась совместно с Ю.Г. Градобоевым. Эксперименты по преобразованию излучения лазера на парах меди в другой диапазон длин волн проводились вместе с доцентами C.B. Кружаловым и В.А. Парфеновым.

На защиту выносятся.

1. Теория дифракции света на звуке в гиротропном кристалле парателлурита для анизотропной широкополосной геометрии рассеяния вблизи оптической оси кристалла в промежуточном режиме дифракции.

2. Методика расчета амплитуд дифрагированных световых полей для выбранного дифракционного порядка в приближении высоких порядков взаимодействия.

3. Методика расчета двумерного распределения интенсивности светового поля в +1 дифракционном порядке для сходящегося светового пучка в фокальной плоскости входной цилиндрической линзы, а также среднего по времени распределения интенсивности света от импульсного когерентного источника в плоскости изображения.

4. Расчет эффективности дифракции в зависимости от индекса и частоты модуляции, а также границ применимости приближения первого и третьего порядков взаимодействия.

5. Методика расчета контраста и нелинейных искажений в изображении при больших амплитудах входного гармонического сигнала для акустооптиче-ской системы формирования изображения строки с импульсным лазером и АОМ из Те02 для различных частот модуляции, длительностей светового импульса, несущих частот ультразвука, длины акустооптического взаимодействия, а также конуса углов падения света на АОМ в плоскости, ортогональной плоскости рассеяния.

4. Общая схема построения акустооптической системы отображения информации с импульсным лазером на парах меди, а также примеры практической реализации и исследования отдельных узлов и элементов этой системы:

- лазера на парах меди с внутрирезонаторным акустооптическим управлением его спектральными и временными характеристиками,

- системы из двух лазеров на парах меди с управляемыми спектральными и временными характеристиками и с инжекцией светового пучка в мощный лазер,

- конструкции акустооптических модуляторов и дефлекторов,

- широкополосных электронных устройств управления,

- оптической схемы проекционного устройства отображения информации, позволяющей эффективно совместить изображения на разных длинах волн излучения лазера, а также уменьшить плотность мощности светового излучения в кристалле АОМ.

5. Результаты экспериментального исследования получения синей линии (450 нм) в лазере на титан-сапфире с накачкой от лазера на парах меди и преобразованием излучения во вторую гармонику.

6. Результаты экспериментального исследования выходных характеристик и нелинейных искажений акустооптической проекционной системы отображения телевизионной информации с лазером на парах меди.

Объем и структура диссертации. Диссертация состоит из введения, четырех глав основного текста, заключения, 4-х приложений и списка использованных источников. Общий объем диссертации - 312 страниц, 81 рисунок в основной части и 26 рисунков в приложении, 4 таблицы, библиография содержит 234 наименования.

Основные результаты исследований, представленных в данной работе, могут быть сформулированы в следующем виде.

1. В результате решения интегрального уравнения для электромагнитного поля, полученного с помощью введения эквивалентных токов и разложения искомого поля по плоским волнам, найдено общее решение для дифрагированного на ультразвуке светового поля, справедливое для анизотропной диэлектрической среды, обладающей гиротропными свойствами.

2. Предложена методика расчета светового поля на выходной апертуре АОМ, которая заключается в последовательном нахождении углов дифракции и амплитуд дифрагированных световых волн для возрастающих порядков взаимодействия.

3. На основании общего решения дифракционной задачи в приближении до пятого порядка взаимодействия включительно рассмотрена задача о дифракции плоской световой волны на ультразвуке для геометрии рассеяния, соответствующей широкополосной анизотропной дифракции света на медленной сдвиговой упругой волне, распространяющейся в направлении [110] кристалла ТеОг, вблизи его оптической оси. Получено выражение для дифрагированного светового поля в +1 дифракционном порядке на границе ультразвукового столба при постоянной амплитуде ультразвукового возмущения, а также при его амплитудной модуляции по гармоническому закону.

4. В приближении малой эффективности дифракции рассчитано двумерное распределение поля в +1 дифракционном порядке в фокальной плоскости входной цилиндрической линзы, а также среднее по времени распределение интенсивности света от импульсного когерентного источника в плоскости изображения. Произведен расчет частотно-контрастной характеристики акустооп-тической системы формирования изображения строки с импульсным лазером на парах меди и АОМ из Те02 для различных значений длительности светового импульса, несущих частот ультразвука, длины акустооптического взаимодействия, а также конуса углов падения света на АОМ в плоскости, ортогональной плоскости рассеяния.

5. В результате численного расчета показано, что теоретическое значение числа градаций яркости на низких модулирующих частотах в зависимости от величины порогового контраста может находиться в пределах 200 ч- 500. Увеличение длительности светового импульса приводит к уменьшению контраста в передаче амплитудно-модулированных сигналов на высоких частотах. К увеличению контраста на высоких частотах приводит уменьшение ширины пъе-зопреобразователя и уменьшение несущей частоты ультразвука, ее приближение к частоте двухфононного взаимодействия.

6. Показано, что на поперечное распределение интенсивности светового поля в строке, а, следовательно, и на предельное число разрешимых элементов системы по кадру и максимальную интенсивность света в сигнале изображения должен оказывать влияние выбор конуса углов падения светового излучения на АОМ в плоскости, ортогональной плоскости дифракции. Начиная с

0,2 м (авнешн > 0,05 рад) происходит заметное уменьшение интенсивности в максимуме поперечного распределения, увеличение его ширины, а также искажение симметрии в форме поперечного распределения интенсивности света. Акустооптический модулятор из ТеОг практически не будет оказывать заметного влияния на распределение интенсивности светового поля в строке по координате у, а следовательно, и на число разрешимых элементов системы по кадру вплоть до углов <2внешн ~2 град, что соответствует 0,3 м при Л0 = 510,6 нм и световом пучке диаметром 2 см.

7. В приближении третьего порядка взаимодействия получено выражение для средней по времени интенсивности света в сигнале изображения, что позволило установить границы применимости приближения малой эффективности дифракции, а также определить величину и характер нелинейных искажений в сигнале изображения при его модуляции по гармоническому закону. В результате численных расчетов найдены значения индексов модуляции, начиная с которых нелинейные искажения в изображении резко возрастают. Показано, что степень искажения изображения при больших индексах модуляции зависит от частоты модуляции, длительности светового импульса и длины аку-стооптического взаимодействия.

На низких модулирующих частотах (/0 < 1 МГц) при индексах модуляции %0 ^ 0,6 среднеквадратичное отклонение интенсивности в сигнале изображения от составляющей с частотой первой гармоники 77нел не превышает 17%. При дальнейшем увеличении индекса модуляции форма гармонических сигналов начинает резко искажаться. Одним из способов уменьшения этих искажений является увеличение длины акустооптического взаимодействия Ь.

Приближение малой эффективности дифракции ограничено сверху уровнем эффективности дифракции 0,1 ^ 0,17 и индексами модуляции Жогр от 0,2 для /0= 1 МГц до 0,35 для /0= 15 МГц.

8. Произведен расчет средней по времени интенсивности света в сигнале изображения при его модуляции по гармоническому закону в 0 дифракционном порядке в приближении 4-го порядка взаимодействия, а также в +1 дифракционном порядке в приближении 5-го порядка взаимодействия. Это позволило рассчитать амплитудные передаточные характеристики системы, характеризующие эффективность дифракции в зависимости от индекса и частоты модуляции, а также определить границы применимости приближения третьего порядка взаимодействия.

Приближение 3-го порядка взаимодействия на низких модулирующих частотах ограничено индексом модуляции 0,6 0,65 и эффективностью дифракции, приблизительно равной 0,43 0,46.

На высоких частотах модуляции /0= 10 15 МГц приближение 3-го порядка взаимодействия выполняется до индексов модуляции -1 и эффективности дифракции 0,6 0,7.

9. Произведен расчет амплитудно-частотных характеристик акустоопти-ческой системы формирования изображения с импульсным лазером и АОМ из Те02 при различных значениях индекса модуляции, длинах акустооптического взаимодействия и длительностях светового импульса.

Показано, что для формирования изображения амплитудно-модулированного ультразвукового сигнала с полосой частот до 5 + 7 МГц (стандартный ТВ сигнал) вполне достаточно использовать лазеры с длительностью светового импульса т0 —30 + 40 не. Уменьшение длины Ь приводит к увеличению эффективности дифракции в высокочастотной области и расширению полосы частот акустооптического взаимодействия. Увеличение же с одной стороны, увеличивает эффективность дифракции в области низких частот, с другой, уменьшает диапазон рабочих частот системы. При больших индексах модуляции эффективности дифракции на низких частотах (0,1 + 1 МГц) выравниваются, что связано с ограничением амплитуды в результате перекачки энергии света в высокие гармоники модулирующего сигнала. Эта эффективность ограничивается приблизительно уровнем 0,5 на частотах модуляции до 1 МГц.

10. В результате проведенных исследований разработана конструкция лазера на парах меди с параметрами выходного излучения, удовлетворяющими требованиям, предъявляемым к источнику света для акустооптической системы отображения и записи телевизионной информации с импульсным методом формирования строки: длительность светового импульса 10 + 15 не, расходимость лазерного излучения 1,6-10^ рад, частота следования импульсов излучения 15,625 кГц, поляризация излучения - линейная, суммарная мощность излучения генератора на двух линиях - 12 Вт.

Проведено сравнение выходных мощностей и расходимостей излучения лазера в случаях со сферическими и цилиндрическими зеркалами при одном и том же уровне накачки. Измерения показали, что при сохранении расходимости лазерного излучения по одной координате выходная мощность лазерного излучения при использовании резонатора с цилиндрическими зеркалами увеличивается приблизительно на 20%.

11. Разработана конструкция лазера на парах меди с внутрирезонаторным акустооптическим управлением его спектральными и временными характеристиками, позволяющая с высокой точностью управлять амплитудой, скважностью выходных импульсов и их длиной волны (А, і или Х2) без изменения режима разогрева активного элемента и направления распространения лазерного излучения. Сравнение выходных мощностей лазера с АОФ из Те02 и установленной на то же место в резонаторе призмы Глана показало, что для одной и той же мощности накачки средняя выходная мощность лазера на парах меди остается практически одинаковой при эффективности дифракции в АОФ ~ 80%.

12. Исследована возможность использования системы генератор-усилитель лазерного излучения для формирования мощных световых пучков с требуемыми для рассматриваемой системы параметрами.

13. Разработана и исследована система из двух лазеров на парах меди с управляемыми спектральными и временными характеристиками и с инжекци-ей светового пучка в мощный лазер, которая позволяет преобразовать практически всю инверсию усилителя в излучение с приемлемой для системы отображения информации расходимостью.

14. Исследована возможность получения синей линии (450 нм) в лазере на титан-сапфире с накачкой от лазера на парах меди и преобразованием излучения во вторую гармонику.

Дифференциальная эффективность преобразования излучения накачки лазера на парах меди в центре линии усиления Ті:А1203 в длину волны 770 нм составила величину 26,4 %, а в длину волны 900 нм - 24 %. Максимальная выходная мощность достигалась при нагрузке резонатора 40% и для двух комплектов зеркал составила Р = 1,32 Вт (к = 790 нм) и Р = 1,2 Вт (к = 900 нм).

Произведено сравнение эффективностей накачки разными длинами волн лазера на парах меди. Показано, что в рассматриваемом случае двухчастотной накачки происходит взаимная компенсация эффектов, связанных с различием стоксова сдвига и поглощения в активной среде. Это приводит к выравниванию эффективностей накачки на разных длинах волн лазера на парах меди.

При преобразовании излучения Т1:А1203 лазера во вторую гармонику экспериментально была достигнута мощность 400 мВт на длине волны 450 нм при длительности генерации 40 не и частоте следования импульсов излучения 15,625 кГц, что позволяет рассчитывать на получение в дальнейшем большей средней мощности излучения в синей области при использовании для накачки значительно более мощного лазера на парах меди.

15. Предложена конструкция широкополосных акустооптических модуляторов и дефлекторов из ТеСЬ с преобразованием типов ультразвуковых колебаний, позволяющая производить коррекцию направления распространения ультразвуковой волны в материале звукопровода на конечной стадии их изготовления после приварки пьезопреобразователя. Рассмотрена методика проведения такой коррекции, а также требования, предъявляемые к точности ориентации отражающей ультразвук грани звукопровода.

16. Предложены и практически реализованы электронные устройства управления акустооптической системой отображения телевизионной информации с импульсным лазером, обеспечивающие надежную работу системы в соответствии с параметрами телевизионной развертки при широкой полосе частот входных модулирующих сигналов, а также позволяющие производить необходимую коррекцию с целью получения изображения высокого качества.

17. Предложены и практически реализованы варианты оптической схемы проекционного устройства отображения информации позволяющие эффективно совместить изображения на разных длинах волн излучения лазера, а также уменьшить плотность мощности светового излучения в кристалле АОМ.

18. Проведено экспериментальное исследование амплитудных передаточных характеристик и нелинейных искажений при формировании изображения строки. При этом с выводами теории согласуются следующие экспериментальные результаты: форма сигнала изображения, закономерности в изменении спектра этого сигнала, изменение контраста в изображении на низких частотах модуляции, изменение контраста при увеличении частоты модуляции, закономерности в изменении амплитудных передаточных характеристик системы.

Для увеличения контраста при передаче амплитудно-модулированных сигналов в рассматриваемой системе необходимо устранять рассеяние света на оптических элементах, формирующих изображение.

19. Произведено экспериментальное исследование работы акустооптиче-ской системы отображения ТВ информации на проекционном экране. Произведено измерение и определена особенность настройки таких параметров системы, как число разрешимых элементов по строке и кадру, линейность формируемого растра, возможность передачи градаций яркости, равномерность распределения светового поля по строке и кадру. Показана принципиальная возможность создания акустооптических систем отображения и записи информации с импульсным лазером на парах меди, работающих в реальном масштабе времени и имеющих число разрешимых элементов в кадре приблизительно ЮООх 1000 по критерию Рэлея.

20. В результате проведенных исследований показана принципиальная возможность использования разработанной акустооптической системы формирования изображений с импульсным лазером для построчной записи на ПВМС "ПРИЗ" больших массивов информации (до 1500x1000 информационных отсчетов) за короткое время (десятки миллисекунд).

Было обнаружено, что основные характеристики ПВМС "ПРИЗ" в режиме импульсной записи (дифракционная эффективность, чувствительность к записи) по порядку величины не отличаются от данных при непрерывной записи. Была обнаружена утомляемость ПВМС "ПРИЗ" при импульсной записи информации, которая может быть исключена дополнительным инфракрасным освещением.

На основании полученных результатов можно сделать вывод о возможности построения устройств обработки информации с большой пропускной информационной способностью на основе ПВМС типа "ПРИЗ" и акустооптиче-ской системы ввода информации с импульсным лазером. В качестве которого, в настоящее время можно использовать твердотельный импульсный лазер с преобразованием излучения во вторую гармонику.

Формирование изображения малых размеров (14x10 мм , размер одного элемента 10x10 мкм ) при высокой средней мощности световых пучков представляет большой интерес также для технологических целей в задачах обработки материалов и их маркировки с высокой скоростью.

21. Создан и прошел апробацию в городской среде прототип акустоопти-ческой проекционной установки отображения телевизионной информации с лазером на парах меди, позволяющий формировать телевизионное изображение размером 20 м на расстоянии до 80 м.

22. Предложены варианты создания цветной акустооптической системы отображения телевизионной информации с импульсными лазерами, работающей в стандарте НОТУ.

Разработанный прототип акустооптической системы формирования телевизионных изображений может найти применение для управления излучением мощных импульсных лазеров (в том числе и инфракрасных), а также в специальных системах, требующих, например, отсутствия механических систем отклонения лазерного луча; в лазерных системах подводной локации для создания синхронной подсветки подводных объектов.

Результаты теоретического исследования, проведенного в настоящей работе, носят общий характер и могут быть использованы для нахождения дифрагированных световых полей в промежуточном режиме для произвольных геометрий акустооптического взаимодействия для акустических кристаллов, обладающих, в том числе, и гиротропными свойствами. Эти результаты позволяют рассчитать дифрагированные световые поля в промежуточном режиме дифракции для сложного частотного спектра ультразвукового сигнала и при его амплитудном распределении по двум координатам в звукопроводе.

Результаты теоретического рассмотрения дифракции света на амплтудно-модулированном ультразвуковом сигнале также справедливы для непрерывного лазера и лазера, работающего в режиме синхронизации мод с пикосекунд-ной длительностью световых импульсов. Это распространяет результаты исследования на другие лазерные проекционные системы, в которых используются акустооптические модуляторы на парателлурите.

Исследование характеристик акустооптической системы с импульсным методом формирования строки для отображения и записи информации с использованием лазеров на парах меди позволяет распространить результаты диссертационной работы на системы с использованием полноцветных импульсных твердотельных лазеров, которые в настоящее время бурно развиваются.

В заключении автор выражает свою благодарность всем, кто помогал в проведении исследований и, в первую очередь, вспомнить своих учителей, являвшихся инициаторами данной работы: кандидатов наук А.Г. Кузина и Р.И. Окунева, профессоров В.Ю. Петрунькина, В.В. Сороку, В.М. Николаева.

Автор благодарит своих друзей и коллег Е.Т. Аксенова, Ю.Г. Градобоева, М.А. Казаряна, В.А. Парфенова, C.B. Кружалова, О.В. Шакина, за длительную совместную работу и постоянную помощь в ее проведении и обсуждении результатов.

Автор благодарит всех сотрудников кафедры "квантовая электроника" СПбГПУ за помощь и внимание к работе, а также руководство кафедры в лице В.М. Петрова и В.И. Дудкина, которое способствовало ее проведению.

Заключение

1. Васильев А.А. и др. Пространственные модуляторы света / А.А. Васильев, Д. Касасент, И.Н. Компанец и др. - М.: Радио и связь, 1987. - 320 с.

2. Мухин И.А. Развитие жидкокристаллических мониторов. 1-я часть // BROADCASTING Телевидение и радиовещание. 2005. - Т. 46, № 2. - С. 55-56.

3. Мухин И.А. Развитие жидкокристаллических мониторов. 2-я часть // BROADCASTING Телевидение и радиовещание. 2005. - Т. 48, № 4. - С. 71-73.

4. Мухин И. А. Принципы развертки изображения и модуляции яркости свечения ячейки плазменной панели // Труды учебных заведений связи. СПбГУТ. 2002. - № 168. - С. 134-140.

5. Friend R.H., Gymer R.W., Holmes А. В. et al. Electroluminescence in conjugated polymers//Nature. 1999. - Vol .397.-P. 121-128.

6. Майская В. Органические светодиоды // ЭЛЕКТРОНИКА: НТБ. 2007. -№5. -С. 39-46.

7. Синицын Н.И., Гуляев Ю.В., Глухова О.В. и др. Исследование возможностей построения новых вакуумных индикаторов и дисплеев на основе углеродных нанотрубных и нанокластерных автокатодов // Радиотехника. -2005,-№4.-С. 35-40.

8. Canon, Toshiba Bring SED Panels to Reality // Display Devices Fall. 2004. -P. 35.

9. Уласюк B.H. Квантоскопы. M.: Радио и связь, 1988. - 256 с. Ю.Мокиенко О.М. Лазерные кинескопы нового поколения //

10. ЭЛЕКТРОНИКА: НТБ. 2000. - № 6. - С. 54-56. 11.Robinson D.M. The supersonic light controls end its application to television with special reference to the Scophony television receiver // Proceedings of the IRE. - 1939. -Vol. 27, No.8. - P. 483-487.

11. Wikkenhauser G. Synchronization of Scophony television receiver // Proceedings of the IRE. 1939. - Vol. 27, No.8. - P. 492^96.

12. Korpel A., Adler R., Desmares P. et al. A television display using acoustic deflection and modulation of coherent light // Proceedings of the IEEE. 1966. -Vol. 54, No.10. - P.1429-1437.

13. Ямамото M., Танеда Т. Лазерные устройства отображения // Достижения в технике передачи и воспроизведения изображений, т.2: Пер. с анг./ Под ред. Б.Кейзана. М.: Мир, 1979. - 286 с.

14. Gordon E.I. A review of acousto-optical deflection and modulation devices // Proceedings of the IEEE. 1966. - Vol. 54, No. 10. - P. 1391-1401.

15. Аксенов E.T., Бухарин H.A., Игнатов А.Б. и др. Применение широкополосных акустооптических элементов при лазерной визуализации телевизионного изображения // Квантовая электроника. Труды ЛПИ. - 1974, № 366. - С. 69-74.

16. Taneda Т. et al. High quality laser television display // Journal of the SMPTE. -1973, № 6.

17. Gorod J., Knox J.D., Goedertier P.V. A television- rate laser scanner // RCA Review. 1972. -V.33, № 12. - P. 623-674.

18. Geoffrey G. F. An experimental laser- photo chromic display system // The Radio and Electronic Engineer. 1970. - V.39, № 3. - P. 123-129.

19. Бенедичук И.В., Обозненко Ю.Л., Смирнов Е.И. и др. Оптическое устройство воспроизведения ТВ сигналов на основе акустооптического дефлектора // Техника кино и телевидения. 1978, № 6. - С. 3-10.

20. Watson W.N., Korpel A. Equalization of acoustooptic deflection cells in a laser color TV system // Appl. Opt. 1970.-Vol.9, No.5. - P. 1176- 1179.

21. Klima M. Trichromaticy akustoopticy deflector laseroveho svazku a ieho ap-likace v televizni technice // Slaboproudy obzor. 1979. -V.40, № 9. -P. 415— 421.

22. Yamada Y., Yamamoto M., Nomura S. Large screen laser color TV projector

23. Proc.Int.Quantum Electron., 6th, Kyoto. -1970. P.242. -243.

24. Yamamoto M. A 1125 scanning - line laser color TV display // Hitachi Rew. - 1975.-No.24.-P. 89-94.

25. Nowicki Т. A-0 and E-0 modulators, basics and comparisons // Electro-Opt. Syst. Design. 1974. -Vol.6, No.2. - P.23- 28.

26. Okolicsanyi F. The wave-slot an optical television system // Wireless Eng.-1937. -Vol.14. -P.527-536.

27. Bergmann L. Ultrasonics. New-York: J.Wiley. - 1938. - P.58-63.

28. U.S. Patent, №3818129. Laser imaging device / M. Ymamoto.- June 18, 1974.

29. Дамон P., Мэлони В., Мак-Магон Д. Взаимодействие света с ультразвуком: явление и его применение // Физическая акустика, Т.7: Пер. с англ. / Под ред. У.Мэзона и Р.Терстона,-М.: Мир.-1974.-С.311-426.

30. Lowry J.B., Welford W.T., Humphries M.R. Pulsed Scophony laser projection system // Optics and Laser Technology.- 1988,- Vol. 20, No. 5,- P. 255-258.

31. Martinsen R.J., Aylward R.P. Photonics shows off in a big way // Photonics Spectra.- 1996,-№11,-P. 109-114.

32. Martinsen R.J., Karakawa M., McDowell S.R. Pulsed RGB laser for large screen video displays // SPIE Proc. 3000-30. P. 150-160.

33. Laser Focous World, may 1999, p. 13.

34. Дмитриев В.Г., Тарасов JI.В. Прикладная нелинейная оптика.— М.: ФИЗМАТЛИТ, 2004. -512 с.

35. Ни Х.Р. High-power red-green-blue laser light source based on intermittent oscillating dual-wavelength Nd:YAG laser with a cascaded LiTa03 superlattice // Optics Letters.- 2008-Vol. 33, No. 4,- P. 408-410.

36. U.S. Patent, No 5,828,424. Process and apparatus for generation at least three laser beams of different wavelength for the display of color video pictures / R. Wallenstein R. 1998.

37. Nebel A., Ruffing В., Wallenstein R. A 19 W RGB solid-state laser source for large frame laserprojection displays // Laser and Electro-Optics Society Annual

38. Meeting. LEOS IEEE. -1998. -P. 395-396.

39. Nebel A., Ruffing В., Wallenstein R. Diode pumping sharpens large laser displays // Laser Focus World. -1999.- P. 263-266.

40. Brunner F., E. Innerhofer E., Marchese S.V. at al. Powerful red-green-blue laser source pumped with a mode-locked thin disk laser // Optics Letters.-2004-Vol. 29, No. 16,-P. 1921- 1923.

41. Innerhofer E., Brunner F., Marchese S.V. et al. Analysis of nonlinear wavelength conversion system for a red-green-blue laser-projection source // J. Opt. Soc. Am В.- Vol. 23, No.2.- P. 265-274.

42. Watson J.P. et al. Laser sources at 460 nm based on intracavity doubling of extended-cavity surface-emitting lasers // Proc. SPIE. -2004. -Vol. 5364. -P. 116.

43. Shchegrov A.V. 532-nm laser sources based on intracavity frequency doubling of extended-cavity surfaceemitting diode lasers // Proc. SPIE. -2004-Vol. 5332. -P. 151.

44. Solgaard O., Sandejas F.S.A., Bloom D.M. Deformable Grating Optical Modulator // Optics Letters. 1992,-Vol. 17, No. 9. -P. 688-690.

45. Bloom D.M. The Grating Light Valve: Revolutionizing display technology // Proc. SPIE, Projection Displays III. -1997. -Vol. 3013. -P. 165-171.

46. Trisnadi J. I., Carlisle C.B., Monteverde R. Overviewand Applications of Grating Light Valve Based Optical WriteEngines for High-Speed Digital Imaging // Proc. Micromachining and Microfabrication Symp., Photonics West-San Jose, CA, Jan. 26, 2004.

47. Петраш Г.Г. Импульсные газоразрядные лазеры // Успехи физ. наук-1971.-Т. 105, вып.4.-С. 645-676.

48. Little С.Е. Metal Vapour Laser: Physics, Engineering and Applicaitions-Chichester (UK): J.Wiley and Sons, 1999,- 620 p.

49. Лябин H.A., Чурсин А.Д., Угольников С.А. и др. Лазеры на парах металлов: разработка, производство и применение // Квантовая электроника2001.-T. 31, № 3. С. 192-202.

50. Григорьянц А.Г. Лазеры на парах меди: конструкция, характеристики и применения / А.Г. Григорьянц, М.А. Казарян, H.A. Лябин- М.: ФИЗМАТЛИТ, 2005.-312 с.

51. Бохан П.А., Силантьев В.И., Соломонов В.И. О механизме ограничения частоты следования импульсов генерации в лазере на парах меди // Квантовая электроника. 1980. -Т.7, № 6. - С. 1264-1269.

52. Исаев A.A., Кнайпп X., Ренч М. О роли частоты следования импульсов генерации в лазере на парах меди // Квантовая электроника. 1983. -Т. 10, № 6. - С.1183-1189.

53. Исаев A.A., Леммерман Г.Ю. Исследование импульсного лазера на парах меди при повышенных мощностях // Квантовая электроника. 1977. -Т.4, № 7. - С.1413-1417.

54. Маркова C.B., Петраш Г.Г., Черезов В.М. УФ лазер на парах золота // Квантовая электроника. 1978. -Т.5, № 7. -С. 1585-1587.

55. Маркова C.B., Черезов В.М. Исследование импульсной генерации на парах золота // Квантовая электроника. 1977. -Т.4, № 3. - С.614-619.

56. Divin V.D., Isakov V.K. Investigation of a pulsed lead vapor laser operating at high excitation pulse repetition frequencies // Sov. J. Quantum Electron. -1986. -Vol.16, No. 8. -P.1081-1085.

57. Маркова C.B., Петраш Г.Г., Черезов В.М. Импульсная генерация на линии 472,2 нм атома висмута // Квантовая электроника. 1977. -Т.4, № 5. - С.1154-1155.

58. Linevsky M.J., Karrus T.W. An iron-vapor laser // Appl. Phys. Lett. 1978. -Vol. 33, No. 8. -P.720-721.

59. Исаев A.A., Леммерман Г.Ю., Маркова C.B. и др. Импульсный лазер на парах бария // Труды ФИАН. -1987. -Т. 181. -С. 3-17.

60. Исаев A.A., Казарян М.А., Петраш Г.Г. и др. Исследование импульсного лазера на парах марганца // Квантовая электроника. -1976. -Т.З, № 8.1. С.1802-1805.

61. Бохан П.А., Герасимов В.А. Оптимизация условий возбуждения в лазере на парах меди // Квантовая электроника. -1979. -Т.6, № 3. -С.451-455.

62. Lewis R.R., Naylor G.A., Kearsley A.J. Copper vapor lasers reach high power // Laser focus. -1988. -Vol.24, No. 4. -P.92, 94-96.

63. Солдатов A.H., Федоров В.Ф. Лазер на парах меди с частотой следования импульсов до 230 кГц // Изв. Вузов. Физика. -1983. -№ 9. -С. 80.

64. Калугин М.М., Потапов С.Е., Тютчев М.В. Многоцветный лазер на переходах атомов меди и золота с излучением в УФ, зеленой, желтой и красной областях спектра // Письма в ЖТФ. -1980. -Т. 6, № 5. -С. 280283.

65. Исаев A.A., Казарян М.А. Исследование импульсного лазера на парах меди // Квантовая электроника. -1977. -Т.4, № 2. -С.451-453.

66. Земсков К.И., Исаев A.A., Казарян М.А. и др. Применение неустойчивых резонаторов для получения дифракционной расходимости излучения импульсных газоразрядных лазеров с большим усилением // Квантовая электроника. -1974. -Т.1, № 4. -С.863-869.

67. Беляев В.П., Зубов В.В., Комальдинов H.A. и др. Эффективный излучатель на парах меди // Электронная промышленность. -1984. -Т. 10, вып. 138. -С.28-30.

68. Du С., Ruan S., Yu Y., Wang Z. High-power intracavity second-harmonic generation of 134/лт in ВіВ3Об crystal // Optics express 2005 - Vol. 13, No. 21.-P 8591-8595.

69. Du C., Ruan S., Yu Y., Zeng F. 6-W diode-end-pumped Nd:GdY04 LBO quasi-continuous-wave red laser at 671 nm // Optics express 2005- Vol. 13, No. 6.-P 2013-2018.

70. Haiyong Z., Gel Z., Chenghuil H. et al. Multi-watt power blue light generation by intracavity sum- frequency-mixing in KTi0P04 crystal // Optics express.- 2008.- Vol. 16, No. 5.-P 2989-2994.

71. Konno S., Kojima T., Fujikawa S. et al. High-brightness 138-W green laser based on an intracavity-frequency-doubled diode-side-pumped Q-switched Nd:YAG laser // Optics Letters.- 2000,- Vol. 25, No. 2.-P. 105-107.

72. Bo Y., Geng A., Bi Y. et al. High-power and high-quality, green-beam generation by employing a thermally near-unstable resonator design // Applied Optics.- 2006,- Vol. 45, No. 11.- P. 2499-2503.

73. Tang H., Xiaolei Z., Junqing M. at al. 20-kHz watt-level green laser with LGS crystal electro-optic Q-switch // Chinese Optics Letters 2009 - Vol. 7, No. 9,-P. 812-814.

74. Lee D., Moulton P.F. High-efficiency, high-power, OPO-based RGB source // Conference on Lasers and Electro-Optics (CLEO) 2001.-Vol. 56 of OSA Trends in Optics and Photonics Series (Optical Society of America, 2001), paper CThJ2, p. 424.

75. Moulton P.F., Snell K.J., Lee D. at al. High-power RGB Laser Source for displays // Presented at the IMAGE 2002 Conference Scottsdale. Arizona 8-12 July.- 2002.

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

77. Korpel A. Acousto-optics //Applied Solid State Science, Advances in Materials and Device Research.- 1972,- Vol. 3, No.2. P. 71-80.

78. Jieping X., Stroud R. Acousto-Optic Devices: Principles, Design and Applications- John Wiley & Sons, Inc., 1992 652 p.

79. Gordon E.I. A review of acousto-optical deflection and modulation devices //

80. Proc. IEEE.-1966.-Vol. 54, No.10.-P. 1391-1401.

81. Chang I. C. Acousto-optic devices and applications // IEEE Trans. Son. Ultra-son.-1976.-Vol. SU-23, №1.-P. 2-22.

82. Goutzoulis A., Pape D., Kulakov S. Design and fabrication of acoustooptic devices Marcel Dekker Inc.: N.York, 1994 - 497 p.

83. Мустель E.P., Парыгин B.H. Методы модуляции и сканирования света — М.: Наука, 1970.-295 с.

84. Ребрин Ю.К. Управление оптическим лучом в пространстве.-М.: Советское радио, 1977.-336 с.

85. Магдич Л.Н., Молчанов В.Я. Акустооптические устройства и их применение- М.: Советское радио, 1978.-111 с.

86. Балакший В.И., Парыгин В.Н., Чирков Л.Е. Физические основы акусто-оптики.-М.: Радио и связь, 1985.-280с.

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

88. Родес У.Т. Акустооптическая обработка сигналов. Свертка и корреляция // ТИИЭР.-1981 .-Т.69, №1.-С.74-91.

89. Родес У.Т., Гилфойл П.С. Архитектура акустооптических алгебраических процессоров // ТИИЭР.-1984.-Т.72, №7.-С.80-91.

90. Псалтис Д. Двумерная оптическая обработка сигналов с использованием одномерных входных устройств // ТИИЭР.-1984.-Т.72, №7 С.240-255.

91. Harris S. Е., Wallace R. W. Acousto-optic tunable filters // J. Opt. Soc. Amer.- 1969.- Vol. 59, № 6,- P. 744-747.

92. Chang I.C. Tunable acousto-optic filtering //Proc. SPIE.- 1976,- Vol. 90,-P. 12-22.

93. Yano Т., Watanabe A. Acoustooptic Te02 tunable filter using far-of-axis anisotropic Bragg diffraction//J. Appl. Optics.- 1976.-Vol. 15, № 9.-P. 22502258.

94. Voloshinov V.B., Parygin V.N., Molchanov V.Ya. Tunable acousto-optic filters and their applications in laser technology, optical communications and processing of images// Proc. SPIE- 2001.- Vol.4353.- P. 17-22.

95. Балакший В.И., Галанова И.Ю., Парыгин B.H. Сканирование изображений // Квантовая электроника.-1979.-Т.6, № 5.-С.965-971.

96. Warner A.W., White D.L., Bonner W.A. Acousto-optic deflectors using activity in paratellurite // J. Appl. Phys. Letts.-1972.-Vol. 43, №11- P. 4489- 449.

97. Yano Т., Kawabuichi M., Fukumoto A. et. al. Te02 anisotropic Bragg light deflector without midlband degeneracy //J. Appl. Phys. Letts.-1975.-Vol. 26, №12.-P. 689-691.

98. Клудзин В.В., Пресленев JI.H. Когерентное запоминание радиоимпульсов в акустооптических линиях задержки // Акустооптические методы и техника обработки информации. Межвузовский сборник.-Вып.142.-Л.: ЛЭТИ, 1980.-С. 75-81.

99. Бакиновский К.И., Рай Г.И., Шакин О.В., Шаронов Г.В. Универсальный прибор для получения и контроля режима синхронизации мод в непрерывных лазерах // Приборы и техника эксперимента 1986.-№ 3 - С. 247.

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

101. Uchida N., Ohmachi Y. Elastic and photoelastic properties of Te02 single crystal // J. Appl. Phys.- 1969.-Vol.40, No.l2.-P.4692-4695.

102. Кузин А.Г. Исследование влияния упругой и оптической анизотропии среды на параметры акустооптических устройств управления лазерными пучками: Дисс. на соиск. ученой степ. канд. техн. наук- Л.: ЛИАП, 1979.-264 с.

103. Проклов В.В. Исследование дифракции мощного лазерного излученияна звуке в Те02 // Радиотехника и электроника- 1980 Т. 25, №7 - С. 1543-1545.

104. Молоток В.В., Разживин Б.П. Влияние затухания акустических волн на характеристики акустооптических анализаторов спектра // Акустооптиче-ские методы и техника обработки информации. Межвузовский сборник, вып. 142.-Л.: ЛЭТИ, 1980.-С. 10-15.

105. Леманов В.В., Шакин О.В. Рассеяние света на упругих волнах в одноосных кристаллах // Физика твердого тела 1972 - Т. 14, № 1.- С. 229-236.

106. Писаревский Ю.В., Сильвестрова И.М. Рассеяние света на упругих волнах в оптически двуосных кристаллах // Кристаллография 1973 - Т. 19, № 5,-С. 1003-1013.

107. Uchida N., Ohmachi P. Acoustooptical light deflector using Te02 single crystal // Japan. J. Appl. Phys.-1970.-Vol. 9, No.l.-P. 155-156.

108. Богданов C.B., Большева T.A. Расчет основных параметров акустоопти-ческого дефлектора на Те02 // Автометрия 1985 - № 5- С. 34-41.

109. Warner A.W., White D.L., Bonner W.A. Acousto-optic deflectors using activity in paratellurite // J. Appl. Phys. Lett.-1972.-Vol. 43, No. 11.-P. 44894495.

110. Yano T., Kawabuichi M., Fukumoto A., Watanabe A. Te02 anisotropic Bragg light deflector without midband degeneracy // J. Appl. Phys. Lett-1975 -Vol. 26, No. 12.-P. 689-691.

111. Goodman J. W. Some fundamental properties of speckle // Journal of Optical Society America 1976,-Vol. 66.-P. 1145-1150.

112. Baker C.E. Laser display technology // IEEE Spectrum 1968.-Vol.5, No. 12.-P. 39-50.

113. Leith E.N., Upatnieks J. Imagery pseudo randomly diffused coherent illumination // Appl. Opt.-1968.-Vol. 7, No. 10.- P. 2085-2089.

114. Gerritsen H.J., Hannan W.I., Romberg E.G. Elimination of speckle noise in holograms with redundancy // Appl. Opt.-1968.-Vol. 7, No.11,- P. 23012311.

115. Комар В.Г., Серов О.Б. Изобразительная голография и голографический кинематограф-М.: Искусство, 1987-С. 265.

116. Solid-state laser project laser television signals. Laser Focus World-1997-Vol. 33, No. 11.-P. 52, 54-55.

117. Lewenthal S., Joyeux D. Speckle removal by a slowly moving diffuser associated with a motionless diffuser // J. of the Optical Soc. of Amer-1971-Vol. 61, No.7 P. 847.

118. Wang E.Y. Speckl reduction in holography by means of random spatial sampling// Appl. Opt.-1973.-Vol. 12, No.7 P. 1656.

119. Kermisch D. Speckl reduction by spatial sampling // Appl. Opt-1974-Vol. 13, No.5 P. 1000.

120. Georg N., Join A. Speckl reduction using multiple tones of ellumination // Appl. Opt.-1973.-Vol. 12, No.6 P. 1202.

121. Imai Y., Ohtsuka Y. Laser speckl reduction by ultrasonic modulation // Opt. Commun.- 1978.-Vol. 27.-P. 18-22.

122. Wang L.L., Elbert A., Tshudi T et. al. Speckl reduction by using diffractive structures // EOS Topical meeting on Diffractive Optics' 97: Savonlinna, 1997,-P. 106-107.

123. Brillouin L. La diffraction de la lumiere par des ultrasons // Act. Sci. Ind-1933.-Vol. 59.-P. 1-31.

124. Raman C.V., Nath N.S.N. The diffraction of light by high frequency sound waves. Part I // Proc. Ind. Acad. Sci.-1935.-Vol. 2A.-P. 406-412.

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

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

127. Raman C.V., Nath N.S.N. The diffraction of light by high frequency sound waves. Part IV // Proc. Ind. Acad. Sci.-1936.-Vol. 3A.-P. 119-125.

128. Raman C.V., Nath N.S.N. The diffraction of light by high frequency sound waves. Part V // Proc. Ind. Acad. Sci.-1936.-Vol. 3A.-P. 459-469.

129. ИО.Рытов C.M. Дифракция света на ультразвуковых волнах // Известия АН СССР. Сер. физич.-1937.-№ 2,-С. 223-259.

130. Quate C.F., Wilkinson C.D.W., Winslow D.K. Interaction of Light and Microwave Sound // Proc. IEEE.-1965.-Vol. 53, No.10.-P 1604-1623.

131. Борн M., Вольф Э. Основы оптики,- M.: Наука, 1970.-855 с.

132. Сорока В.В. К теории дифракции света на звуковых волнах в анизотропных средах // Акустический журнал.-1973.-Т.19, № .- С. 877-884.

133. Маркузе Д. Оптические волноводы М.: Мир, 1974.-576 с.

134. В.Н. Парыгин В.Н., Чирков J1.E. Взаимодействие электромагнитных волн с распределенной фазовой решеткой. Изотропные среды // Радиотехника и электроника. 1973 - Т. 18, № 4 - С. 703 -712.

135. В.Н. Парыгин В.Н., Чирков JI.E. Взаимодействие электромагнитных волн с распределенной фазовой решеткой. Анизотропные среды // Радиотехника и электроника 1974- Т. 19, № 6- С. 1178- 1186.

136. В.Н. Парыгин В.Н., Чирков JI.E. Дифракция света на ультразвуке в анизотропной среде // Квантовая электроника 1975 - Т. 2, № 2 - С. 318326.

137. Мартынов А.М. Дифракция произвольного цилиндрического светового пучка на широкополосном ультразвуковом сигнале // Радиотехника и электроника,- 1977,- Т.22, № 3,- С. 533-540.

138. Сташкевич А.А. Расчет дифракции света на ультразвуке сложного спектрального состава в акустооптическом процессоре // Оптика и спектроскопия,- 1978,- Т.45, № 5,- С. 967- 973.

139. Кулак Г.В. Промежуточный режим дифракции света на ультразвуке в анизотропных гиротропных кристаллах // Журнал технической физики-1997,- Т.67, № 9.- С. 80-82.

140. Кулак Г.В., Николаенко Т.В. Дифракция света на ультразвуке в кристаллах парателлурита в условиях френелевского отражения // Журнал прикладной спектроскопии 2006 - Т.73, № 6 - С. 819-823.

141. Михайловская A.C., Михайловская JI.B. Дифракция света в промежуточном режиме акустооптического взаимодействия при наклонном падении света // Оптика и спектроскопия.-2011- Т.110 № 2 - С. 317-323.

142. Петрунькин В.Ю., Водоватов И.А. Теория дифракции света на ультразвуке. Изотропные среды // Изв. Вузов. Радиофизика- 1983 Т.26 - № 12,-С. 1570-1578.

143. Петрунькин В.Ю., Водоватов И.А., Ветров К.В. К вопросу о дифракции света на ультразвуке // Обработка радиосигналов акустоэлектронными и акустооптическими устройствами. Сб. тр.- Л.: Наука, 1983 С. 51-59.

144. Петрунькин В.Ю., Водоватов И.А., Липовский A.A. Дифракция света на ультразвуке в анизотропных средах // Изв. Вузов. Радиофизика- 1983 -Т. 26,- №8,- С. 1021-1029.

145. Петрунькин В.Ю., Водоватов И.А. Многочастотная дифракция света на ультразвуке // Изв. Вузов. Радиофизика 1984 - Т. 27 - С. 332-340.

146. Агранович В.М., Гинзбург В.Л. Кристаллооптика с учетом пространственной дисперсии и теория экситонов М.: Наука, 1979 - 432 с.

147. Сиротин Ю.И., Шаскольская М.П. Основы кристаллофизики. М.: Наука, 1975.-680 с.

148. Вайнштейн Л.А. Электромагнитные волны М.: Сов. Радио, 1957 - 581 с.

149. Маделунг Э. Математический аппарат физики М: Физматгиз, i960.— 618 с.

150. Смирнов В.И. Курс высшей математики. Т 4. М.: ГИТ-ТЛ, 1957.-812 с.

151. Папулис А. Теория систем и преобразований в оптике М.: Наука, 1971.- 495 с.

152. Виноградова М.Б., Руденко О.В., Сухоруков А.П. Теория волн М.:1. Наука, 1979.-383 с.

153. Шмаков П.В. Телевидение,-М.: Связь, 1979.-432 с.

154. Randolph J., Morrison J. Rayleigh- equivalent resolution of acoustooptic deflection cells // Appl. Opt.- 1971.-Vol. 10, No. 6,-P. 1453-1454.

155. Пилипович B.A., Щербак Ю.М. Эффективность дифракции света на затухающих ультразвуковых волнах // Вестн. АН БССР, сер. Физ. Мат-1975.-№4.-С. 100-104.

156. Мучник M.JL, Паршин Г.Д., Черняк Е.Я. Мощный генератор наносе-кундных импульсов для питания лазера на парах меди // Приборы и техника эксперимента 1983.-№ 3- С.93-94.

157. Беляев В.П., Зубов В.В., Исаев А.А. и др. Пространственные, временные и энергетические характеристики лазера на прах меди // Квантовая электроника,- 1985.-Т. 12, № 1- С.74-79.

158. Исаев А.А. Спектральный состав индуцированного излучения импульсного лазера на парах меди // Труды ФИАН 1987 - Т. 181- С. 35-53.

159. Moncorge R., Boulon G., Vivien D. at al. Optical properties and tunable laser action of verneuil-grown single crystals of Al203:Ti3+ // IEEE J. Quantum Electron-1988 Vol. 24, No. 6,-P.1049-1051.

160. Бартошевич С.Г., Зуев B.B., Мирза С.Ю. и др. Широкополосная конверсия излучения лазера на парах меди в кристалле А1203:Ті3 // Квантовая электроника,- 1989.-Т.16, № 2,- С.212-217.

161. Kane D.M. Ti:sapphire laser cavity mode and pump-laser mode calculations //J. Applied Optics.-1994.-Vol.33, No. 18,- P. 3849-3856.

162. Sancher A., Strauss A.J., Aggarwal R.L., Fahey R.E. Crystal growth, spectroscopy, and laser characteristics of Ti:Al203 // IEEE Journ. of QE—1988-Vol. 24, No.6 P.995-1002.

163. Басиев T.T., Зверев П.Г., Папашвили А.Г., Федоров В.В. Временные и спектральные характеристики перестраиваемого лазера на кристалле LiF с F2 центрами окраски // Квантовая электроника.-1997.-Т. 24, № 7 С.591.595.

164. Утида Н. Материалы и методы акустооптического отклонения // ТИИЭР -1973 -Т.61, № 8,- С.21-43.

165. Федоров Ф.И. Теория упругих волн в кристаллах М.: Наука- 1965386 с.

166. Лондон C.E., Томашевич С.В. Справочник по высокочастотным трансформаторным устройствам М.: Радио и связь - 1984.-216 с. .

167. Крыжановский В.Д., Костыков Ю.В. Телевидение цветное и черно-белое,-М.: Связь,- 1980.-336 с.

168. Петров М.П., Степанов С.И., Хоменко А.В. Фоточувствительные среды в голографии и оптической обработке информации Л.: Наука-1983 -270 с.

169. Мирошников М.М. Теоретические основы оптоэлектронных приборов-Л.: Машиностроение-1983 -696 с.

170. Сильверстова И.М., Барта И. и др. // Кристаллография-1975 Т.20 - С. 1062.

171. Шакин О. В., Гусев О. Б., Марков В. А., Мокрушин Ю. М. Акустоопти-ческий затвор для лазера на алюмоиттриевом гранате: Отчёт- Гос. регистр. №У70166 1980.

172. Авт. свид. № 1127440 (СССР). Акустооптический дефлектор из пара-теллурита (его варианты) / Кузин А.Г., Мокрушин Ю.М.-1983.

173. Кузин А.Г., Мокрушин Ю.М., Николаев В.М., Окунев Р.И. Устройство отображения информации на основе лазера на парах меди / Тез. докл. 4-ой Всесоюзной конф. "Оптика лазеров".- Л.: ГОИ.-1984.-С. 352.

174. Кузин А.Г., Мокрушин Ю.М., Окунев Р.И. и др. Оптоэлектронный способ формирования ТВ изображения // Тезисы доклада Всесоюзной конф. "Развитие и совершенствование телевизионной техники".-М.: Радио и связь, 1984.-С. 92.

175. Кузин А.Г., Мокрушин Ю.М., Николаев В.М. и др. Акустооптическое устройство отображения и записи информации // Тезисы доклада II Всесоюзной конф. "Формирование оптического изображения и методы его обработки", т 2.-Кишинев.-1985.-С. 7

176. Градобоев Ю.Г., Камшилин A.A., Мокрушин Ю.М., Окунев Р.И. Формирование изображения на ПВМС "ПРИЗ" с помощью акустооптической системы // Тез. докл. 6-ой всесоюзной школы-семинара по оптической обработке информации, т. 2 Фрунзе.-1986.-С. 108-109.

177. Мокрушин Ю.М. Акустооптическая система отображения информации с импульсным лазером на парах меди: Автореф. канд.ф.-м.н.-Л.-ЛПИ, 1987.-16 с.

178. Градобоев Ю.Г., Камшилин A.A., Мокрушин Ю.М., Окунев Р.И. Особенности импульсной записи информации на ПВМС "ПРИЗ" // Пространственно временные модуляторы света для оптической обработки информации: Сб. статей- Ленинград 1987 - С.64-73.

179. Водоватов И.А., Мокрушин Ю.М., Петрунькин В.Ю. О дифракции света на ультразвуке в гиротропной среде // Акустооптические устройства радиоэлектронных систем: Сб. статей Л.: Наука, Ленингр. отд.- 1988.-С. 98-106.

180. Ю.Г.Градобоев, Ю.М.Мокрушин, Р.И.Окунев, Л.Н.Пахомов, А.Г.Петраков, А.Л.Степанянц. Магнито-транзисторный источник питания лазера на парах меди // Приборы и техника эксперимента 1990 - № 6-С.118-120.

181. Авт. свид. № 1748232 (СССР). Магнитный генератор импульсов накачки лазера на парах меди // Ю.Г.Градобоев, И.В.Грехов, С.В.Коротков, Ю.М.Мокрушин, А.Г. Петраков, А.Л.Степанянц.-1992.-Бюл. № 26.

182. Kulakov S.V., Shakin O.V., Mokrushin Yu.M. Acousto-Optical Laser System for Information Display // Gordon Conference-USA. Denver, Colorado.-1995.

183. Патент РФ № 2104617. Лазерная проекционная система отображения телевизионной информации (варианты) // Ю.М. Мокрушин, О.В. Шакин-Опубл. в Б. М.-1995.-№ 28.

184. Грехов И.В., Козлов А.К., Коротков С.В., Мокрушин Ю.М., Степанянц

185. А.Л., Яковчук Н.С. РВД-генератор субмикросекундного диапазона для импульсных лазеров // Приборы и техника эксперимента- 1996, № 3-С.111-114.

186. Mokrushin Yu. M., Shakin O.V. Acousto-optical system for imaging TV information by using a copper vapor laser // Journal of Russian Laser Research-New-York.- 1996-Vol. 17, No.4 -P. 381-393.

187. Shakin O.V., Mokrushin Yu. M. Acousto-optical system for imaging TV information by using a copper vapor laser // International Conference. "Physprom 96",-Moskva (Golizino), 22-26 September 1996,-P. 213-214.

188. Shakin O.V., Mokrushin Yu. M. Acousto-Optical CU-Laser System for TV information Display // Abstract of Second International Conferenceon Optical Information Processing .-St.Petersburg, Russia, June 24-25 1996 P. 142.

189. Kazarian M.A., Mokrushin Yu. M., Prochorow A.M., Shakin O.V. Copper vapor laser with intra-cavity acousto-optic output control // XX International Quantum Electronics Conference. Technical Digest-Sydney, Australia, 14-19 July 1996.

190. Kazarian M.A., Mokrushin Yu. M., Prochorow A.M., Shakin O.V. Copper vapor laser with intra-cavity acousto-optic output control // Physica Scripta-1996.-Vol. 49. P.108-110.

191. Mokrushin Yu. M., Shakin O.V. Acousto-optical system for imaging TV information by using a copper vapor laser // EOS Topical Meeting Digest Series:

192. Vol. 12. Diffractiv Optics. - Savonlinna, Finland, 1997. - P.252-253.

193. Васильев Ю.П., Казарян М.А., Мокрушин Ю.М., Прохоров A.M., Шакин О.В. Лазерные оптические системы для проекции изображений // Свето-техника.-1998.-№ 5.-С. 7-10.

194. Gulragossian Z.G., Kazarian М.А., Kruzhalov S.V., Lyabin N.A., Mokrushin Yu.M., Parfenov V.A., Prokhorow A.M., Shakin O.V. A tunable Al203:Ti3+ laser, pumped by a copper vapor laser // Int. Conf. on LASER'98 MG.9 Tucson, Arizona. USA, Dec.7-11 1998.

195. Gulragossia Z. G., Kazarian M. A., Mokrushin Yu.M., Prokhorov A.M., Shakin О. V. Color laser system //Int. Conf. on LASER'99 THL.5.-Quebec, Canada, Dec. 13-17 1999.

196. Кружалов С.В., Мокрушин Ю.М., Парфенов В.А. Лазер на Ti:AL203 с накачкой излучением лазера на парах меди // Письма в ЖТФ.-1999. -Т.25, вып. 18 С. 12-17.

197. Казарян М.А., Кружалов С.В., Мокрушин Ю.М., Парфенов В.А., Тама-нян А.Г., Шакин О.В. Особенности накачки титан-сапфирового кристалла лазером на парах меди // Симпозиум "ЛАЗЕРЫ НА ПАРАХ МЕТАЛЛОВ": Тез. докл.-Ростов на Дону,- 2000.-С. 52.

198. Kazarian M.A.,Mokrushin Yu.M., Prokhorow A.M., Shakin O.V. TV system with copper vapour laser // Proceedings of the International Conference on LASER'2000. STS Press, McLEAN, VA.-2001.-P.908-910.

199. Gulyaev Yu.V, Kazarian M.A., Mokrushin Yu. M., Prochorow A.M., Shakin O.V. Acoustooptical TV projection system with pulsed lasers // Laser Phys-ics.-2002.-Vol. 12, N0.8.-P. 6-18.

200. Gradoboev Y. G., Kruzhalov S. V., Lyabin N. A., Mokrushin Y. M., Shakin О. V., Shreter Y. G. Acousto-optical controllable ultra-violent laser radiation // XI Conference on Laser Optics St.Petersburg, Russia.-2003.-P. 55.

201. Gulyaev Yu.V., Kazarian M.A., Lyabin N.A., Mokrushin Yu.M., Shakin O.V., Tamanyan A.G. Precision processing based on copper-vapour laser using optical system "Oscillator-amplifier" // Laser in engineering 2005.-Vol.15, No. 5-6,-P. 293-311.

202. Kazaryan М.А., Mokrushin Yu.M., Morozova E.A., Shakin O.V. Laser systems with acoustical optical control of output parameters for medical applications // Proc. SPIE.-2006. Vol. 6263, 62630W1-62630W5.

203. Гуляев Ю.В., Градобоев Ю.Г., Казарян M.A., Мокрушин Ю.М., Ридигер В.В., Шакин О.В. Лазерная система для подсветки архитектурных памятников // Строительные материалы, оборудование и технологии 21 века-2007.-№1.-С. 51.

204. Ю.М.Мокрушин, В.А.Парфенов. Использование лазера на парах меди для реставрации произведений искусства // Оптический журнал 2008Т. 75, № 7.-С. 88-90.

205. Казарян М.А., Мокрушин Ю.М., Парфенов В.А., Шакин О.В. Использование лазера на парах меди для реставрации произведений искусства // Симпозиума "ЛАЗЕРЫ НА ПАРАХ МЕТАЛЛОВ": Тез. докл.,- Ростов на Дону, 22-26 сентября 2008.- С. 40.

206. Atomic and molecular pulsed laser".- Tomsk, Russia, September 14-18, 2009.-E-16.-P. 63.

207. Шакин О.В., Белый В.Н., Мокрушин Ю.М. и др. Оптимальные условия акустооптического взаимодействия в кристаллах с гиротропией // Симпозиум "ЛАЗЕРЫ НА ПАРАХ МЕТАЛЛОВ": Тез. докл.- Ростов на Дону, 20-24 сентября 2010.- С. 94.

208. Мокрушин Ю.М. Дифракция света на звуке вблизи оптической оси ги-ротропного кристалла // Научно-технические ведомости СПбГПУ. Физико-математические науки 2011- № 2. -С.93-105.

209. Мокрушин Ю.М. Формирование изображения строки в акустооптиче-ской системе с импульсным источником когерентного света // Научно-технические ведомости СПбГПУ. Физико-математические науки 2011-№ 3. -С.99-109.

210. Мокрушин Ю.М. О влиянии нелинейности акустооптического взаимодействия в модуляторе из Те02 на формирование изображения гармонических сигналов // Научно-технические ведомости СПбГПУ. Физико-математические науки 2011.-№4.-С.118-129