Исследование широкополосных акустооптических устройств на основе сильно анизотропных кристаллов тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.03 ВАК РФ

МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ им. М.В.ЛОМОНОСОВА

Физический факультет

На правах рукописи

Макаров Олег Юрьевич

Исследование широкополосных акустооптических устройств на основе сильно анизотропных кристаллов

Специальность: 01.04.03 - радиофизика

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание учёной степени кандидата физико-математических наук

2 2 НОЯ 2012

Москва - 2012

005055774

005055774

Работа выполнена на кафедре физики колебаний физического факультета Московского государственного университета им. М.В.Ломоносова

Научный руководитель: кандидат физ.-мат. наук, доцент

физического факультета МГУ им. М.В.Ломоносова

В.Б.Волошинов

Официальные оппоненты:

доктор физ.-мат. наук, профессор ИРЭРАН

В.В.Проклов

доктор физ.-мат. наук, профессор Международного лазерного центра МГУ им. М.В.Ломоносова

А.А.Карабутов

Ведущая организация:

Федеральное государственное унитарное предприятие НИИ «Полюс»

Защита состоится 20 декабря 2012 года в 16 часов на заседании диссертационного совета Д 501.001.67 в МГУ им. М.В.Ломоносова по адресу: 119992, ГСП-2, г. Москва, Воробьевы горы, д.1, стр.2, физический факультет, аудитория им. Р.В.Хохлова

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке физического факультета МГУ им. М.В.Ломоносова

Автореферат разослан « ¡3 »

Учёный секретарь диссертационного совета Д 501.001.6| ^.Ф.Королёв

Общая характеристика работы

Актуальность темы исследования

Акустооптические приборы сегодня активно востребованы при разработке и производстве широкого спектра лазерной и оптической аппаратуры, функционирующей в ультрафиолетовой, видимой и инфракрасной областях оптического спектра. Акустооптические приборы не содержат движущихся механических частей и управляются электронным сигналом, что определяет их высокое быстродействие и широкие функциональные возможности. На основе акустооптических приборов создаются принципиально новые системы управления, передачи и приема информации, которые не могут быть реализованы традиционными оптическими методами. Так, создание фемтосекундных лазеров определило потребность в адаптивных устройствах, компенсирующих искажения спектра и фазы Фурье-компонент фемтосекундных импульсов в оптическом усилительном тракте. Именно акустооптические методы управления светом наиболее эффективны при решении этой задачи.

На сегодняшний день для управления светом наиболее часто применяются кристаллы кварца, ниобата лития, парателлурита и германия. Следует отметить, что некоторые из перечисленных, а также и другие известные акустооптические материалы характеризуются сильной анизотропией физических свойств. При этом сложные и интересные с практической точки зрения акустооптические явления происходят при распространении акустических и электромагнитных волн именно в сильно анизотропных твердых телах. Характерным является факт, что изучению особенностей влияния акустической анизотропии среды на параметры акустооптического взаимодействия посвящается гораздо меньше работ, чем исследованиям особенностей взаимодействия в оптически анизотропных средах. Тем не менее, во многих случаях учетом акустической анизотропии в

силу ее значительной величины нельзя пренебрегать. В некоторых случаях анизотропию даже следует использовать в акустооптике и на её основе отыскивать перспективные для создания оптоэлектронных приборов геометрии акустооптического взаимодействия. Например, в научной литературе не было информации о методе расчета основных характеристик акустооптических приборов на основе квазиколлинеарного взаимодействия, использующих акустическую анизотропию одноосных кристаллов. Подобный анализ необходим для оценки предельных характеристик вновь разрабатываемых устройств. Недостаточность теоретической проработки проблемы ещё недавно сдерживала создание АО приборов высокого спектрального разрешения для УФ, видимого и ИК диапазонов. Однако благодаря прогрессу АО знания в последние годы был создан новый класс акустооптических приборов — дисперсионные фемтосекундные линии задержки. Эти приборы используются для управления спектральными амплитудами и фазами фемтосекундных импульсов, причем АО устройства удается оптимизировать с учетом конкретных приложений.

Известно, что важнейшей характеристикой акустооптических устройств является их спектральная широкополосность. Тем не менее, до сих пор не было предложено простой теоретической модели, помогающей рассчитывать и синтезировать широкополосные согласующие электрические цепи в новых модификациях акустооптических приборов.

Таким образом, актуальной задачей исследования являлось развитие имеющегося знания об особенностях акустооптического взаимодействия, проведение более глубокого изучения влияния акустической анизотропии среды на характеристики дифрагированных световых пучков с целью создания нового поколения АО устройств. Изложенное выше определяет актуальность настоящего исследования.

Цели и задачи исследования

Цель работы состояла в детальном теоретическом и экспериментальном исследовании возможности использования сильной акустической анизотропии кристаллов для реализации специфических форм акустооптического взаимодействия, полезных для создания акустооптических устройств нового поколеній. При этом были поставлены и решены следующие задачи:

1) Исследование закономерностей изотропной дифракции света на ультразвуке в акустически анизотропной среде, а также исследование акустической анизотропии среды методами акустооптического взаимодействия.

2) Исследование возможности оптимизации основных параметров акустооптических приборов на основе квазиколлинеарного взаимодействия в одноосных кристаллах и достижения в подобных устройствах рекордных характеристик.

3) Разработка и создание оптимизированных широкополосных квазиколлинеарных акустооптических фильтров для УФ, видимого и ближнего ИК спектральных диапазонов.

4) Исследование дисперсионных линий задержки для адаптивного управления Фурье-компонентами спектра фемтосекундных импульсов с целью формирования импульсов заданной формы. Разработка и создание экспериментальных акустооптических дисперсионных линий задержки, оптимизированных по спектральному разрешению и эффективности конверсии.

5) Разработка и реализация методов широкополосного согласования электрического комплексного импеданса односторонне нагруженного пьезопреобразователя АО устройства с учетом влияния параметров промежуточного связующего слоя.

Научная новизна

1) Зарегистрирован в акустооптическом эксперименте эффект дифракционной невзаимности, приводящий к расширению либо сужению полосы частот изотропного акустооптического взаимодействия в зависимости от взаимной ориентацией волнового вектора света и вектора Умова-Пойнтинга звука. Методом визуализации акустических волн экспериментально исследован акустооптический эффект в кристалле парателлурита для различных акустических мод, распространяющихся в плоскости (001) кристалла Те02.

2) Исследован новый класс АО устройств для фемтосекундной лазерной техники: дисперсионных линий задержки, работающих одновременно с широкими непрерывными спектрами оптического излучения и акустического сигнала. Впервые детально исследованы дисперсионные линии задержки и фильтры для УФ, видимого и ближнего ИК диапазонов, оптимизированные по эффективности и спектральному разрешению и предназначенные для обработки фемтосекундных спектров с полосой до 200 нм.

3) На базе волоконно-оптической техники создана экспериментальная установка для исследования характеристик широкополосных АО устройств с предельно высоким спектральным разрешением. В акустооптическом фильтре на кристалле парателлурита получено рекордное значение спектральной полосы пропускания 0,24 нм на длине волны света 1550 нм.

4) На основе полной эквивалентной электрической схемы Мэзона описана система «согласующие цепи - пьезопреобразователь — промежуточный слой — акустооптическая среда» и смоделирована работа векторного измерителя комплексных импедансов. Показано, что разработанная математическая модель работы пьезопреобразователя оказывается эффективной для описания влияния толщины и материальных констант промежуточного слоя на широкополосность акустооптического прибора. На основе разработанной модели получены аналитические формулы для расчета значений LC

элементов согласующих цепей и осуществлено согласование акустооптических устройств без использования векторного измерителя комплексных импедансов.

Научная и практическая значимость

Научная значимость диссертационной работы определяется тем, что в результате выполнения исследований углублено понимание особенностей взаимодействия света и звука в кристаллах с высокой анизотропией физических свойств. Показано, что акустическая анизотропия среды взаимодействия является не только свойством материала, которое необходимо учитывать при создании новых приборов, но в ряде случаев и ключевым фактором, позволяющим создавать акустооптические устройства новых типов с рекордными характеристиками. Полученная информация использована для дальнейшего развития теории и практики широкополосных акустооптических приборов нового поколения.

Практическая значимость диссертационной работы заключается в следующем:

Разработан практический метод синтеза согласующих электрических цепей для пьезопреобразователей акустооптических устройств. Применение метода позволило изготовить акустооптические устройства с рекордными значениями рабочего спектрального диапазона: до полутора октав по свету;

Разработано и изготовлено семейство широкополосных акустооптических фильтров на основе квазиколлинеарного взаимодействия для спектрального уплотнения и разделения лазерных сигналов в сетях оптической связи 100 ГГц WDM с малыми перекрестными помехами в принятых для связи S (1491,69 нм - 1529,55 нм), С (1529,75 нм - 1569,59 нм) и L (1569,80 нм - 1611,79 нм) спектральных диапазонах;

Разработана двухкаскадная широкополосная спектральная система для исследования плазмы с помощью квазиколлинеарных фильтров на

монокристаллах KDP и Те02 со спектральным диапазоном перестройки 2001000 нм и разрешением не хуже 1 нм;

Создана оптимизированная акустооптическая дисперсионная линия задержки для управления спектральными амплитудами и фазами фемтосекундных импульсов. Эффективность преобразования спектра фемтосекундного импульса шириной 120 нм при длительности импульса 45 фс составила 70%. Доказана возможность адаптивного управления спектром фемтосекундного импульса в условиях значительной оптической временной неопределенности (джиггера).

Основные положения, выносимые на защиту

1) Экспериментальное подтверждение зависимости полосы частот изотропного акустооптического взаимодействия в среде с выраженной акустической анизотропией от взаимной ориентации векторов фазовой скорости света и групповой скорости звука.

2) Сохранение оптической оси лазерной системы и компенсация уширения углового спектра фемтосекундного излучения в дисперсионной линии задержки до значений, меньших дифракционной расходимости лазерного пучка.

3) Рекордно узкая спектральная полоса пропускания акустоотпического фильтра 0,24 нм на длине волны света 1550 нм, использующего квазиколлинеарное взаимодействие в кристалле парателлурита, достигнутая за счет оптимизации геометрии акустооптического взаимодействия.

4) Оптимизированная линия задержки с высокой эффективностью дифракции 70% и возможностью адаптивного управления формой фемтосекундного импульса в спектральном диапазоне до 200 нм без потери световой мощности, обусловленной оптической временной неопределенностью 24 МКС.

5) Акустооптический фильтр для анализа изображений с рекордно широким диапазоном перестройки длины волны света 380 - 1100 нм, созданный благодаря математическому моделированию работы комплексного измерителя электрических импедансов пьезоэлектрических преобразователей и применению оригинальной программы расчета значений элементов согласующих цепей.

Апробация работы

Результаты проведенных исследований были представлены на следующих научных конференциях:

1. "Optical Engineering and Applications", SPIE, San Diego, USA, 2010.

2. "Second International Symposium on Laser-Ultrasonics (LU 2010)", Bordeaux, France, 2010.

3. "38-th Winter School on Wave and Quantum Acoustics", Korbielov, Poland, 2009.

4. "10-th School on Acousto-Optics and Applications", Gdansk, Poland, 2008.

5. "Acoustics'08", Paris, France, 2008.

6. "ALT' 09 International Conference on Advanced Laser Technologies", Antalya, Turkey, 2009.

7. "International Congress on Optics and Optoelectronics", SPIE-COO, Warsaw, Poland, 2005.

8. "5-th World Congress on Ultrasonics WCU 2003", Paris, France, 2003.

9. "6-th Conference of the European Acousto-optical Club", Gdansk, Poland, 2001.

10.'Tnternational Forum on Wave Electronics and its Applications", St-Petersburg, Russia, 2000.

11. "5-th Conference of the European Acousto-optical Club. Advances in Acousto-Optics 2000", Brügge, Belgium, 2000.

12."6-th International Conference on Laser Technologies: Fundamental Problems and Applications", Shatura, Russia, 1998.

13."International Scientific Conference Lomonosov-98", Moscow State University, Physical Department, Moscow, Russia, 1998.

По результатам работ выдан патент РФ на полезную модель [1]. Результаты исследований опубликованы в российских и зарубежных научных журналах и трудах конференций [2 - 24]. Личный вклад автора в работах следующий:

Теоретически и экспериментально исследована дифракционная невзаимность изотропного акустооптического взаимодействия в средах с сильной акустической анизотропией [19,20,22-24];

- Проведено экспериментальное исследование акустооптического эффекта в кристалле парателлурита для различных акустических мод методом визуализации акустических волн [7,12,13,14-18];

Разработан метод расчета геометрии квазиколлинеарного акустооптического взаимодействия в одноосных кристаллах с целью создания оптимизированных АО фильтров и дисперсионных линий задержки с компенсацией углового уширения фемтосекундного импульса [2-5, 6,8. 911,18];

- Создана экспериментальная волоконно-оптическая установка и проведены исследования характеристик акустооптических фильтров и дисперсионных линий задержки [11];

- Получено аналитическое выражение для комплексного входного электрического импеданса односторонне нагруженного пьезопреобразователя с учетом параметров промежуточного связующего слоя [21];

- Разработан и реализован феноменологический метод электрического согласования комплексных импедансов пьезопреобразователей АО ячеек [21].

Структура и объём работы

Диссертация состоит из введения, трёх глав и заключения. Объём диссертации составляет 149 страниц, включая 91 иллюстрацию и 2 таблицы. Список литературы содержит 103 наименования, а также 23 работы автора и 1 патент РФ на полезную модель.

Содержание работы

Во введении содержится обоснование актуальности темы исследований, приводятся цели и задачи, поставленные перед диссертантом, перечисляется краткое содержание работы, отмечается новизна и практическая значимость работы, а также формулируются основные положения, выносимые на защиту. Кроме того, во введении содержатся данные об апробации работы.

В первой главе диссертации проведен анализ современного состояния исследований АО взаимодействия в средах с сильной акустической анизотропией, в том числе по работам автора. Отмечено, что акустическая анизотропия среды оказывает влияние на характеристики акустооптического взаимодействия. В отличие от эксперимента с использованием голографических решеток (см. A.C.Задорин, «Динамика акустооптического взаимодействия», Томский университет, Томск, 2004), непосредственно в акустооптическом эксперименте зарегистрирован эффект дифракционной невзаимности. Этот эффект приводит к расширению или сужению полосы частот изотропного АО взаимодействия в зависимости от абсолютной величины и знака угла у/ между фазовой и групповой скоростью ультразвука. В частности, получено аналитическое выражение для полосы

11

АО взаимодействия для двух противоположных случаев наклона акустического столба:

1,6иК2со8<9 0,8К А/7 »--±-tgy/, (1)

Л/К /„ ' ^

где в0 - брэгговский угол падения света, Я - длина волны светового луча, п -коэффициент преломления света в среде,/- частота ультразвука, V- фазовая скорость звуковой волны, /„ - длина пьезопреобразователя. Экспериментальное исследование эффекта обнаружило качественное совпадение данных эксперимента с расчетными данными.

Методом визуализации акустических мод проведено экспериментальное исследование акустооптического эффекта в кристалле парателлурита в зависимости от свойств акустической моды, распространяющейся в плоскости (001) кристалла Те02 (Рис.1).

а) б)

Рис. 1. Визуализация отражений акустических волн в парателлурите: а) фотография дифракционной картины; б) схема распространения и отражения волн (слева) и схема дифракционной картины (справа).

На рисунке 1,6 цифрами 1-5 отмечены нулевые порядки дифракции при взаимодействии с пятью акустическими волнами, цифрами Г-5' показаны

соответствующие первые дифракционные порядки. Экспериментально определена зависимость эффективной фотоупругой константы от направления распространения света, его поляризации, а также от выбранной акустической моды. Результаты эксперимента хорошо совпадают с расчетными данными.

Во второй главе диссертации проведен анализ современных АО приборов для систем фотоники, использующих квазиколлинеарное взаимодействие в анизотропных средах. В том числе, анализ нового класса АО устройств, работающих одновременно с широким непрерывным спектром оптического излучения и широким спектром акустического сигнала - дисперсионных линий задержки для управления спектральными амплитудами и фазами фемтосекундных лазерных импульсов. Разработана математическая модель расчета геометрии квазиколлинеарного АО взаимодействия в одноосных кристаллах применительно к АО фильтрам и дисперсионным линиям задержки на кристаллах Те02 и КОР. Метод направлен на создание акустооптических приборов с предельными характеристиками на основе различных кристаллических сред.

Рассматривается квазиколлинеарное взаимодействие, когда угол падения света должен быть выбран с учетом направления групповой скорости звуковой волны, распространяющейся в кристалле. В кристалле любой группы симметрии можно установить взаимно однозначное соответствие между углом падения света и направлением фазовой скорости звуковой волны, при которых реализуется квазиколлинеарное взаимодействие. Эффективность акустооптического взаимодействия будет определяться величиной эффективной фотоупругой константы и длиной звукового столба.

Для устранения влияния дисперсии материала входная оптическая грань фильтра должна быть ортогональна падающему на нее свету. Применяется метод введения света в звуковой столб, использующий эффект отражения акустической волны от входной оптической грани кристалла.

Звуковая волна, обеспечивающая квазиколлинеарное взаимодействие, характеризуется углом а, между фазовой скоростью звука Ур1 и одной из кристаллографических осей кристалла (осью [110] для партеллурита, осью [100] для КОР и т.д.), перпендикулярной оптической оси [001] кристалла. Падающая световая волна при этом распространяется вдоль групповой скорости звука Применяя известные законы отражения акустических волн от границы раздела, можно найти такую акустическую волну, которая, попадая на входную оптическую грань кристалла, отразится под углом, удовлетворяющим квазиколлинеарному взаимодействию. Направление фазовой скорости найденной акустической волны однозначно определяет ориентацию второй грани кристалла - грани, на которой расположен пьезопреобразователь, относительно кристаллографических осей. Таким образом, основным параметром, определяющим геометрию акустооптического взаимодействия квазиколлинеарного устройства, является конструктивный угол а,.

Для решения первого этапа задачи необходимо вначале совместить системы координат, в которых строятся векторная диаграмма и сечение поверхности акустических медленностей, соответствующие конкретной группе симметрии кристалла в выбранной плоскости акустооптического взаимодействия. В качестве примера далее рассматривается кристалл парателлурита, в котором медленная сдвиговая акустическая волна распространяется в плоскости (110) и имеет поляризацию, ортогональную этой плоскости.

По условию квазиколлинеарного взаимодействия волновой вектор падающего света А,- коллинеарен вектору групповой скорости К^/ акустической волны, отраженной от входной грани кристалла. На Рис. 2 представлена схема, определяющая угловые направления световой и звуковой волн, а также входной оптической грани кристалла относительно кристаллографических осей. На схеме приняты следующие традиционные обозначения: кь кл и К - соответственно, векторы падающего света,

дифрагированного света и звука; п0 и пе - показатели преломления обыкновенной и необыкновенной световых волн, угол у/, - угол между фазовой Ур] и групповой скоростями акустической волны, отраженной от входной грани кристалла. Угол <р в дальнейшем используется для определения частоты акустооптического взаимодействия. На Рис. 2 показана также входная оптическая грань кристалла. Предполагается, что на кристалл падает необыкновенно поляризованная световая волна, направленная ортогонально входной грани ячейки.

Из рисунка видно, что ориентация входной оптической грани кристалла определяется углом л72-(а, + (//,), отсчитываемым от оси [110].

[110]

Рис. 2. Построение геометрии квазиколлинеарного взаимодействия при помощи векторной диаграммы и поверхности акустической медленности кристалла. Жирной линией показана входная оптическая грань фильтра.

Далее необходимо найти звуковую волну, имеющую фазовую скорость Ур2 И групповую скорость УЯ2, которая отразится от входной оптической грани в звуковую волну с фазовой скоростью Ур1 и групповой скоростью Уй1, обеспечивающую искомое квазиколлинеарное взаимодействие.

Условие отражения звуковой волны определяется известным правилом равенства проекций волновых векторов падающей и отраженной звуковых волн на границе раздела, и записывается в виде:

.. ' = ) 5ш(а, +у/,+а2), (2)

где Ур1 и Ур2 - соответственно, фазовые скорости отраженной и исходной падающей акустических волн, угол а2 - угол между фазовой скоростью Ур2 падающей акустической волны и осью [110] кристалла, а угол у/2 - угол между фазовой Ур2 и групповой Уй2 скоростями этой акустической волны.

[110

Рис. 3. Отражение звуковой волны от входной оптической грани кристалла. Жирной черной линией показана входная оптическая грань фильтра, жирной серой линией - грань с прикрепленным пьезопреобразователем

Геометрическое построение, иллюстрирующее акустическое отражение от входной грани кристалла, представлено на Рис. 3. Из рисунка видно, что ориентация второй грани кристалла (на которой расположен излучающий пьезопреобразователь) относительно осей определяется углом л!2-аг между осью [110] и плоскостью грани.

Анализ возможных ориентаций граней фильтров показывает, что в зависимости от величины конструктивного угла а, существуют следующие характерные конфигурации акустооптических ячеек (Рис. 4). При увеличении угла а, от 0° до 1,78° угол между входной оптической гранью фильтра и гранью пьезопреобразователя является острым. Если 1,780<а,<13,31°, то угол между входной оптической гранью фильтра и гранью пьезопреобразователя является тупым. При а,>13,31° этот угол опять становится острым. Двум значениям угла а,, т.е. а,=1,78° и а,=13,31° соответствуют два уникальных случая, когда грани фильтра ортогональны. При этом ориентация кристаллографических осей является, разумеется, различной для каждого из этих двух случаев. На рис. 2.3.1 приведены примеры взаимной ориентации граней фильтров для конкретных значений конструктивного угла а,=1,5 8°, а,=1,78° и а, =7°. Значение а,=1,58° соответствует частному случаю, когда фазовая скорость звука Ур2 направлена в сторону входной оптической грани фильтра строго по оси [001]. Значению конструктивного угла а,=1,78° соответствует направление фазовой скорости Ур2, параллельное оптической грани, при котором происходит так называемое «скользящее падение», а при а, =7° фазовая скорость УР2 направлена в сторону от входной оптической грани. В двух последних случаях возбуждаемая пьезопреобразователем акустическая волна падает на входную оптическую грань вследствие акустической анизотропии.

Входная

а, = 1,58°

При 0 < а, < 1,78° И а, >13,31° угол между гранями фильтра острый

а, = 1,78°

При а, = 1,78° и а, =13,31° грани фильтра

перпендикулярны друг другу

а, =7°

При 1,78° < а, <13,31° угол между гранями фильтра тупой

Рис. 4. Различные варианты ориентации граней фильтра относительно кристаллографических осей

Рассмотрены варианты оптимизации геометрии АО взаимодействия в соответствии с системными требованиями функционирования фильтров и дисперсионных линий задержки. Показано, что оптимизация, позволяющая одновременно достигнуть предельных значений всех основных параметров (эффективности, спектрального разрешения, максимального времени оптической задержки), невозможна. Рассмотрено уширение углового спектра фемтосекундного импульса, обработанного дисперсионной линией задержки. Предложен способ компенсации углового уширения. Показано, что в практически важном случае сохранения оптической оси лазерной системы компенсация углового уширения является исключительно эффективной: угловое расширение пучка оказывается меньше дифракционной расходимости.

Из векторной диаграммы (рис. 3) следует, что в квазиколлинеарном акустооптическом устройстве, работающем на принципе анизотропной дифракции, угол между падающим и дифрагированным лучами легко находится по теореме синусов к01йп(а + <р) = К1ыпр и определяется формулой:

ыпР = -^—ът{<р + с1), (3)

и К

а р

где к0 и К - волновые векторы света и звука, Я - длина волны в вакууме,/-частота акустооптического взаимодействия, V - скорость звука, па -показатель преломления для обыкновенного луча, ср - угол падения света (угол между волновым вектором падающего света и осью кристалла), а -угол между фазовой скоростью звука Ур и осью кристалла.

Как следует из формулы (3), угол между падающим и дифрагированным лучами при небольших углах пропорционален длине световой волны. Спектр фемтосекундного импульса занимает определенный интервал длин волн. Вследствие этого каждая спектральная компонента фемтосекундного импульса отклонится на угол, пропорциональный длине волны этой спектральной компоненты. В результате данного эффекта

лазерный фемтосекундный луч, входящий в дисперсионную линию задержки, вследствие дифракции на выходе дисперсионной линии задержки разложится в угловой спектр плоских волн по закону, определенному формулой (3).

На рис. 5 изображена схема дисперсионной линии задержки и ход оптических лучей в ней. Углом А/ обозначена величина углового уширения дифрагированного фемтосекундного луча, угол у - угол между дифракционным лучом и нормалью к выходной грани, а угол х - угол компенсационной призмы.

Рис. 5. Схема хода лучей в квазиколлинеарной акустооптической ячейке с компенсационной призмой для уменьшения углового уширения дифрагированного лазерного луча

Проведено экспериментальное исследование квазиколлинеарных акустооптических фильтров на основе кристаллов Те02 и KDP. В эксперименте получено рекордное спектральное разрешение 0,24 нм по уровню -ЗдБ для фильтра на парателлурите с конструктивным углом 1,78° на длине волны 1550 нм (рис. 6). Детально исследованы различные модификации дисперсионных линий задержки для УФ, видимого и ближнего ИК диапазонов с обработкой фемтосекундных спектров шириной до 200 нм. По результатам лабораторных экспериментальных исследований проведены натурные испытания АО дисперсионной линии задержки на субпетаваттной

лазерной установке. Испытания подтвердили возможность управления амплитудами спектральных компонент фемтосекундных импульсов: формирование провала в спектре, эффект л -шейпинга с расширением спектра фемтосекундного импульса вдвое, и т.д. Тем самым была доказана возможность адаптивного управления спектром фемтосекундного излучения.

Мкг КА) 1536.190 пт 2.6844 ПУ/

и

отн. ед.

1536 190

0 06 Г-.т 194 нг

,':<\ А

/\

/

"-----кч.. Г. *38 38?»!

7 52Р* 318 па

1538.190

Л , НМ

Рис. 6. Спектральная функция пропускания квазиколлинеарного акустооптического фильтра с конструктивным углом «,=1,78°

Третья глава диссертации начинается с обзора современных способов изготовления пьезопреобразователей акустооптических устройств. Осуществлена постановка задачи широкополосного электрического согласования комплексных импедансов пьезопреобразователей АО устройств. Получено аналитическое выражение для комплексного входного электрического импеданса односторонне нагруженного пьезопреобразователя с учетом параметров промежуточного связующего слоя на основе полной эквивалентной схемы Мезона. Теоретически исследовано влияние конкретных параметров промежуточного слоя на широкополосность

пьезопреобразователя. Из рисунка 7 видно, что ширина полосы эффективно излучаемых в кристалл акустических колебаний при более толстом слое сужается.

И, Ом

Е, Ом

(\

/

/

/

/ \

у ( \

/ /

\

V

ОА 01 аз 03 04 01 0.( 0.7 03

сгш

а) б) в)

Рис. 7. Теоретическая зависимость действительной части Я входного импеданса пьезопреобразователя от частоты: а) толщина связующего слоя 10 нм; б) 200 нм; в) 500 нм.

Предложен и практически реализован феноменологический метод электрического согласования комплексного импеданса пьезопреобразователя с внутренним сопротивлением генератора на основе формализма диаграмм Смита. Метод позволяет осуществлять согласование акустооптических устройств без использования векторного измерителя комплексных импедансов. Получены аналитические формулы для расчета значений IX элементов согласующих цепей. Экспериментальные данные находятся в хорошем соответствии с расчетными. С использованием феноменологического метода электрического согласования создан уникальный акустооптический фильтр для анализа изображений с рекордным диапазоном перестройки 380-1100 нм.

В заключении сформулированы основные результаты диссертационной работы:

1) Зарегистрирован в акустооптическом эксперименте эффект дифракционной невзаимности, приводящий к расширению либо сужению полосы частот изотропного акустооптического взаимодействия. Эффект обусловлен различием в величинах коэффициентов расстройки в зависимости от ориентации векторов фазовой скорости света и групповой скорости звука. Показано, что изменение полосы АО взаимодействия определяется, при прочих равных условиях, величиной угла акустического сноса.

2) Доказано, что акустооптический метод визуализации акустических полей является эффективным для исследования акустооптического эффекта в материалах с сильной анизотропией акустических свойств. Эксперименты выполнены для различных акустических мод, распространяющихся в плоскости (001) кристалла Те02. На основе измеренных скоростей звука и углов сноса произведена идентификация акустических мод, а также определены эффективные фотоупругие константы в кристалле.

3) Разработан метод анализа геометрии квазиколлинеарного акустооптического взаимодействия в одноосных кристаллах для создания АО фильтров и дисперсионных линий задержки на основе кристаллов Те02 и КОР. Рассмотрены варианты оптимизации геометрии АО взаимодействия в различных устройствах и проведено сравнение основных параметров приборов в различных конструктивных конфигурациях. Предложен способ компенсации уширения углового спектра фемтосекундного излучения с учетом требования, что угловое уширение должно быть меньше дифракционной расходимости лазерного луча. Установлено, что в практически важном случае сохранения оптической оси лазерной системы подобная компенсация также возможна.

4) Проведено экспериментальное исследование квазиколлинеарных акустооптических фильтров на основе кристаллов ТеОг и КОР.

Эксперименты показали, что приборы на основе монокристаллов Те02 могут быть успешно применены для работы в WDM системах связи со спектральным разделением частот сигналов 100 ГГц и более. Достигнуто рекордное спектральное разрешение фильтра на парателлурите 0,24 нм на длине волны 1550 нм. Экспериментальные исследования квазиколлинеарного фильтра на основе кристалла KDP показали хорошее совпадение с расчетными данными.

5) Проведены испытания АО дисперсионной линии задержки на субпетаватгной фемтосекундной лазерной системе. Испытания показали высокую эффективность (70%) преобразования спектра фемтосекундных импульсов шириной 120 нм на центральной длине волны 1250 нм и подтвердили способность прибора работать с временной нестабильностью фемтосекундных импульсов +/-12 мкс. Осуществлено адаптивное управление амплитудами спектральных компонент фемтосекундных импульсов.

6) Получено аналитическое выражение для комплексного входного электрического импеданса односторонне нагруженного пьезопреобразователя с учетом параметров промежуточного связующего слоя на основе полной эквивалетной схемы Мэзона. Разработана методика расчета характеристик системы «согласующие цепи - пьезопреобразователь - промежуточный слой - акустооптическая среда», а также осуществлено компьютерное моделирование работы векторного измерителя комплексных импедансов. Показано, что разработанная математическая модель оказывается эффективной при описании влияния толщины и материальных констант промежуточного слоя на широкополосность акустооптического прибора.

7) На основе разработанной математической модели предложен и практически реализован феноменологический метод электрического согласования комплексного импеданса пьезопреобразователя. Получены аналитические формулы для расчета значений LC элементов согласующих цепей. Экспериментальные данные находятся в хорошем соответствии с

расчетными, что позволяет осуществлять согласование акустооптических устройств только по результатам расчетов и без использования векторного измерителя комплексных импедансов.

Список публикаций по теме диссертации

1. В.Я. Молчанов, С.И. Чижиков, О.Ю. Макаров, Патент РФ на полезную модель «Акустооптическая дисперсионная линия задержки» № 106004 от 24 марта 2011 г.

2. A. Laskin, A.S. Shcherbakov, V. Molchanov, V. Laskin and О. Makarov, "Developing the refractive light beam shapers as lossless apodization systems suppressing the side-lobes in Fourier transform optical systems", Proc. SPIE, 8011, 80110L, 2011.

3. V.Ya. Molchanov, S.I. Chizhikov, O.Yu. Makarov et al., "Acoustooptical delay lines for femtosecond pulse shaping based on crystal materials with strong acoustic anisotropy", Proceedings SPIE, San Diego, CA, USA on August 1-5, V. 7789-8, 2010.

4. V.Ya. Molchanov, S.I. Chizhikov and O.Yu. Makarov, «Interaction between femtosecond radiation and sound in a light dispersive delay lines using effect of strong elastic anisotropy», Journal of Physics: Conference Series, V. 278, pp. 1216, 2011.

5. V. Molchanov, S. Chizhikov, O. Makarov et al., "Adaptive acousto-optic technique for femtosecond laser pulse shaping", Applied Optics, V. 48, Issue 7, pp. C118-C124, 2009.

6. В.Я. Молчанов, В.Б. Волошинов, О.Ю. Макаров, "Квазиколлинеарные перестраиваемые акустооптические фильтры для систем спектральнго уплотнения и селекции оптических каналов", Квантовая электроника, Т.39, N.4, С. 353-360, 2009.

7. О. Makarov, V. Molchanov, J. Maximov, "Acousto-optical methods of image processing", ALT' 09 International Conference on Advanced Laser Technologies, Antalya, Turkey, Sept. 2009.

8. V.Ya. Molchanov, S.I. Chizhikov, O.Yu. Makarov, et al., "Adaptive optical delay lines for femtosecond laser pulses shaping", Acta Physica Polonica A, V.l 16, N.3, pp. 355-358,2009.

9. V.Ya. Molchanov, S.I. Chizhikov, O.Yu. Makarov, "Quasicollinear acoustooptic tunable filters based on KDP single crystal", Proceed. Acoustics 08, pp. 827-831, Paris, 2008.

10. V.Ya. Molchanov, S.I. Chizhikov, O.Yu. Makarov, "Quasicollinear acoustooptic tunable filters based on KDP single crystal", The Journal of the Acoustical Society of America, V. 123, Issue 5, pp. 3144-3148, May 2008.

11. V. Molchanov and O. Makarov, "Quasi-collinear acoustooptic filters using strong acoustic anisotropy in tellurium dioxide crystal", Journal of Physics: Conference Series 92, p. 012070, 2007.

12. O. Makarov and V. Voloshinov, "Visualization of back reflected acoustic waves in paratellurite single crystals by means of acousto-optics", SPIE International Congress on Optics and Optoelectronics SPIE-COO, Warsaw . Proceedings, 2005.

13. В.Б. Волошинов, О.Ю. Макаров, H.B. Поликарпова, "Близкое к обратному отражение упругих волн в акустооптическом кристалле парателлурита", Письма в ЖТФ, Т. 31, N. 8, с. 79-87, 2005.

14. В.Я. Молчанов, О.Ю. Макаров, А.И. Колесников, Ю.М. Смирнов, "Перспективы применения монокристаллов Те02 в акустооптических дефлекторах УФ диапазона", Вестник ТвГу, Серия «Физика», N.4(6), С. 8893, 2004.

15. V.Ya. Molchanov, S.I. Chizhikov, S.P. Anikin, O.Yu. Makarov, V.M. Lyuty, V.F. Esipov, N.P. Solodovnikov, A.I. Kolesnikov, I.V. Talyzin, "An Acousto-optical spectral imager for astrophysical observation", Proceedings of 5-th World Congress on Ultrasonic WCU 2003, September 7-10, 2003, Paris, France., pp. 405-408,2003.

16. V.Ya. Molchanov, V.M. Lyuty, V.F. Esipov, S.P. Anikin, O.Yu. Makarov, N.P. Solodovnikov, "An acousto-optical imaging spectrophotometer for astrophysical observations", Astron.Lett., V. 28, pp. 1127-1135,2002.

17. V.Ya. Molchanov, O.Yu. Makarov and A.I. Kolesnikov, "Acousto-optical imaging filter for astrophysics objects and star spectroscopy", Advances in Acousto-Optics AAO-Ol, Poland: Gdansk, Technical Digest, p.23, 2001.

18. V.Ya. Molchanov and O.Yu. Makarov, "Achromatic acousto-optic frequency shifter for tunable lasers", International Forum on Wave Electronics and its Applications, St-Petersburg, Proceedings, pp.75-82, 14-18 September 2000.

19. O.Yu. Makarov and V.B. Voloshinov, "Peculiarities of diffraction in acoustically anisotropic Tc02 single crystal", International Forum on Wave Electronics and its Applications, St-Petersburg, Proceedings, pp.185-189, 14-18 September 2000.

20. O.Yu. Makarov and V.B. Voloshinov, "Influence of Acoustic Anisotropy on Parameters of Acousto-Optical Interaction", 5-th Conference of the European Acousto-optical Club, Advances in Acousto-Optic 2000, Belgium: Brugge, Technical Digest, pp. 34-35, 2001.

21. V.Ya. Molchanov and O.Yu. Makarov, "Phenomenological method for broadband electrical matching of acousto-optical device piezotransducers", Optical Engineering, V. 38, N. 7, pp. 1127-1136,1999.

22. V.B. Voloshinov and O.Yu. Makarov, "Diffraction of light by ultrasound in acoustically anisotropic medium", Proc. SPIE, V.3851, pp. 108-117, 1998.

23. V.B. Voloshinov and O.Yu. Makarov, "Bragg diffraction of light by ultrasound in acoustically anisotropic materials", Photonics and Optoelectronics, V.5, N.2, pp. 53-61, 1998.

24. В.Б. Волошинов и О.Ю. Макаров, "Акустооптическое взаимодействие в средах с акустической анизотропией", Вестник Московского университета, Сер.З, Физика, Астрономия, N.2, С. 30-36, 1998.

Формат 60 х 90 Уі6 Тираж 100 экз. Объем 6,75 п.л. Заказ 3752 Печать офсетная Отпечатано с готовых оригинал-макетов в типографии Издательского Дома МИСиС, 119049, Москва, Ленинский пр-т, 4 Тел. (499) 236-76-17, тел./факс (499) 236-76-35

Введение.

Глава 1. Акустооптическое взаимодействие в средах со значительной акустической анизотропией.16 !

1.1. Акустооптическое взаимодействие в средах с сильной I акустической анизотропией.

1.2. Экспериментальные исследования изотропного АО взаимодействия в средах с сильной акустической анизотропией.

1.3. Фотоупругий эффект в плоскостях (110) и (001) кристалла ТеОг.

1.4. Экспериментальное исследование акустооптического эффекта в парателлурите методом визуализации акустических мод.

Выводы к Главе 1.

Глава 2. Акустооптические приборы с использованием сильной акустической анизотропии кристаллов.

2.1. Квазиколлинеарное взаимодействие в акустооптических фильтрах и дисперсионных линиях задержки.

2.2. Расчет геометрии квазиколлинеарного акустооптического взаимодействия в плоскости (110) кристалла ТеОг при создании АО фильтров и дисперсионных линий задержки.

2.3. Оптимизация квазиколлинеарного фотоупругого взаимодействия в различных АО фильтрах на парателлурите.

2.4. Компенсация уширения углового спектра фемтосекундного импульса в акустооптических дисперсионных линиях задержки.

2.5. Характеристики квазиколлинеарных фильтров на кристаллах ТеОг.

2.6. Теоретическое и экспериментальное исследование квазиколлинеарных акустооптических устройств УФ-диапазона на кристалле КХ)Р.

2.7. Управление спектром фемтосекундного лазерного импульса в дисперсионной линии задержки.

Выводы к Главе 2.

Глава 3. Эффективные системы возбуждения звука в акустооптических устройствах.

3.1. Разработка и изготовление пьезопреобразователей акустооптических устройств.

3.2. Расчет электрических параметров пьезопреобразователя акустооптического устройства на основе его геометрических параметров и материальных констант.

3.3. Исследование влияния промежуточного слоя на полосу частот акустооптических устройств.

3.4. Синтез согласующих цепей акустооптических устройств.

Выводы к Главе III.

Акустооптика как самостоятельное научно-техническое направление в физике развивалась с того момента, когда в 1921 году Л.Бриллюэном, а также независимо и приблизительно в то же время Л.И.Мандельштамом впервые было предсказано явление дифракции света на вариациях плотности среды, в которой распространяются ультразвуковые волны [1,2]. До открытия вынужденного когерентного усиления света и появления первых лазеров рассеяние света на ультразвуке было предметом исключительно академической науки. Термин «акустооптика» появляется после создания Т.Х.Мейманом в 1961 году первого лазера. Возникновение и развитие квантовой электроники вызвало необходимость в новых методах и устройствах управления лазерным излучением. С середины 60-х годов создаются первые лазерные модуляторы и дефлекторы на основе электрооптического, акустооптического (АО) и магнитооптического эффектов. При этом акустооптика перестает быть сугубо академическим направлением в физике. Исследования в области акустооптики из университетских лабораторий перемещаются в центры военно-промышленных комплексов наиболее развитых в научно-техническом отношении стран - СССР, США, Франции, Великобритании и Японии. Параллельно с этим разворачиваются и исследования в области промышленного синтеза новых кристаллических сред и материалов для квантовой электроники и лазерной техники [3,4].

В начале 70-х годов XX века появляются акустооптические электронно-перестраиваемые фильтры, создаются устройства приема, обработки и спектрального анализа радиосигналов, которые обладают функциональными возможностями, принципиально недостижимыми для традиционных радиосистем. Возрастает важность акустооптических приборов для научных, коммерческих и военных применений. Прогрессу акустооптики способствуют успехи в синтезе и технологии роста новых акустооптических и пьезоэлектрических материалов. Исходный академический научный интерес к исследованию новых типов взаимодействия света и звука в кристаллах трансформируется в самостоятельное научно-техническое направление. Во всем мире растет число специализированных лабораторий и компаний, занимающихся акустооптикой. Например, разрабатываются лазерные системы наведения снаряда на цель, создающие в пространстве телеметрическое информационное поле с помощью кодированного светового растра, центр которого совпадает с оптической линией визирования. В конце 80-х годов в США возникает новое направление в лазерной технике - создание лазерных комплексов для индустрии развлечений. Данное направление работ продолжает прогрессировать и в настоящее время. Примером этого является лазерное представление-шоу Ж.-М. Жарра на Воробьевых горах, посвященное 850-летию Москвы.

В конце 70-х годов рождается технология акустооптической спектрально-поляризационной обработки оптической информации в реальном масштабе времени. В 80-х годах появляются акустооптические устройства спектральной и пространственной обработки оптических изображений, системы распознавания образов и обнаружения целей. Спектры объектов эффективно используются для детектирования и распознавания объектов на фоне оптических помех в реальном масштабе времени, а также их временной эволюции, поскольку и объекты, и фоны помимо их различной формы имеют неодинаковые характерные спектральные яркости стоксовой и антистоксовой компонент. Обработка изображений находит широкую сферу применений как в гражданской (системы машинного видения), так и в военной областях. Анализ изображений также необходим в научно-инженерных направлениях и в медико-биологических исследованиях [5-8].

Бурный рост телекоммуникационных технологий 90-х годов в области волоконно-оптической связи, в частности, обусловлен тем, что эта связь обеспечивает передачу больших объемов данных, при этом акустооптические приборы могут оказаться весьма эффективными для систем коммутации, разделения и уплотнения информационных каналов [9]. Одна из задач современной оптоэлектроники и лазерной техники заключается в значительном увеличении пропускной способности оптоволоконных систем передачи информации. Пропускная способность оптических линий связи может быть увеличена в несколько сотен раз при использовании мультиспектрального метода передачи данных [9]. Метод спектрального уплотнения и последующего разделения информационных каналов получил название «технологии WDM» - Wavelength Division Multiplexing [9]. Важнейшими элементами WDM системы связи являются спектральные фильтры. При использовании фильтрующих устройств в многоканальных сетях оптической связи к характеристикам таких устройств предъявляются особые требования. В частности, вносимые потери, управляющая мощность, а также межканальные перекрестные помехи фильтра должны быть низкими. Для применения в телекоммуникационных сетях со значительным числом спектральных каналов и типичным интервалом спектрального разделения несущих лазерных частот 50-200 ГГц необходимо иметь приборы с высоким спектральным разрешением [9,10]. Акустооптические фильтры представляются весьма эффективным инструментальным средством для решения этой задачи.

Создание сверхмощных фемтосекундных лазерных систем явилось одним из ярких достижений физической науки рубежа XX-XXI веков. Последнее десятилетие характерно 5

Таким образом, актуальной задачей исследования являлось развитие имеющегося знания об особенностях акустооптического взаимодействия, проведение более глубокого изучения влияния акустической анизотропии среды на характеристики световых пучков с целью создания нового поколения АО устройств. Изложенное выше определяет актуальность настоящего исследования.

Цели и задачи исследования

Цель работы состояла в детальном теоретическом и экспериментальном исследовании возможности использования сильной акустической анизотропии кристаллов для реализации специфических форм акустооптического взаимодействия, полезных для создания акустооптических устройств нового поколения. При этом были поставлены и решены следующие задачи:

1) Исследование закономерностей изотропной дифракции света на ультразвуке в акустически анизотропной среде, а также исследование акустической анизотропии среды методами акустооптического взаимодействия.

2) Исследование возможности оптимизации основных параметров акустооптических приборов на основе квазиколлинеарного взаимодействия в одноосных кристаллах и достижения в подобных устройствах рекордных характеристик.

3) Разработка и создание оптимизированных широкополосных квазиколлинеарных акустооптических фильтров для УФ, видимого и ближнего ИК спектральных диапазонов.

4) Исследование дисперсионных линий задержки для адаптивного управления Фурье-компонентами спектра фемтосекундных импульсов с целью формирования импульсов заданной формы. Разработка и создание экспериментальных акустооптических дисперсионных линий задержки, оптимизированных по спектральному разрешению и эффективности конверсии.

5) Разработка и реализация методов широкополосного согласования электрического комплексного импеданса односторонне нагруженного пьезопреобразователя АО устройства с учетом влияния параметров промежуточного связующего слоя.

Научная новизна

1) Зарегистрирован в акустооптическом эксперименте эффект дифракционной невзаимности, приводящий к расширению либо сужению полосы частот изотропного акустооптического взаимодействия в зависимости от взаимной ориентацией волнового вектора света и вектора Умова-Пойнтинга звука. Методом визуализации акустических волн экспериментально исследован акустооптический эффект в кристалле парателлурита для различных акустических мод, распространяющихся в плоскости (001) кристалла ТеОг.

2) Исследован новый класс АО устройств для фемтосекундной лазерной техники: дисперсионных линий задержки, работающих одновременно с широкими непрерывными спектрами оптического излучения и акустического сигнала. Впервые детально исследованы дисперсионные линии задержки и фильтры для УФ, видимого и ближнего ИК диапазонов, оптимизированные по эффективности и спектральному разрешению и предназначенные для обработки фемтосекундных спектров с полосой до 200 нм.

3) На базе волоконно-оптической техники создана экспериментальная установка для исследования характеристик широкополосных АО устройств с предельно высоким спектральным разрешением. В акустооптическом фильтре на кристалле парателлурита получено рекордное значение спектральной полосы пропускания 0,24 нм на длине волны света 1550 нм.

4) На основе полной эквивалентной электрической схемы Мэзона описана система «согласующие цепи - пьезопреобразователь - промежуточный слой - акустооптическая среда» и смоделирована работа векторного измерителя комплексных импедансов. Показано, что разработанная математическая модель работы пьезопреобразователя оказывается эффективной для описания влияния толщины и материальных констант промежуточного слоя на широкополосность акустооптического прибора. На основе разработанной модели получены аналитические формулы для расчета значений LC элементов согласующих цепей и осуществлено согласование акустооптических устройств без использования векторного измерителя комплексных импедансов.

Научная и практическая значимость

Научная значимость диссертационной работы определяется тем, что в результате выполнения исследований углублено понимание особенностей взаимодействия света и звука в кристаллах с высокой анизотропией физических свойств. Показано, что акустическая анизотропия среды взаимодействия является не только свойством материала, которое необходимо учитывать при создании новых приборов, но в ряде случаев и ключевым фактором, позволяющим создавать акустооптические устройства новых типов с рекордными характеристиками. Полученная информация использована для дальнейшего развития теории и практики широкополосных акустооптических приборов нового поколения.

Практическая значимость диссертационной работы заключается в следующем:

Разработан практический метод синтеза согласующих электрических цепей для пьезопреобразователей акустооптических устройств. Применение метода позволило изготовить акустооптические устройства с рекордными значениями рабочего спектрального диапазона: до полутора октав по свету;

Разработано и изготовлено семейство широкополосных акустооптических фильтров на основе квазиколлинеарного взаимодействия для спектрального уплотнения и разделения лазерных сигналов в сетях оптической связи 100 ГГц WDM с малыми перекрестными помехами в принятых для связи S (1491,69 нм - 1529,55 нм), С (1529,75 нм - 1569,59 нм) и L (1569,80 нм - 1611,79 нм) спектральных диапазонах;

Разработана двухкаскадная широкополосная спектральная система для исследования плазмы с помощью квазиколлинеарных фильтров на монокристаллах KDP и ТеОг со спектральным диапазоном перестройки 200-1000 нм и разрешением не хуже 1 нм;

Создана оптимизированная акустооптическая дисперсионная линия задержки для управления спектральными амплитудами и фазами фемтосекундных импульсов. Эффективность преобразования спектра фемтосекундного импульса шириной 120 нм при длительности импульса 45 фс составила 70%. Доказана возможность адаптивного управления спектром фемтосекундного импульса в условиях значительной оптической временной неопределенности (джиттера).

Содержание работы

Диссертация состоит из введения, трёх глав и заключения. Объём диссертации составляет 149 страниц, включая 91 иллюстрацию и 2 таблицы. Список литературы содержит 103 наименования, а также 23 работы автора и 1 патент РФ на полезную модель.

Выводы к Главе III

1) Проведен обзор современных способов изготовления пьезопреобразователей акустооптических устройств. Введены основные понятия и определения. Осуществлена постановка задачи широкополосного электрического согласования комплексных импедансов пьезопреобразователей акустооптических устройств.

2) Получено аналитическое выражение для комплексного входного электрического импеданса односторонне нагруженного пьезопреобразователя с учетом параметров промежуточного связующего слоя на основе полной эквивалетной схемы Мэзона. Разработан математический алгоритм, описывающий не только свойства системы «согласующие цепи - пьезопреобразователь - промежуточный слой - акустооптическая среда», но и алгоритм работы измерителя комплексных импедансов. Показано, что разработанная математическая модель оказывается эффективной для описания влияния толщины и материальных констант промежуточного слоя на широкополосность акустооптического прибора.

3) Предложен и практически реализован феноменологический метод электрического согласования комплексного импеданса пьезопреобразователя. Теоретическая разработка метода базировалась на формализме диаграмм Смита. Получены аналитические формулы для расчета значений ЬС элементов согласующих цепей. Экспериментальные данные находятся в хорошем соответствии с расчетными, что позволяет реализовывать на практике согласование акустооптических устройств по результатам расчетов без использования векторного измерителя комплексных импедансов. Разработанный метод отличается эффективностью и позволяет создавать акустооптические устройства со значениями рабочего спектрального диапазона до полутора октав, что близко к максимально достижимому диапазону.

4) Проведено экспериментальное исследование квазиколлинеарных акустооптических фильтров на основе кристаллов ТеОг и KDP. Эксперименты показали, что приборы на основе монокристаллов ТеОг могут быть успешно применены для работы в WDM системах связи со спектральным разделением частот сигналов 100 ГГц и более. Достигнуто рекордное спектральное разрешение фильтра на парателлурите 0,24 нм на длине волны 1550 нм по уровню -ЗдБ. Экспериментальные исследования квазиколлинеарного фильтра на основе кристалла KDP показали хорошее совпадение с расчетными данными.

5) Проведены испытания АО дисперсионной линии задержки на субпетаваттной фемтосекундной лазерной системе. Испытания показали высокую эффективность (70%) преобразования спектра фемтосекундных импульсов шириной 120 нм на центральной длине волны 1250 нм и подтвердили способность прибора работать с временной нестабильностью фемтосекундных импульсов +/-12 мкс. Осуществлено адаптивное управление амплитудами спектральных компонент фемтосекундных импульсов.

6) Получено аналитическое выражение для комплексного входного электрического импеданса односторонне нагруженного пьезопреобразователя с учетом параметров промежуточного связующего слоя на основе полной эквивалетной схемы Мэзона. Разработана методика расчета характеристик системы «согласующие цепи -пьезопреобразователь - промежуточный слой - акустооптическая среда», а также осуществлено компьютерное моделирование работы векторного измерителя комплексных импедансов. Показано, что разработанная математическая модель оказывается эффективной при описании влияния толщины и материальных констант промежуточного слоя на широкополосность акустооптического прибора.

7) На основе разработанной математической модели предложен и практически реализован феноменологический метод электрического согласования комплексного импеданса пьезопреобразователя. Получены аналитические формулы для расчета значений LC элементов согласующих цепей. Экспериментальные данные находятся в хорошем соответствии с расчетными, что позволяет осущетсвлять согласование акустооптических устройств только по результатам расчетов и без использования векторного измерителя комплексных импедансов.

1. L. Brillouin, "Diffusion de la lumiere et des rayons X per un corps transparent homogene", Annales de Physique, V. 17, pp. 88-122, 1922. ';

2. Г.С. Ландсберг, Л.И. Мандельштам, "Новое явление при рассеянии света ", Журнац Русского физ.-хгш. об-ва, Т. 60, С. 335, 1928. !

3. D.A. Pinnow, "Guide lines for the selection of acoustooptic materials," IEEE J. Quanturty Electron. V. 6,1. 4, pp. 223-228, 1970.

4. И.С. Рез, Ю.М. По плавко, "Диэлектрики", М: Радио и связь, 1989.

5. Watson et al., "Imaging spectrometer study of Jupiter and Saturn", Icarus, V. 27, pp. 417423, 1976.

6. I.C. Chang, "Tunable acousto-optic filters: an overview", Opt. Eng., V. 16, pp. 455-460, 1977.

7. V.V. Petrov, "Modern applications of high frequency acoustooptics", Optica Applicata, V. XXXIV, N. 4, pp. 597-606, 2004.

8. L. Bei, G.I. Dennis, H.M. Miller, T.W. Spaine, J.W. Carnahan, "Review, Acousto-optic tunable filters: fundamentals and applications as applied to chemical analysis techniques", Progress in Quantum Electronics, V. 28, pp. 67-87, 2004.

9. B. Mukherjee, "Optical WDM Networks", Springer Science+Business Media, Inc, 2006.

10. Рекомендация МСЭТ G.694.2 (12/2003) "Спектральные сетки для применения технологий WDM: сетка длин волн CWDM", http://www.itu.int/rec/T-R£C-G.694.2-200312-1/, Международный союз электросвязи, Женева, 2004.

11. A.M. Weiner, "Ultrafast Optics", John Wiley & Sons, Inc, 2009.

12. A.M. Weiner, "Ultrafast optical pulse shaping: a tutorial review", Optics Communications, V. 284, pp. 3669-3692, 2011.

13. A. Monmayrant, A. Arbouet, B. Girard, B. Chatel, A. Barman, B.J. Whitaker, D. Kaplan, "Optimisation of NOPA output pulse shaping using an AOPDF with dispersion self-correction", 2005 Conference on Lasers and Electro-Optics Europe, pp. 377-379, 2005.

14. В.И. Балакший, B.H. Парыгин, JI.E. Чирков, "Физические основы акустооптики", М, Радио и связь, 1985.

15. А. Корпел, "Акустооптика", М., Мир, 1993.

16. J. Xu, R. Stroud, "Acousto-Optic Devices", Wiley, N.Y, USA, 1992.

17. JI.H. Магдич и В.Я. Молчанов, "Акустооптические устройства и их применение", М, Советское радио, 1978.

18. Дж. Най, "Физические свойства кристаллов", М., Мир, 1967.

19. A. Goutzoulis and D. Раре, "Design and Fabrication of Acousto-Optic Devices", Marcel Dekker, N.Y, USA, 1994

20. B.H. Парыгин, В.И. Балакший, "Оптическая обработка информации", М., МГУ, 1987.

21. V.B. Voloshinov, "Close to collinear acousto-optic interaction in paratellurite", Opt. Eng., V.31, N 10, pp.2089-2094, 1992.

22. I.-C. Chang, "Collinear beam acousto-optic tunable filters," Electron. Lett., V. 28, N 13, pp. 1255-1266, 1992.

23. I.-C. Chang, US Patent "Acousto-optic tunable filter", 5,329,397, July 12,1994.

24. B.A. Буров, В.Б. Волошинов, К.В. Дмитриев, Н.В. Поликарпова, «Акустические волны в метаматериалах, кристаллах и структурах с аномальным преломлением», УФН, Т. 181, №11, С. 1205-1211,2011.

25. А. Ярив, П. Юх, "Оптические волны в кристаллах", М., Мир, 1987.

26. Е.А. Дьяконов, В.Б. Волошинов, Н.В. Поликарпова, «Акустооптическое исследование необычных случаев отражения объемных упругих волн в кристалле парателлурита», Акустический журнал, Т. 58, № 1, С. 121-131, 2012.

27. Э. Дьелесан и Д. Руайе, "Упругие волны в твердых телах", М, Наука, 1982.

28. А.В. Auld, "Acoustic Fields and Waves in Solids", Robert Krieger Publ.Comp., N. Y„ 1990.31. "Акустические кристаллы", под ред. М.П. Шаскольской, М, Наука, 1982.

29. М.А. Воронова, и В.Н. Парыгин. "Распространение звуковых волн в акустооптических кристаллах парателлурита и каломели", Вестник Московского университета, сер. Физика, Астрономия, Т. 42, № 4, С. 38-41, 1988.

30. И.М. Сильвестрова, Г.Ф. Барта, И.М. Беляев и Ю.В. Писаревский, "Упругие свойства каломели", Кристаллография, Т. 20, С. 221-224, 1975.141

31. V.B. Voloshinov, "Acoustic anisotropy of crystals in acousto-optic devices", Acustica Acta Acustica, V. 82, suppl. 1, pp. 76-84, 1996.

32. A.C. Задорин, C.H. Шарангович, "Исследование акустооптического взаимодействия в условиях фазовой расстройки", Оптика и Спектроскопия, Т.59, N.3, С.592-596, 1985.

33. A.Y. Zakharov, N.V. Polikarpova, Е. Blomme, "Intermediate regime of light diffraction in media with strong elastic anisotropy", Proc. SPIE, V. 5953, pp. 107-116, 2005.

34. A.V. Zakharov, V.B. Voloshinov, E.Blomme. "Intermediate and Bragg acousto-optic interaction in elastically anisotropic medium", Ultrasonics, V. 51, pp. 745-751, 2011.

35. V.B. Voloshinov, N.V. Polikarpova, "Application of acousto-optic interactions in anisotropic media for control of light radiation", Acustica Acta Acustica, V.89, N 6, pp. 930-935, 2003.

36. Yu.S. Dobrolenskiy, V.B. Voloshinov, Yu.A. Zyuryukin, and E.A. Djakonov, "Nonreciprocity of acousto-optic interaction in collinear tunable acousto-optic filters", Appl. Opt., V. 48, N. 7, pp. C67-C73, 2009.

37. J.C. Kastelik, M. Gharbi, and M.G. Gazalet, "Paratellurite: propagation of slow shear wave in the (001) plane", J. Appl. Phys., V. 84, pp. 671-674, 1998.

38. N.V. Polikarpova, V.B. Voloshinov, "Intensity of reflected acoustic waves in acousto-optic crystal tellurium dioxide", Proc of SPIE, V.5828, pp.25-36, 2004.

39. В.Б. Волошинов, H.B. Поликарпова, В.Г. Можаев, "Близкое к обратному отражение объемных акустических волн при скользящем падении в кристалле парателлурита", Акустический журнал, Т. 52, N.3, С. 297-305, 2006.

40. S.E. Harris, R.W. Wallace, "Acousto-optic tunable filter", J. Opt. Soc. Am., V.59, N. 6, pp. 774-781, 1969.

41. S.E. Harris, S.T.K. Nieh, R.S. Feigelson, "CaMo04 electronically tunable optical filter", Appl. Phys. Letts. V.17, N. 5, pp. 223-225, 1970.

42. J.A. Kusters, D.A. Wilson, D.L. Hammond, "Optimum crystal orientation for acoustically tuned optical filters", JOSA, V.64, N. 4, pp. 434-440, 1974.

43. J.A. Kusters, US Patent 3,687,521 Aug.29, 1972.

44. C.S. Qin, G.C. Huang, K.T. Chan and K.W. Cheung, "Low drive power, sidelobe free acousto-optic tunable filter / switches", Electron. Lett., V.31, N 15, pp. 1237-1238, 1995.

45. C.D. Tran and G.-C. Huang, "Characterization of the collinear beam acousto-optic tunable filter and its comparison with the noncollinear and the integrated acousto-optic tunable filter", Opt. Eng., V.38, N. 7, pp. 1143-1148, 1999.

46. J. Sapriel, D. Charissoux, V.B. Voloshinov and V.Ya. Molchanov, "Tunable acousto optic filters and equalizers for WDM applications", J. of Lightwave Tech., Y.20, N. 5, pp. 892899, 2002.

47. V.V. Kludzin, A.K. Zaitsev, "Subcollinear acousto-optic tunable filter based on the medium with a strong acoustic anisotropy", Optics Communications, N. 219, pp. 277-283, 2003.

48. P. Tournois, "Acousto-optic programmable dispersive filter for adaptive compensation of group delay time dispersion in laser systems", Optics Communications, V. 140, pp. 245-249, 1997.

49. F. Verluise, V. Laude, J.-P. Huignard, P. Tournois, "Arbitrary dispersion control of ultrashort optical pulses with acoustic waves", J. Opt. Soc. Am. В, V. 17, N. 1, pp. 138-145, 2000.

50. D.H. McMahon, "Wideband pulse compression via Brillouin scattering in the Bragg limit", Trans.IEEE, V. 55, pp. 1602-1612, 1967.

51. В.Э. Пожар, В.И. Пустовойт, "О сжатии ультракоротких импульсов света", Квантовая Электроника, Т. 14, N. 4, С. 811-813, 1987.

52. V.E. Pozhar, Y.I. Pustovoit, "Collinear diffraction: capabilities and trends", 3rd Int. Conf. "Acoustoelectronics'87" Varna, Bulgaria, May 4-8, Proceed., pp.73-94, 1987.

53. V.I. Pustovoit, V.E. Pozhar, "Collinear diffraction of light by sound waves in crystals: devices, applications, new ideas", Photonics and Optoelectronics, V.2, N. 2, pp. 53-69, 1994.

54. P. Tournois, United States Patent "Device for controlling light pulses by programmable acoustooptic device", 6,072,813 June 6, 2000.

55. M.B. Danailov, A.A. Demidovich, R. Ivanov, "Design of a two-stage laser pulse shaping system for FEL photoinjectors", Proceedings of FEL 2006, BESSY, Berlin, Germany, pp. 617-620, 2006.

56. Jl.H. Магдич, "Аппаратная функция акустооптического фильтра при перестройке частоты", Оптика и спектроскопия, Т. 49, С. 387-390, 1980.

57. Л.Н. Магдич, В.Я. Молчанов и И.П. Пономарева, "Аппаратная функция неколлинеарного фильтра", Оптика и спектроскопия, Т. 56, С. 736-739, 1984.

58. В.Б. Волошинов, Д.Д. Мишин, В.Я. Молчанов, B.C. Тупица, "Анизотропная дифракция в парателлурите при большой длине взаимодействия", Письма в ЖТФ, Т. 18, вып. 2, С. 33-37, 1992.

59. I.M. Silvestrova, Y.V. Pisarevskii, Р.А. Senyushenkov, "Temperature dependence of elastic properties of paratellurite," Phys. Stat. Sol. (a), N. 101, pp. 437-444, 1987.143

60. А.И. Колесников, И.А. Каплунов, И.А. Терентьев, «Дефекты различных размерностей в крупногабаритных монокристаллах парателлурита», Кристаллография, Т.49. № 2, С.229-233, 2004.

61. I.A. Kaplunov, A.I. Kolesnikov, S.L. Shaiovich, "Methods for measuring light scattering in germanium and paratellurite crystals", Crystallografy Reports, V. 50, Suppl. 1, pp. 546-552, 2005.

62. А.И. Колесников, И.А. Каплунов, С.А. Третьяков, Е.Ю. Воронцова, «Конвекция расплава при выращивании монокристаллов парателлурита методом Чохральского», Расплавы, С. 58-67, 2009.

63. В.Б. Волошинов, J1.A. Кулаков, О.В. Миронов, "Сканирование оптического изображения при акустооптической фильтрации света", Радиотехника и электроника, N. 10, С. 2177-2182, 1989.

64. В.М. Епихин, Ю.К. Калинников, "Компенсация спектрального дрейфа угла дифракции в неколлинеарном акустооптическом фильтре", ЖТФ, вып.2, С. 160-163, 1989.

65. S. Ktiper, М. Stuke, "Ablation of UV-transparent materials with femtosecond UV excimer laser pulses", Microelectronic Engineering, V. 9, Issue 1-4, pp. 475-480, 2002.

66. K.P. Adhi, R.L. Owings, T.A. Railkar, W.D. Brown, A.P. Malshe, "Femtosecond ultraviolet (248 nm) excimer laser processing of Teflon (PTFE)", Applied Surface Science, N. 218, pp. 17-23,2003.

67. K. Mossavi, Th. Hofmaim, and F.K. Tittel, "Ultrahigh-brightness, femtosecsnd ArF excimer laser system", Appl. Phys. Lett., V. 62, N. 11, pp. 1203-1205, 1993.

68. S. Coudreau, D. Kaplan and P. Tournois, "Ultraviolet acousto-optic programmable dispersive filter laser pulse shaping in KDP", Opt. Lett., V. 31, pp. 1899-1901, 2006.

69. V.B. Voloshinov and N. Gupta, "Ultraviolet-visible imaging acousto-optic tunable filters in KDP", Appl. Opt., V. 43, N. 19, pp. 3901-3909, 2004.

70. U. Straube and H. Beige, "Third order elastic coefficients of KDP at room temperature", J. of the Korean Phys. Soc., V. 32, pp. 459-460, 1998.

71. Е.В. Катин, В.В. Ложкарев, О.В. Палашов, и Е.А. Хазанов, "Синхронизация фемтосекундного лазера и лазера с модуляцией добротности с точностью 50 пс", Квантовая электроника, Т. 33, N 9, С. 836-840, 2003.

72. Е.К. Sittig, Physical Acoustics, V. 12, Ed. by W.Mason, 1967.

73. А.Г. Соколинский, Ю.М. Сухаревский, "Ультразвуковые линии задержки". М., Сов. радио, 1966.

74. J.D. Larson, D.K. Winslow, IEEE Trans. On Sonis and Ultrasonis, V. SU-18, N.3, p. 142, 1971.

75. E.K. Sittig, N.D. Cook, Proc. IEEE, V.56, N. 8, p. 1375, 1968.

76. A.H. Торгашин, О.Г. Габараев, "Технология оптического контакта и его использование в акустооптике", В сборнике «Акустооптические приборы и их применение», СОГУ, г.Орджоникидзе, СССР, с.56-62, 1989.

77. V. Simic, Z. Marincovic, "Thin film interdiffusion of Au and In at room temperature", Thin Solid Films, V. 41, pp. 57-61, 1977.

78. J. Bjontegaard et al, "Low temperature interdiffusion in Au/In thin film couples", Thin Solid Films, V. 101, pp. 253-262, 1983.

79. A.M. Богомолов, Л.Н. Магдич, М.И. Митькин, П.И. Шницер, "Высокочастотные пьезоэлектрические пьезопреобразователи из ниобата лития", Обзоры по электронной технике, Серия 11, Лазерная техника и оптоэлектроника, вып. 1(1426), С. 1-48, 1989.

80. М. Gottlieb, A. Goutzoulis, N. Singh, "High-performance acousto-optic materials: Hg2Cl2 and PbBr2", Opt. Eng., V. 31, pp. 2110-2117, 1992.

81. J.D. Feichtner, M. Gottlieb, J.J. Conroy, "TaAsSe3 noncollinear acousto-optic filter operation at 10 цт", Appl.Phys. Letts., V. 34, N. 1, pp. 1-3, 1979.

82. У. Мэзон, Физическая акустика, M., «Мир», Т.1, 1966.

83. Т. Noguchi, A. Furumoto, "Diagnostic study of bonded, thickness mode transducers by input impedance measurement", IEEE Transactions on SU, V. SU-20, N. 4, pp.365-370, 1973.

84. A.H. Meitzler, E.K. Sittig, "Characterization of piezoelectric transducers used in ultrasonic devices operating above 0,1 GHz", Appl.Phys., V.40, N. 11, 1969.145

85. В.В. Залесский, "Анализ и синтез пьезоэлектрических пьезопреобразователей Изд-во Ростовского ун-та, 1970.

86. В. Фуско, "СВЧ цепи. Анализ и автоматическое проектирование", М, ызд-во «Радио и связь», 1990. ,

87. Д.Л. Маттей, Л. Янг, Е.М. Джонс, "Фильтры СВЧ, согласующие цепи и связи", М.\I1. Изд-во «Связь», 1971. !

88. Т. Yano, A. Watanable, "Broad bandwidth acoustooptic devices bonded with thin metal"j, IEEE Trans, on Son. and Ultrason., V. SV-25, N. 3, pp. 157-159, 1978.

89. A.M. Богомолов, Л.Н. Магдич, «Согласование акустооптических устройств в RC приближении эквивалентной схемы замещения пьезопреобразователей», Автометрия, № 6, С. 100-101, 1984.

90. И.Б. Беликов, В.Б. Волошинов, А.Б. Касьянов, В.Н. Парыгин, «Широкополосное согласование преобразователя акустооптической ячейки на основе теории комплексной нормализации Юлы», Известия вузов СССР, Радиоэлектроника, Т.31, С.30-35, 1988.

91. V.B. Voloshinov, I.B. Belikov, А.В. Kasyanov, "Electric parameters matching of acoustooptic filter transducer", Proc. 3-d Scientific Technical Conference "Acousto-Electronics -87", Varna, Bulgaria, pp. 366-371, 1987.

92. T.G. Finstad, T. Andreassen, T. Olsen. "Characterization of evaporated Gold-Indium films on semiconductors", Thin Solid Films, V. 29, pp. 145-154, 1975.

93. C.J. Smithells, Metals Reference Book, V. 2, 1967.

94. G.W. Powell et al, Transactions of the metallurgical society of the American Institute of Mechanical Engineers (SAUS), V. 230, p. 694, 1964.

95. Ф. Розбери, "Справочник по вакуумной технике и технологии", М., «Энергия», 1972.

96. Е.В. Берлин, С.А. Двинин, Л.А. Сейдман, "Вакуумная технология и оборудование для нанесения и травления пленок", М., «Техносфера», 2007.

97. P. Maak, Т. Takacs, A. Barocsi, Е. Kollar and P. Richter, "Thermal behavior of acoustooptic devices: effects of ultrasound absorption and transducer losses", Ultrasonics, V.51, N.4, pp. 441-451,2011.

98. Публикации автора по теме работы

99. АО. В.Я. Молчанов, С.И. Чижиков, О.Ю. Макаров, Патент РФ на полезную модель «Акустооптическая дисперсионная линия задержки» № 106004 от 24 марта 2011 г.

100. Al. A. Laskin, A.S. Shcherbakov, V. Molchanov, V. Laskin and О. Makarov, "Developing the refractive light beam shapers as lossless apodization systems suppressing the side-lobes in Fourier transform optical systems", Proc. SPIE, 8011, 80110L,2011.

101. A2. V.Ya. Molchanov, S.I. Chizhikov, O.Yu. Makarov et al., "Acoustooptical delay lines for femtosecond pulse shaping based on crystal materials with strong acoustic anisotropy", Proceedings SPIE, San Diego, CA, USA on August 1-5, V. 7789-8, 2010.

102. A3. V.Ya. Molchanov, S.I. Chizhikov and O.Yu. Makarov, «Interaction between femtosecond radiation and sound in a light dispersive delay lines using effect of strong elastic anisotropy», Journal of Physics: Conference Series, V. 278, pp. 12-16, 2011.

103. A4. V. Molchanov, S. Chizhikov, O. Makarov et al., "Adaptive acousto-optic technique for femtosecond laser pulse shaping", Applied Optics, V. 48, Issue 7, pp. CI 18-C124, 2009.

104. A5. В.Я. Молчанов, В.Б. Волошинов, О.Ю. Макаров, "Квазиколлинеарные перестраиваемые акустооптические фильтры для систем спектральнго уплотнения иселекции оптических каналов", Квантовая электроника, Т.39, N.4, С. 353-360, 2009.

105. А6. О. Makarov, V. Molchanov, J. Maximov, "Acousto-optical methods of image processing", ALT' 09 International Conference on Advanced Laser Technologies, Antalya, Turkey, Sept. 2009.

106. A7. V.Ya. Molchanov, S.I. Chizhikov, O.Yu. Makarov, et al., "Adaptive optical delay lines for femtosecond laser pulses shaping", Acta Physica Polonica A, V.116, N.3, pp. 355-358, 2009.

107. A8. V.Ya. Molchanov, S.I. Chizhikov, O.Yu Makarov, "Quasicollinear acoustooptic tunable filters based on KDP single crystal", Proceed. Acoustics 08, pp. 827-831, Paris, 2008.

108. А9. V.Ya. Molchanov, S.I. Cliizhikov, O.Yu Makarov, "Quasicollinear acoustooptic tunable filters based on KDP single crystal", The Journal of the Acoustical Society of America, V. 123, Issue 5, pp. 3144-3148, May 2008.

109. A10. V. Molchanov and O. Makarov, "Quasi-collinear acoustooptic filters using strong acoustic anisotropy in tellurium dioxide crystal", Journal of Physics: Conference Series 92, p. 012070, 2007.

110. All. O. Makarov and V. Voloshinov, "Visualization of back reflected acoustic waves in paratellurite single crystals by means of acousto-optics", SPIE International Congress on Optics and Optoelectronics SPIE-COO, Warsaw . Proceedings, 2005.

111. A12. В.Б. Волошинов, О.Ю. Макаров, H.B. Поликарпова, "Близкое к обратному отражение упругих волн в акустооптическом кристалле парателлурита", Письма в ЖТФ, Т. 31, N. 8, с. 79-87, 2005.

112. А13. В.Я. Молчанов, О.Ю. Макаров, А.И. Колесников, Ю.М. Смирнов, "Перспективы применения монокристаллов ТеОг в акустооптических дефлекторах УФ диапазона", Вестник ТвГу, Серия «Физика», N.4(6), С. 88-93, 2004.

113. A15. V.Ya. Molchanov, V.M. Lyuty, V.F. Esipov, S.P. Anikin, O.Yu. Makarov, N.P. Solodovnikov, "An acousto-optical imaging spectrophotometer for astrophysical observations", Astron.Lett., V. 28, pp. 1127-1135, 2002.

114. A16. V.Ya. Molchanov, O.Yu.Makarov and A.I.Kolesnikov, "Acousto-optical imaging filter for astrophysics objects and star spectroscopy", Advances in Acousto-Optics AAO-01, Poland: Gdansk, Technical Digest, p.23, 2001.

115. A17. V.Ya. Molchanov and O.Yu. Makarov, "Achromatic acousto-optic frequency shifter for tunable lasers", International Forum on Wave Electronics and its Applications, St-Petersburg, Proceedings, pp.75-82, 14-18 September 2000.

116. A18. O.Yu. Makarov and V.B. Voloshinov, "Peculiarities of diffraction in acoustically anisotropic Te02 single crystal", International Forum on Wave Electronics and its Applications, St-Petersburg, Proceedings, pp. 185-189, 14-18 September 2000.

117. A20. V.Ya. Molchanov and O.Yu. Makarov, "Phenomenological method for broadband electrical matching of acousto-optical device piezotransducers", Optical Engineering, V. 38, N. 7, pp. 1127-1136, 1999.

118. A21. V.B. Voloshinov and O.Yu. Makarov, "Diffraction of light by ultrasound in acoustically anisotropic medium", Proc. SPIE, V.3851, pp. 108-117, 1998.

119. A22. V.B. Voloshinov and O.Yu. Makarov, "Bragg diffraction of light by ultrasound in acoustically anisotropic materials", Photonics and Optoelectronics, V.5, N.2, pp. 53-61, 1998.

120. A23. В.Б. Волошинов и О.Ю. Макаров, "Акустооптическое взаимодействие в средах с акустической анизотропией", Вестник Московского университета, Сер. 3, Физика, Астрономия, N.2, С. 30-36,1998.