Обработка изображений с помощью акустооптических фильтров на основе двулучепреломляющих кристаллов тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.03 ВАК РФ

МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ им М В ЛОМОНОСОВА

Физический факультет

На правах рукописи УДК 535 241 13 534

Москера Москера Хулио Сесар

ОБРАБОТКА ИЗОБРАЖЕНИЙ С ПОМОЩЬЮ АКУСТООПТИЧЕСКИХ ФИЛЬТРОВ НА ОСНОВЕ ДВУЛУЧЕПРЕЛОМЛЯЮЩИХ КРИСТАЛЛОВ

Специальность 01 04 03 - радиофизика

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук

Москва-2008

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

Научный руководитель

кандидат физико-математических наук, доцент В Б Волошинов

Официальные оппоненты

доктор физико-математических наук, профессор физического факультета МГУ А И Коробов

кандидат физико-математических наук, старший научный сотрудник ИРЭ РАН А В Герус

Ведущая организация

Российский университет дружбы народов

Защита состоится 20 марта 2008 года в 16 часов на заседании диссертационного совета Д 501 001 67 в Московском государственном университете им M В Ломоносова по адресу 119991, ГСП-2, г Москва, Воробьевы горы, МГУ им M В Ломоносова, физический факультет, аудитория им Р В Хохлова

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

Автореферат разослан «_» _

2008 года

Ученый секретарь диссертационного совета Д 501 0i

Корея ев

Общая характеристика работы

Актуальность темы исследования

В настоящее время созданы различные типы акустооптических приборов, позволяющих управлять интенсивностью светового пучка, его направлением распространения, поляризацией, спектральным составом и пространственной структурой Особенно важная область применения акустооптических устройств — системы оптической обработки информации Существенная роль в системах оптической обработки информации принадлежит акустооптическим приборам, которые позволяют производить операции в реальном времени В частности, акустооптические устройства применяются для спектральной и пространственной фильтрации оптических пучков, в том числе несущих изображение Кроме того, акустооптические устройства используются для анализа сверхвысокочастотных радиосигналов, для визуализации акустических полей, для химического анализа и т д

Данная диссертационная работа посвящена теоретическому и экспериментальному исследованию акустооптических фильтров, которые позволяют обрабатывать оптические пучки, несущие изображения С помощью рассмотренных акустооптических устройств можно осуществлять спектральный и поляризационный анализ изображений Известно, что спектральные приборы играют исключительно важную роль в современной науке и технике По сравнению с различными типами «классических» спектрометров, акустооптические фильтры, представляющие собой новый класс спектральных приборов, обладают рядом неоспоримых достоинств Акустооптические устройства не содержат движущихся частей, а их перестройка осуществляется за счет полностью электронного управления, которое, в частности, может обеспечиваться компьютером Акустооптические фильтры изображений характеризуются хорошим спектральным разрешением, вплоть до нескольких ангстрем, а также быстрой, в реальном времени, перестройкой по спектральному

диапазону Спектральные системы на основе акустооптических приборов являются компактными и обладают высокой надежностью

В основе работы акустооптических фильтров лежит эффект дифракции света на фазовой дифракционной решетке, созданной ультразвуком Акустооптические явления изучаются уже несколько десятков лет В 60-х годах XX века произошел всплеск интереса к физике акустооптических явлений, вызванный появлением лазеров С этого времени начинает интенсивно развиваться прикладная акустооптика - создаются акустооптические приборы, управляющие различными параметрами оптических пучков, прежде всего, лазерных

В конце 60-х годов XX века начался новый этап развития акустооптики, связанный с изучением акустооптического эффекта в анизотропных средах В настоящее время интерес исследователей к проблеме акустооптического взаимодействия в кристаллах исключительно велик Большой интерес к акустооптическому рассеянию в анизотропных средах в значительной мере вызван хорошими перспективами акустооптических приборов на основе кристаллов Такие приборы обладают существенно более высокими характеристиками по сравнению со своими аналогами, использующими изотропные материалы

Особенная роль в современной физике акустооптических взаимодействий, а также в акустооптической технике принадлежит двулучепреломляющим кристаллам Только в оптически анизотропных средах можно наблюдать ряд специфических режимов акустооптического взаимодействия, которые невозможны в жидкостях и стеклах К одному из таких режимов относится так называемая широкоапертурная дифракция Брэгга, исследованию которой в одноосных кристаллах посвящена основная часть диссертационной работы Именно широкоапертурная дифракция позволяет осуществлять акустооптическую фильтрацию расходящихся оптических пучков, формирующих изображение

Следует отметить, что дифракция Брэгга, как правило, характеризуется наличием только одного дифрагированного оптического пучка В данной

диссертационной работе исследован особый режим брэгговского рассеяния в кристаллах, при котором дифракция осуществляется одновременно в +1 и в -1 порядки, причем в разные дифракционные порядки отклоняются различные поляризационные компоненты падающего оптического излучения Поэтому такой двойной режим дифракции позволяет осуществить анализ оптического излучения по поляризации В то же время, данный режим акустооптического рассеяния позволяет обрабатывать расходящиеся пучки света, то есть, делает возможным анализ изображений по поляризации Таким образом, появляется новый метод анализа поляризационных свойств как точечных, так и протяженных объектов

Как показано в диссертации, акустооптические устройства на основе одноосных кристаллов являются уникальными приборами, которые позволяют одновременно выполнить как спектральный, так и поляризационный анализ изображений Работа таких спектрально-поляризационных акустооптических систем исследована в данной работе теоретически и экспериментально Кроме того, продемонстрирован ряд возможных практических применений акустооптических систем анализа изображений Проведенные исследования показали, что акустооптические фильтры изображений, благодаря своим совершенным характеристикам и простоте использования, могут стать высоко востребованными устройствами в современной науке, технике и производстве

Цели диссертационной работы

Целью диссертационной работы являлось исследование закономерностей брэгговского широкоапертурного рассеяния оптического излучения на пучке ультразвука в оптически анизотропной одноосной среде, в том числе изучение явления широкоапертурной акустооптической фильтрации излучения оптического диапазона В работе были поставлены следующие задачи 1 Определение оптимального угла наклона акустической грани двулучепреломляющего кристалла, обеспечивающего наибольшую угловую апертуру брэгговского акустооптического взаимодействия

2 Исследование влияния оптических параметров кристаллической среды на характеристики широкоапертурного акустооптического взаимодействия, например, на угловую апертуру акустооптического фильтра, а также на его спектральное разрешение

3 Экспериментальная реализация акустооптического метода спектрального и поляризационного анализа изображений, а также изучение практических возможностей данного метода

Научная новизна работы

1 Найдена оптимальная геометрия широкоапертурной дифракции, обеспечивающая наибольшую угловую апертуру брэгговского акустооптического взаимодействия Теоретически исследована зависимость величины оптимального угла наклона акустической грани кристалла от оптических параметров одноосных анизотропных сред

2 Теоретически и экспериментально изучены параметры широкоапертурной акустооптической фильтрации в зависимости от направления ультразвука в кристалле акустооптической ячейки, а также от двулучепреломления кристалла Доказано, что факторами, ограничивающим угловую апертуру широкоугольного акустооптического фильтра, являются величины допустимого угла дифракции, а также угол пространственного разделения пучков на выходе фильтра Угол разделения пучков обычно оказывается существенно меньше допустимой угловой апертуры акустооптического взаимодействия

3 Исследован режим двойного брэгговского акустооптического взаимодействия, при котором дифракция Брэгга одновременно осуществляется в +1 и -1 порядки дифракции Показано, что данный режим дифракции позволяет получать в первых дифракционных максимумах изображения исходного объекта, выделенные по двум ортогональным состояниям поляризации Это позволило осуществить спектрально-поляризационный анализ изображений ряда тестовых объектов

Практическая значимость работы

Полученные научные результаты могут быть использованы при создании широкоапертурных акустооптических фильтров на основе одноосных двулучепреломляющих кристаллов Такие фильтры могут успешно применяться для спектрального анализа изображений объектов различного происхождения и могут найти многочисленные применения в различных областях науки и техники Теоретически и экспериментально обоснована возможность использования двойной анизотропной дифракции Брэгга для поляризационного анализа оптических изображений с помощью акустооптических устройств Примечательно, что акустооптические фильтры, использующие режим двойной анизотропной дифракции Брэгга, позволяют анализировать оптические изображения одновременно как по спектральному составу, так и по поляризации

Основные положения, выносимые на защиту

1 Показано, что величина оптимального угла наклона волнового фронта ультразвука относительно оптической оси аопт обеспечивающего наибольшую угловую апертуру дифракции, зависит от коэффициента двулучепреломления материала Значения оптимального угла наклона аопт заключены в интервале от аопт = 16,4° (для кристалла й^2Вг2) до атт - 20,6° (в кристалле СаСОэ) Наименьшие значения угла аопт наблюдаются в положительных кристаллах с максимальным двулучепреломлением, а наибольшие величины оптимального угла соответствуют отрицательным одноосным кристаллам с большой абсолютной величиной двулучепреломления

2 Доказано, что главными факторами, ограничивающими угловую апертуру широкоугольного акустооптического фильтра, являются величина допустимой угловой апертуры дифракции и угол пространственного разделения пучков Показано, что угол пространственного разделения

возрастает с увеличением параметра относительного двулучепреломления материала

3 Обнаружено, что в одноосных кристаллах существует режим акустооптического взаимодействия, при котором дифракция Брэгга осуществляется одновременно в +1 и —1 порядки дифракции Данный вид акустооптического взаимодействия обеспечивает возможность обработки произвольно поляризованных пучков, несущих изображение, а также анализ оптического излучения по поляризации

Апробация работы

По результатам проведенных исследований были сделаны доклады на всесоюзных, международных и национальных конференциях 35th Winter School on Wave and Quantum Acoustics - Ustron, Poland, 2006, XII Simposio de tratamiento de señales, imágenes y vision artificial, "STSIVA 2007", Barranquilla, Colombia 2007, XI Simposio de tratamiento de señales, imagines y visión artificial, "STSIVA 2006", Bogota, Colombia 2006, IX Encuentro Nacional de optica, Medellín, Colombia 2005, Resumen XX Congreso Nacional de Física, Armenia, Colombia 2003, "Ultrasonics International 91", Le Touquet, France, 1991, Вторая всесоюзная конференция «Оптическое изображение и регистрирующие среды», Ленинград 1990, Восьмая всесоюзная научно-техническая конференция «Фотометрия и ее метрологическое обеспечение», Москва 1990 Также результаты исследований обсуждались на научных семинарах кафедр физики колебаний физического факультета МГУ, радиофизики РУДН и опубликованы в работах, приведенных ниже

Структура и объем работы

Диссертация состоит из введения, трех глав и заключения Общий объем работы составляет 130 страниц Диссертация включает 55 рисунков и 5 таблиц Библиография содержит 155 наименований, в том числе 13 авторских публикаций

Содержание работы

Во введении содержится обоснование актуальности темы диссертационной работы, излагаются цели работы, сформулированы основные положения, выносимые на защиту, приводится краткое содержание диссертации, отмечается новизна и практическая значимость проведенных исследований, приводятся сведения об апробации результатов работы

Первая глава диссертации содержит необходимые для последующего изложения сведения из теории акустооптического взаимодействия в оптически анизотропных средах, а также посвящена теоретическому и экспериментальному исследованию условий синхронизма анизотропной дифракции Брэгга Рассмотрены оптические свойства двулучепреломляющих материалов и проанализированы зависимости брэгговского угла от акустической частоты вв (/) для акустооптической дифракции в оптически одноосной среде Центральное место занимает анализ широкоапертурной геометрии акустооптического взаимодействия, при которой условие брэгговского синхронизма выполняется с высокой точностью в относительно большом интервале углов падения оптического излучения на акустооптическую ячейку Исследован вид частотных зависимостей брэгговского угла, а также параметры широкоапертурной дифракции при различных направлениях ультразвука в кристалле, а также в кристаллах с различными показателями двулучепреломления Приведены результаты экспериментальных исследований частотных зависимостей угла Брэгга, характерных для широкоапертурной дифракции Измерения выполнены с использованием кристаллического парателлурита (Те02), а также кристаллов КБР (КН2Р04) и Гу^Р2

На Рис 1 показаны рассчитанные и измеренные на длине волны света Л = 0,63 мкм зависимости брэгговского угла от акустической частоты вв (/) в выбранных для изучения материалах в кристалле фторида магния (а), дигидрофосфата калия (б) и парателлурита (в, г) Угол между волновым

фронтом и осью X кристалла М§Н2 составлял а = 8°, в то время как для кристалла КОР этот угол был равен а = 9°. Исследованные акустооптические ячейки на кристалле парателлурита характеризовались углами среза а= 10° и а = аопт ~ 18,9°, где а„„т — оптимальный угол среза, обеспечивающий наибольшую угловую апертуру брэгговского акустооптического взаимодействия в главной оптической плоскости данного кристалла Широкоугольный характер дифракции подтверждается видом измеренных частотно-угловых характеристик Наличие точки с вертикальной касательной на характеристике соответствует тому, что условие фазового синхронизма в окрестности этой точки выполняется с большой точностью в широком диапазоне углов падения света, что обеспечивает брэгговское акустооптическое взаимодействие с широкой угловой апертурой Теоретически и экспериментально показано, что оптимальная широкоадертурная геометрия в парателлурите наблюдается в том случае, когда волновой вектор ультразвука в кристалле парателлурита составляет угол «„,„„ = 18,9° с осью (110] Соответствующая частотная зависимость угла Брэгга при этом имеет точку перегиба, в которой обращается в ноль вторая производная й?2/1йв\ = 0 (Рис 1, г)

Показано, что величина оптимального угла среза аопт этого угла зависит от коэффициента относительного двулучепреломления материала 3, причем для известных акустооптических кристаллов значения угла аопт заключены в интервале от аопт = 16,4° (Н£2Вг2) до аопт = 20,6° (СаСОэ) Наименьшие значения угла аотп наблюдаются для положительных кристаллов с максимальными величинами коэффициента двулучепреломления <5я 0,3, к которым относятся кристаллические соединения ртути Н§2С12 и ^2Вг2 Наибольшие величины угла аопт > 20° соответствуют отрицательным одноосным кристаллам, характеризующимся большой абсолютной величиной коэффициента |<5|« 0,1 Для материалов, обладающих малым двулучепреломлением, таких как кварц или фторид магния, величина оптимального угла оказывается приблизительно равной аопт к 19,5°

в„

50

30

10

29 31 64 6В 120 122 248 250

/ [МГц]

Рис. 1. Измеренные зависимости брэгговского угла падения от акустической частоты для кристалла М£р2 с углом среза а = 8° (а), КГ)Р с углом а = 9° (б) и Те02 с углами среза а = 10° (в) и а = 18,9° (г)

Во второй главе диссертации рассмотрено явление широкоапертурной акустооптической фильтрации света. Проанализирована анизотропная дифракция Брэгга при условии умеренного нарушения условий фазового синхронизма и исследован вопрос о спектральном разрешении широкоапертурного акустооптического фильтра. Найдено, что в случае широкоапертурного взаимодействия в среде с оптической и акустической анизотропией интервал длин волн брэгговской дифракции может быть вычислен по приближенной формуле:

Ди/совв,, эт (вв+а)

где Я - центральная длина волны оптического излучения, вв - угол Брэгга, У -угол между векторами фазовой и групповой скорости акустической волны, An -величина двулучепреломления кристалла При этом обнаружено, что наибольшая величина спектрального разрешения R = А/ДА достигается в материалах с большим двулучепреломлением при углах среза, соответствующих оптимальному углу а = аопт для данного кристалла

Приведены результаты экспериментального исследования частотной полосы и угловой апертуры широкоугольной дифракции, полученные для кристаллов парателлурита, дигидрофосфата калия и фторида магния Измерение частотной полосы дифракции Д/ позволяет сделать вывод о величине спектральной полосы ДА, так при Af/f«\ выполняется соотношение ДА/А я Af/f, где/- центральная частота дифракции, соответствующая фазовому синхронизму акустооптического взаимодействия Выполненные измерения подтвердили правильность теоретического анализа

Показано, что величина угла пространственного разделения пучков на выходе фильтра Ав прямо пропорциональна коэффициенту относительного Дп/п0 (по - показатель преломления обыкновенной волны в кристалле)

Ав = (An! п0) sin2(0S + a) cot вв (2)

Теоретически и экспериментально исследован режим двойной анизотропной дифракции в различных кристаллах и определена его угловая апертура При двойной дифракции свет одновременно рассеивается из нулевого порядка дифракции в +1 и -1 максимумы Пример зависимостей нормированной интенсивности света в дифракционных порядках от угла падения света на акустооптическую ячейку, наблюдавшихся при двойной анизотропной дифракции, приведен на Рис 2 Данные графики построены по результатам измерений на длине волны света А = 0,67 мкм в кристалле парателлурита с углом среза а = 8,0° Частота ультразвука в ходе измерений была фиксированной, /= 85 МГц, и соответствовала геометрии двойной дифракции

0,8

х 0,6 <т

д

^ 0,4 0,2 0,0

-19 -16 -13 -10 -7 -4 -1 2 5 8 11 14 17

воиг. град

Рис. 2. Перекрытие угловых зависимостей интенсивности дифракции для двух оптических мод (Те02, а = 8,0°, X = 0,67 мкм,/= 85 МГц).

Один из графиков на Рис. 2 соответствует дифракции необыкновенно поляризованного пучка. Этот процесс дифракции обозначен на рисунке «ео». Второй график соответствует дифракции оптического пучка с ортогональной поляризацией («ое»-дифракция). При этом дифрагированные пучки отклоняются в различные дифракционные порядки, в плюс первый и в минус первый. Эффективность дифракции обеих поляризационных компонент света составляла около 80 % при весьма небольшой мощности ультразвука, Р = 0,5 Вт. Одновременное отклонение различных поляризационных компонент оптического излучения позволяет обрабатывать неполяризованное или произвольно поляризованное излучение. Таким образом, на основе двойного режима брэгговской дифракции могут быть созданы эффективные акустооптические устройства, нечувствительные к поляризации падающего света. С другой стороны, режим двойной дифракции позволяет разделять

падающее излучение по ортогональным поляризационным компонентам Поэтому данный эффект может лежать в основе работы систем поляризационного анализа света Графики, приведенные на Рис 2, показывают, что режим двойной дифракции, исследованный в эксперименте, характеризуется также большой угловой апертурой, около 16° Однако, угол отклонения дифрагированного пучка при этом оказывается меньше, Ав = 9° Именно эта величина и определяет угловую апертуру фильтра Вместе с тем, она является достаточной для обработки оптических изображений

В третьей главе обсуждается экспериментальная реализация акустооптического метода спектрального и поляризационного анализа оптических изображений, который основывается на физических явлениях, рассмотренных в первой и второй главах диссертации Приводятся результаты спектрального и поляризационного анализа различных природных и искусственных объектов, полученные с помощью акустооптических фильтров на кристаллах парателлурита Описан эксперимент, при котором с помощью одной акустооптической ячейки, работающей в режиме двойной анизотропной дифракции, осуществлен одновременно спектральный и поляризационный анализ изображений тестовых объектов Тестовый спектрально-поляризационный анализ изображений был выполнен с помощью АО фильтра на кристалле Те02, характеризующимся оптимальным углом среза, а = 18,9° Изображения, полученные в результате эксперимента, приведены на Рис 3

Тестовый объект на Рис 3 представляет собой диапозитив, часть которого закрыта двумя различно ориентированными пластинами поляризаторов (фотография на Рис 3, б) Отфильтрованные на длине волны X = 0,63 мкм изображения, полученные в +1 и -1 порядках дифракции, были зарегистрированы На рисунке 3 (а) показана картина в +1 порядке дифракции, а изображение для -1 порядка приведено на Рис 3 (в)

Рис. 3. Изображения тестового объекта на длине волны 1 = 0,63 мкм, выделенные по поляризации с помощью фильтра с углом среза а =18,9°; а) необыкновенно поляризованная компонента изображения в минус первом порядке дифракции; б) исходное изображение объекта; в) изображение в обыкновенно поляризованном свете в плюс первом порядке дифракции

В заключении сформулированы основные результаты диссертационной работы:

1. Выявлены факторы, ограничивающие угловую апертуру широкоугольных акустооптических фильтров. Показано, что основным ограничивающим фактором является угол пространственного разделения пучков, который в случае широкоапертуриой геометрии дифракции оказывается меньше угловой апертуры брэгговского взаимодействия. Найдено, что максимальный угол пространственного разделения пучков Лв() определяется величиной относительного двулучепреломления кристалла. В случае широкоапертуриой дифракции в кристалле парателлурита максимальный угол пространственного разделения пучков в воздухе составляет 9°.

2 Определена ширина спектральной полосы фильтрации ДА и спектральное разрешение широкоапертурного акустооптического фильтра Доказано, что наибольшая величина разрешения достигается в материалах с наибольшим двулучепреломлением Для кристалла парателлурита на длине волны Л = 0,63 мкм величина спектральной полосы дифракции составила ДА = 7,8 А при расчетном значении ДА = 7,3 А, когда длина пъезопреобразователя была равна /=1,25 см и волновой вектор ультразвука направлен под углом а =18,9° к оси [110] Достигнута наибольшая угловая апертура в кристалле парателлурита, а также близкий к максимальному угол пространственного разделения пучков Авл= 9°

3 Осуществлен тестовый спектральный анализ в видимом и ближнем инфракрасном диапазоне объектов природного и искусственного происхождения с помощью акустооптических фильтров на кристаллах парателлурита с углами среза а = 8° и а = 18,9° Проведенные эксперименты показали перспективность использования акустооптического метода в различных областях науки и производства Для демонстрации возможностей акустооптического метода были проведены всесторонние спектральные исследования плодов кофе и банана, находящихся на различных стадиях созревания Спектральное исследование повреждений кожи человека показало потенциальную возможность применения акустооптических систем анализа изображений в медицине

4 Реализован режим одновременной дифракции, позволившей осуществить поляризационный анализ изображений тестовых объектов с помощью акустооптических фильтров на кристалле парателлурита с углами среза а = 18,9° и а = 8° Теоретически и экспериментально исследован режим двойной анизотропной дифракции, при котором рассеяние Брэгга одновременно осуществляется в +1 и -1 порядки дифракции Доказано, что с помощью акустооптической системы, содержащей единственную акустооптическую ячейку, можно проводить одновременно как спектральный, так и поляризационный анализ изображений Исследование поляризационных и спектральных характеристик объектов живой и неживой природы показали эффективность данной методики спектрально-поляризационного анализа

Список публикаций по теме диссертации

1 Mosquera Julio César, Sepulveda G Alberto e Isaza В César, "Procesamiento de imágenes ópticas de frutos de cafe en cereza por medio de filtros acusto-opticos", - Ingeniería y Desarrollo, No 21,2008, (в печати)

2 Волошинов В Б , Москера X С , "Щирокоапертурное акустооптическое взаимодействие в двулучепреломляющих кристаллах", - Опт и спектр , 2006, т 101, No 4, стр 677 - 684

3 Voloshinov Vitaly В and Mosquera Julio С , "Influence of birefringence on parameters of imaging acousto-optic filters", - Abstracts 35th Winter School on Wave and Quantum Acoustics, - Ustron, Poland, 2006, p 65

4 Voloshinov Vitaly В and Mosquera Julio С , "Influence of birefringence on parameters of imaging acousto-optic filters", - Archives of Acoustics, 2006, vol 31, No 1, p 132

5 Mosquera Julio Cesar, Sepúlveda G Alberto e Isaza В Cesar, "Procesamiento de imágenes opticas de frutos de cafe en cereza por medio de filtros acusto-ópticos", - XII Simposio de tratamiento de señales, imágenes y vision artificial, "STSIVA 2007", Barranquiila, Colombia 2007

6 Anza С Hernando, Mosquera Julio Cesar y Voloshinov Vitaly В, "Análisis de imágenes por métodos acusto-ópticos en el espectro visible y cercano IR", - XI Simposio de tratamiento de señales, imagines y visión artificial, "STSIVA 2006", p 77-80 Bogotá, Colombia 2006

7 Mosquera M Julio С y Vitaly В Voloshinov, "Análisis de la birrefnngencia en algunos cristales y la ley de reflexión", — IX Encuentro Nacional de óptica, Medellín, Colombia 2005

8 Mosquera M Julio С y Vitaly В Voloshinov, "Análisis espectral y polarizacional de imágenes con métodos acusto-opticos", - Resumen XX Congreso Nacional de Física, Armenia, Colombia 2003, p 232

9 Voloshinov V В, Molchanov V Ya and Mosquera J С, "Spectral and polarization analysis of optical images by means of acousto-optics", - Optics & Laser Technology, vol 28, No 2, pp 119-127,1996

10 V В Voloshinov and J С Mosquera, "Filtration of optical images using acoustic waves m paratellurite crystal", - Program and abstract book of Int Conf "Ultrasonics International 91", Le Touquet, France, p 78, 1991

11 В Б Волошинов, Д Д Мишин, X С Москера, «Акустооптическая спектрально-поляризационная фильтрация оптических изображений», -Вторая всесоюзная конференция «Оптическое изображение и регистрирующие среды», Ленинград 1990, том 2, с 218-219

12 В Б Волошинов, Д Д Мишин, X С Москера, «Спектральная фильтрация электромагнитного излучения в диапазоне длин волн 0,9-1,3 мкм», -Восьмая всесоюзная научно-техническая конференция «Фотометрия и ее метрологическое обеспечение», Москва 1990, С 29

13 X С Москера, «Акустооптическая спектрально-поляризационная фильтрация оптических изображений», дипломная работа, физический факультет МГУ, 1991

Подписано в печать 10 03 2008 Формат 60x88 1/16 Объем 1 п л Тираж 110 экз Заказ № 703 Отпечатано в ООО «Соцветие красок» 119991 г Москва, Ленинские горы, д 1 Главное здание МГУ, к А-102

Введение.

Глава I. ШИРОКОАПЕРТУРНОЕ АКУСТООПТИЧЕСКОЕ ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ

ПРИ ФАЗОВОМ СИНХРОНИЗМЕ.

§1.1. Оптические волны в двулучепреломляющих кристаллах.

§ 1.2. Анизотропная акустооптическая дифракция Брэгга.

§ 1.3. Зависимость параметров оптимальной широкоапертурной дифракции от двулучепреломления кристалла.

§ 1.4. Экспериментальное исследование широкоапертурной дифракции в 1 ' ' « двулучепреломляющих кристаллах.

Выводы к Главе 1.

Глава И. ШИРОКОАПЕРТУРНАЯ АКУСТООПТИЧЕСКАЯ ФИЛЬТРАЦИЯ

§ 2.1. Акустооптическая дифракция при фазовом рассогласовании.

§ 2.2. Спектральное разрешение широкоапертурного фильтра.

§ 2.3. Экспериментальное исследование частотной полосы и угловой апертуры широкоугольной дифракции.

§ 2.4. Широкоапертурная двойная анизотропная дифракция при фазовом рассогласовании в кристалле парателлурита.

Выводы к Главе II.

Глава III. ПРИМЕНЕНИЯ АКУСТООПТИЧЕСКОГО МЕТОДА

ДЛЯ СПЕКТРАЛЬНО-ПОЛЯРИЗАЦИОННОГО АНАЛИЗА

ИЗ ОБР АЖЕНИИЙ.

§3.1. Экспериментальные установки.

§3.2. Спектральный.анализ изображений.

§ 3.3. Поляризационный и спектрально-поляризационный анализ изображений.

Выводы к Главе III.

Актуальность темы исследования

В настоящее время создан широкий спектр различных типов акустооптиче-ских приборов, позволяющих управлять интенсивностью светового пучка, его направлением распространения, поляризацией, спектральным,составом и пространственной структурой [1—12]. Особенно важная область применения акустооптиче-ских устройств — системы обработки информации [1, 3, 6-12]. В последнее время исключительно актуальной областью исследований являются методы оптической обработки информации, предполагающие, что носителем сигнала является оптический пучок. Существенная роль в системах оптической обработки информации принадлежит акустооптическим приборам, которые позволяют производить операции в реальном времени. В частности, акустооптические устройства применяются для спектральной и пространственной фильтрации оптических пучков, в том числе несущих изображение [14-40]. Кроме того, акустооптические устройства используются для анализа сверхвысокочастотных радиосигналов, для визуализации акустических полей, для химического анализа и т.д. [6-8, 10-11].

Данная диссертационная работа посвящена теоретическому и экспериментальному исследованию акустооптических фильтров, которые позволяют обрабатывать оптические пучки, несущие изображения [А1-А12]. С помощью рассмотренных акустооптических устройств можно осуществлять спектральный и поляризационный анализ изображений [13-15, 17-29, А1—А12]. Известно, что спектральные приборы играют исключительно важную роль в современной науке и технике. Они являются одним из основных инструментов исследования химических и физических свойств веществ. При этом к характеристикам современных фильтров предъявляются весьма жесткие требования. По сравнению с различными типами «классических» спектрометров, акустооптические фильтры, представляющие собой новый класс спектральных приборов, обладают рядом неоспоримых достоинств. Акустооптические устройства не содержат движущихся частей, а их перестройка осуществляется за счет полностью электронного управления, которое, в частности, может обеспечиваться компьютером. Акустооптические фильтры изображений характеризуются хорошим спектральным разрешением, вплоть до нескольких ангстрем, а также быстрой, в реальном времени, перестройкой по спектральному диапазону [10-29]. Спектральные системы на основе акустооптических приборов являются компактными и обладают высокой надежностью.

В основе работы акустооптических фильтров лежит эффект дифракции света на фазовой дифракционной решетке, созданной ультразвуком [1—40]. Аку-стооптические явления изучаются уже несколько десятков лет. Можно считать, что начало физике акустооптического взаимодействия положил в 1921 году Л. Бриллюэн, который предсказал возможность рассеяния света на тепловых акустических колебаниях (фононах) [41]. Первое экспериментальное обнаружение акустооптического рассеяния относится к 1932 году, оно связано с именами П. Дебая и Ф. Сирса [42], а также Р. Люка и П. Бикара [43]. В 60-х годах XX века произошел всплеск интереса к физике акустооптических явлений, вызванный появлением лазеров. С этого времени начинает интенсивно развиваться прикладная акустооптика - создаются акустооптические приборы, управляющие различными параметрами оптических пучков, прежде всего, лазерных [1—40, 44-59].

В конце 60-х годов XX века начался новый этап развития акустооптики, связанный с изучением акустооптического эффекта в анизотропных средах [1,3, 10-12, 59-81]. В настоящее время интерес исследователей к проблеме акустооптического взаимодействия в кристаллах исключительно велик. Среди работ в области акустооптики, опубликованных в течение последних десяти лет, более половины посвящены именно дифракции в анизотропных средах или непосредственно связанны с практическими применениями акустооптического взаимодействия в кристаллах [3, 13, 19-29, 32, 38]. Большой интерес к акустооптическому рассеянию в анизотропных средах в значительной мере вызван хорошими перспективами акустооптических приборов на основе кристаллов. Такие приборы обладают существенно более высокими характеристиками по сравнению со своими аналогами, использующими изотропные материалы.

Особенная роль в современной физике акустооптических взаимодействий, а также в акустооптической технике принадлежит двулучепреломляющим кристаллам. Только в оптически анизотропных средах можно наблюдать ряд специфических режимов акустооптического взаимодействия, которые невозможны в жидкостях и стеклах. К одному из таких режимов относится так называемая ши-рокоапертурная дифракция Брэгга, исследованию которой в одноосных кристаллах посвящена основная часть диссертационной работы [1, 6, 10-37, 40]. Именно широкоапертурная дифракция позволяет осуществлять акустооптическую фильтрацию расходящихся оптических пучков, формирующих изображение [19-30].

Следует отметить, что дифракция Брэгга, как правило, характеризуется наличием только одного дифрагированного оптического пучка. В данной диссертационной работе исследован особый режим брэгговского рассеяния, при котором дифракция осуществляется одновременно в +1 и в —1 порядки, причем в разные дифракционные порядки отклоняются различные поляризационные компоненты падающего оптического излучения. Поэтому такой режим дифракции позволяет осуществить анализ оптического излучения по поляризации [19, 34, 40, А8—А12]. В то же время, данный режим акустооптического рассеяния позволяет обрабатывать расходящиеся пучки света, то есть, делает возможным анализ изображений по поляризации. Таким образом, появляется новый метод анализа поляризационных свойств как точечных, так и протяженных объектов. Важно отметить, что поляризационный анализ позволяет получить дополнительную информацию об исследуемом объекте, которую невозможно извлечь из его спектральных характеристик.

Как показано в диссертации, акустооптические устройства на основе одноосных кристаллов являются уникальными приборами, которые позволяют одновременно выполнить как спектральный, так и поляризационный анализ изображений. Работа таких спектрально-поляризационных акустооптических систем исследована в данной работе теоретически и экспериментально. Кроме того, продемонстрирован ряд возможных практических применений акустооптических систем анализа изображений. Проведенные исследования показали, что акустооптические фильтры изображений, благодаря своим совершенным характеристикам и простоте использования, могут стать высоко востребованными устройствами в современной науке, технике и производстве [А1, А5, А6, А8-А12].

Цели и задачи работы

Целью диссертационной работы являлось исследование закономерностей брэгговского широкоапертурного рассеяния оптического излучения на пучке ультразвука в оптически анизотропной одноосной среде, в том числе изучение явления широкоапертурной акустооптической фильтрации излучения оптического диапазона. В работе были поставлены следующие задачи:

1. Определение оптимального угла наклона акустической грани двулучепрелом-ляющего кристалла, обеспечивающего наибольшую угловую апертуру брэг-говского акустооптического взаимодействия.

2. Исследование влияния оптических параметров кристаллической среды на характеристики широкоапертурного акустооптического взаимодействия, в том числе, исследование влияния свойств среды на угловую апертуру акустооптического фильтра, а также на его спектральное разрешение.

3. Экспериментальная реализация акустооптического метода спектрального и поляризационного анализа изображений, а также изучение практических возможностей данного метода.

Содержание работы

Диссертация состоит из введения, трех глав и заключения. Во введении содержится обоснование актуальности темы диссертационной работы, излагаются цели работы, сформулированы основные положения, выносимые на защиту, приводится краткое содержание диссертации, отмечается новизна и практическая значимость проведенных исследований, приводятся сведения об апробации результатов работы.

Выводы к Главе III

В третьей главе рассмотрены различные варианты экспериментальной реализации акустооптического метода обработки изображений. Акустооптическим методом осуществлен спектральный и поляризационный анализ ряда объектов природного и искусственного происхождения.

1. Для обработки изображений в видимом и ближнем инфракрасном диапазоне созданы несколько экспериментальных установок, в которых использовались широкоапертурные АО ячейки на основе кристалла парателлурита. На всех созданных экспериментальных установках в рабочих дифракционных порядках были получены изображения тестовых объектов, доказывающие работоспособность всей системы. В частности, с использованием лазерных источников оптического излучения получены изображения на длинах волн А = 1,15 мкм и А = 0,63 мкм (с гелий неоновым лазером), а также на длинах волн А = 0,53 мкм и А = 0,67 мкм (с полупроводниковыми лазерами).

2. С помощью акустооптической системы, созданной на основе широко-апертурного фильтра с углом среза кристалла а - 18,9°, осуществлена спектральная фильтрация изображения слайда, освещаемого одновременно лампой накаливания и лазером. Таким. образом, экспериментально показана возможность акустооптической спектральной фильтрации изображений с помощью АО фильтра на кристалле парателлурита, имеющего «оптимальную» широкоапертурную геометрию.

3. В видимом и инфракрасном диапазонах осуществлена спектральная фильтрация изображений объектов живой природы и искусственного происхождения, освещаемых лампой накаливания или солнечным светом, с использованием акустооптической ячейки с углом среза а = 8°. В частности, в различных областях видимого диапазона получены отфильтрованные изображения спирали нити лампы накаливания. Также с помощью данного акустооптического фильтра проведены спектральные исследование объектов живой природы. Измеренные спектральные характеристики позволяют с высокой точностью оценить состояние исследуемых объектов. Исследование повреждений кожи человека показало потенциальную возможность применения акустооптических систем анализа изображений в медицине. Таким образом, доказана возможность эффективной акустооптической фильтрации изображений с помощью акустооптических устройств, имеющих угол среза рабочего кристалла, отличный от оптимального угла. С другой стороны, проведенные исследования показали удобство практического использования акустооптического метода и его большие перспективы применений в различных областях науки и техники.

4. При помощи акустооптических фильтров на кристалле парателлурита с углами среза а - 18,9° и а = 8° экспериментально реализован режим двойной анизотропной дифракции Брэгга для расходящегося оптического пучка. С использованием данного режима дифракции произведен поляризационный анализ изображений тестовых объектов, освещаемых лазером с длиной волны излучения Я = 1,15 мкм. При этом получены изображения тестовых объектов, выделенные по ортогональным состояниям поляризации. Таким образом, доказано, что с помощью акустооптической системы, содержащей единственную акустооптическую ячейку, можно осуществлять одновременно как спектральный, так и поляризационный анализ изображений. Исследование поляризационных и спектральных характеристик объектов живой природы и искусственных объектов, выполненные с помощью акустооптической системы, показали эффективность рассмотренной методики спектрально-поляризационного анализа.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В диссертационной работе исследовано явление широкоапертурной акустооптической фильтрации, наблюдающееся при дифракции света на ультразвуке в двулучепреломляющей среде. Теоретически и экспериментально изучена работа акустооптических фильтров на основе одноосных кристаллов, предназначенных для обработки изображений. С помощью исследованных устройств продемонстрирована возможность спектрального и поляризационного анализа изображений акустооптическим методом. Основные полученные результаты сводятся к следующему:

1. Выявлены факторы, ограничивающие угловую апертуру широкоугольных акустооптических фильтров. Показано, что основным ограничивающим фактором является угол пространственного разделения пучков на выходе фильтра, который в случае широкоапертурной геометрии дифракции оказывается меньше угловой апертуры брэгговского взаимодействия. Найдено, что максимальный угол пространственного разделения пучков АЭл определяется величиной относительного двулучепреломления кристалла. В случае широкоапертурной дифракции в кристалле парателлурита максимальный угол пространственного разделения пучков в воздухе составляет 9°.

2. Определена ширина спектральной полосы фильтрации ДЯ и спектральное разрешение широкоапертурного акустооптического фильтра. Доказано, что наибольшая величина разрешения достигается в материалах с наибольшим двулу-чепреломлением. Для кристалла парателлурита на длине волны Я = 0,63 мкм величина спектральной полосы дифракции составила ДЯ = 7,8 А при расчетном значении ДА = 7,3 А. Данные значения полосы получены в ячейке с длиной пъезопре-образователя /=1,25 см и волновым вектором ультразвука, направленным под углом а = 18,9° к оси [110]. Достигнута наибольшая угловая апертура в кристалле парателлурита, а также близкий к максимальному угол пространственного разделения пучков Лва — 9°. Доказано, что широкоапертурная геометрия акустооптической дифракции при большой угловой апертуре характеризуется весьма узкой полосой спектральной фильтрации, достигающей в видимом диапазоне нескольких ангстрем.

3. Осуществлен тестовый спектральный анализ в видимом и ближием инфракрасном диапазоне объектов природного и искусственного происхождения с помощью акустооптических фильтров на кристаллах парателлурита с углами среза а = 8° и а = 18,9°. Проведенные эксперименты показали перспективность использования акустооптического метода в различных областях науки и производства. Для демонстрации возможностей акустооптического метода были проведены всесторонние спектральные исследования плодов кофе и банана, находящихся на различных стадиях созревания. Спектральное исследование повреждений кожи человека показало потенциальную возможность применения акустооптических систем анализа изображений в медицине.

4. Реализован режим одновременной дифракции, позволившей осуществить поляризационный анализ изображений тестовых объектов с помощью акустооптических фильтров на кристалле парателлурита с углами среза а = 18,9° и а = 8°. Теоретически и экспериментально исследован режим двойной анизотропной дифракции, при котором рассеяние Брэгга одновременно осуществляется в +1 и —1 порядки дифракции. Доказано, что с помощью акустооптической системы, содержащей единственную акустооптическую ячейку, можно проводить одновременно как спектральный, так и поляризационный анализ изображений. Исследование поляризационных и спектральных характеристик объектов живой и неживой природы показали эффективность данной методики спектрально-поляризационного анализа.

1. Балакший В.И., Парыгин В.Н., Чирков J1.E. Физические основы акустоопти-ки. — М.: Радио и связь, 1985.

2. Корпел А. Акустооптика. пер с англ. М: Мир, 1993.

3. Parygin V. N., Balakshy V. I., Voloshinov V. В., Electrooptics, acoustooptics, and optical data processing at the department of the Physics of Oscillations of Moscow State University, J. of comm. Tehc. and Electronics, vol. 46, No 7, 2001, p. 713 -728.

4. Мустель E.P., Парыгин B.H. Методы модуляции и сканирования света. — М.: Наука, 1970.

5. Магдич JI.H., Молчанов В.Я. Акустооптические устройства и их применения. -М.: Сов. радио, 1978.

6. Парыгин В.Н., Балакший В.И. Оптическая обработка информации. — М.: Изд-во МГУ, 1987.

7. Кулаков С.В. Акустооптические устройства спектрального и корреляционного анализа сигналов. JI: Наука, 1978.

8. Гусев О.Б., Кулаков С.В., Разживин Б.П., Тигин Д.В. Оптическая обработка радиосигналов в реальном времени. М: Радио и связь, 1989.

9. Новые физические принципы оптической обработки информации. Сб. статей.

10. Под ред. Ахманова С.А. и Воронцова М.А. М.: Наука, 1990.

11. Xu J. and Stroud R. Acousto-Optic Devices. New York, Wiley, 1992.

12. Goutzoulis A.P. and Pape D.R. Design and Fabrication of Acousto-Optic Devices. -New York, Marcel Dekker, 1994.

13. Ярив А., Юх П. Оптические волны в кристаллах. пер. с англ., М.: 1987.

14. V.B. Voloshinov, D. V. Bogomolov, "Effect of the parameters of a wide-aperture acousto-optic filter on the image processing quality", Quantum Elect. 36 (5), 457463, 2006.

15. Glenar D.A., Hillman J. J. and others, "Acousto-optic imaging spectropolarimetry for remote sensing", App. Opt., Vol. 33, No. 31, 7412 7424, 1994.

16. Georgiev G., Glenar D.A., Hillman J. J., "Spectral characterization of acousto-optic filters used in imaging spectroscopy", App. Opt. Vol. 41, No. 1, 209-217.

17. В.М. Епихин, Ф.Л. Визен, Л.Л. Пальцев. ЖТФ т. 57, No. 10, с 1910 1917, 1987

18. Беликов И.Б., Буймистрюк Г.Я., Волошинов В.Б. и др. Акустооптическая фильтрация изображений. // Письма в ЖТФ, 1984, т. 10, №20, С. 1225 1229.

19. Glenar D.A., Hillman J.J., Saif В., et. al. //Appl. Optics. 1994. V.33. P. 7412

20. Парыгин В.H., Балакший В.И., Волошинов В.Б. Электрооптика, акустоопти-ка и оптическая обработка информации на кафедре Физики колебаний. // Раиотехн. и эл-ка, 2001, т. 46, № 7, С. 1 18.

21. Gupta N., Denes L. J., Gottlieb M. and others, Object detection with a field-portable spectropolarimetric imager, Appl. Optics, 2001, vol. 40, No 36, p. 6626 -6632.

22. Gupta N. and Voloshinov V.B. Hyperspectral imager, from ultraviolet to visible, with a KDP acousto-optic tunable filter. Appl. Optics. 2004, vol.43. No 13, p. 2752-2759.

23. Voloshinov V.B. and Gupta N., Ultraviolet-visible imaging acousto-optic tunable filter in KDP, Appl. Optics. 2004, vol.43, No 19, p. 3901 3909.

24. Voloshinov V.B. and Gupta N., Hyperspectral imager performance of TeO? acousto-optic tunable filter in the ultraviolet region, Optics Letters, 2005, vol.30. No 9, p.985 987.

25. Voloshinov V.B. and Gupta N. Investigation of magnesium fluoride for imaging acousto-optic tunable filter applications, Appl. Optics. 2006, vol.45, No 13. p. 3127-3135.

26. Voloshinov V.B. and Gupta N. Development and characterization of two-transducer imaging acosuto-optic tunable filters with extended tuning range, Appl. Optics. 2007, vol. 46, No 7, p. 1081 1088 .

27. Balakshy V.I., Voloshinov V.B., Babkina T.M. and Kostyuk D. E., Optical image processing by means of acousto-optic spatial filtration, Journal of Modern Optics, 2005. vol. 52. No 1, p. 1-20.

28. Балакший В.И., Волошинов В.Б. // Квантовая электроника. 2005. Т. 35. № 1. С. 85

29. Chanover N. J., Glenar D. A., Hillman J. J., Multispectral near-IR imaging of Venus nightside cloud features, Journal of Geophysical research, 1998, vol. 103, N E13, p.31,335-31,348.

30. Voloshinov V., Molchanov V. and Babkina T. Two Dimensional Selection of Optical Spatial Frequencies by Acousto-Optic Methods. // Opt. Eng., v. 41, N6, P. 1273 -1280.

31. Пожар В.Э., Пустовойт В.И. Коллинеарная дифракция: возможности и перспективы. В кн. "Акустооптические устройства радиоэлектронных систем". / Под ред. Кулакова С.В. - Л.: Наука, 1988, С. 36 - 47.

32. Chang I.C. Tunable Acoustooptic Filtering. An Overview. // Proc. SPIE, 1976, v. 90,1. P. 12-22.

33. Babkina T.M. and Voloshinov V.B. A New Method of Acousto-Optic Image Processing and Edge Enhancement. // J. of Optics A: Pure and Applied Optics, 2001, v. 3, N4, P. 54-61.

34. Волошинов В.Б., Миронов O.B., Молчанов В.Я. и др. Широкоапертурная спектральная акустооптическая фильтрация электромагнитного излучения. // Письма в ЖТФ, 1989, т. 15, №4, С. 69 72.

35. Voloshinov V.B., Molchanov V.Ya. and Mosquera J.C. Spectral and Polarization Analysis of Optical Images by Means of Acousto-Optics. // Optics & Laser Techn., 1996, v. 28, N2, P. 119 127.

36. Pape D. Multichannel Bragg Cells: Design, Performance and Applications. // Opt. Engeneering, 1992, v. 31, N10, P. 2148 -2158.

37. Балакший В.И. Акустооптический эффект и его применение в системах оптической обработки информации. // Докторская диссертация, МГУ, М.: 1999.

38. Магдич J1.H., Митькип М.И., Молчанов В.Я., Пономарева И.П. Применение монокристалла парателлурита в перестраиваемых акустооптических фильтрах. // Материалы XI Всес. конф. по акустоэлектронике и квантовой акустике, 1981, ч. 1, Душанбе, С. 220.

39. Sapriel J., Charissoux D., Voloshinov V. and Molchanov V. Tunable Acoustooptic Filters and Equalizers for WDM Applications. // J. Lightwave Technology, 2002, v. 20, N5, C. 892 899.

40. Voloshinov V.B. and Molchanov V. Ya. Acousto-Optic Modulation of Radiation with Arbitrary Polarization Direction. // Optics and Laser Technology, 1995, v. 27, N5, P. 307-313.

41. Lee H. Polarization-independent Acoustooptic Light Modulation with Large Angular Aperture. // Appl. Opt., 1988, v. 27, N5, P. 815 817.

42. Brillouin L. Diffusion de la Lumière et des Rayons X Par un Corps Transparent Homogène. // Ann. Phys., 1921, v.17, P. 88 122.

43. Debye P., Sears F.W. On the Scattering of Light by Supersonic Waves. // Proc. Nat. Acad. Sci., 1932, v. 18, N 6, P.409 414.

44. Lucas R., Biquard P. Propriétés Optiques des Milieux Solides et Liquides Soumis aux Vibrations Elastiques Ultra Sonores. // J. Phys. Rad., ser.7, 1932, v.3, N10, P. 464 477.

45. Yano T. and Watanabe A., New noncollinear acousto-optic tunable filter using birefringence in paratellurite, Appl. Physics Letters, vol. 24, No 6, 1974.

46. Yano T. and Watanabe A., Acoustooptic ТеОг tunable filter using far-off-axis anisotropic Bragg diffraction, Appl. Optics, vol. 15, No 9, 1976.

47. Gottlieb M. and Zoltan K., Temporal response of high-resolution acoustooptic tunable filters, Appl. Optics, vol. 22, No 14, 1983.

48. Волошинов В.Б., Миронов O.B., Парыгин В.H., Вестн. Моск. Ун-та., сер. 3, 1989, Т. 30, №2, с.41-45.

49. Волошинов В.Б., Миронов О.В., Молчанов В. Я., Парыгин В.Н., Пономарева И. П., Широкоапертурная спектральная акустооптическая фильтрация электромагнитного излучения, Письма в ЖТФ, 1984, т. 15,No 4, ст. 69 72.

50. Волошинов В.Б., Миронов О.В. // Опт. и спектр. 1990. т. 68. № 2. С. 452

51. Волошинов В.Б., Миронов О.В. и др., Видеофильтр с максимальной угловой апертурой, Вестн. Моск. Ун-та., сер. 3, 1989, Т. 30, № 2, с.41 —45

52. В.Б. Волошинов, Е.А. Никанорова, В.Н. Парыгин, Радиотехника и электроника, Т.31, № 12.С. 2469-2471, 1986.

53. Gass Р.А. and Sambles J. R., Accurate design of a noncollinear acousto-optic tunable filter. J. of Optical Society of America, vol. 16, No 6, 1991.

54. Gottlieb M., Goutzoulis A. and Singh N.B. // Optical Engineering 1992. V.31. N 10. P. 2110.

55. Suhre D.R., Gottlieb M., Taylor L.H., et. al. // Optical Engineering. 1992. V.31, N 10. P. 2118.

56. Suhre D.R and Villa E., Imaging spectroradiometer for the 8-12 (am region with a 3-cm"1 passband acosuto-optic tunable filter, Appl. Optics, 1998, vol. 37, No 12, p. 2340-2345.

57. Suhre D.R., Dennis L., and others, Review of passive imaging polarimetry for remote sensing applications, Appl. Optics, 2006, vol. 45, No 22, p. 5453 5469.

58. Voloshinov V.B. // Proc. SP1E 1998. V. 3584. P.l 16.

59. Voloshinov V.B. and Gupta N. // Proc SPIE. 1999. V.3900. P.68

60. Dixon R.W. Acoustic Diffraction of Light in Anisotropic Media. // IEEE J., 1967, v. QE-3, N2, P. 85 93.

61. Pinnow D.A. and Dixon R.W. // Applied Phys. Lett., v. 13, N4, 1968, P. 156 -158.

62. Kharusi M.S. and Farnell G.W. Shear-Wave Acoustooptic Diffraction in Non-symmetry Planes of Biaxial Crystals. // Proc. IEEE, 1970, v. 58, N 2, P. 275 276.

63. Ochmachi N. and Uchida N. // J. Appl. Phys., 1971, v. 42, N2, P. 521 524.

64. Леманов B.B., Шакин O.B. Особенности рассеяния света на гиперзвуковых' волнах в одноосных кристаллах. // Письма в ЖЭТФ, 1971, т. 13, №10, С. 549 -553.

65. Леманов В.В., Шакин О.В. Рассеяние света на упругих волнах в одноосных кристаллах. // ФТТ, 1972, т. 14, №1, С. 229 236.

66. Voloshinov V.B., Polikarpova N. V., Application of acousto-optic interactions in anisotropic media for control of light radiation, Acta Acustica united with acustica, 2003, vol. 89, p. 930-935.

67. Wakatsuki N., Chubachi N. and Kikuchi Y. Bragg Condition of Light Diffraction by Ultrasonic Waves in Anisotropic Crystals. // Japan. J. Appl. Phys., 1974, v. 13, N11,1. P. 1754- 1764.

68. Парыгин B.H., Чирков Л.Е. Взаимодействие электромагнитных волн с распределенной фазовой решеткой. Анизотропные среды. // Радиотехн. и электрон., 1974, т. 19, №6, С. 1178- 1186.

69. Чернятин А. Ю., Особенности брэгговского АОВ в двулучепреломляющих средах, канд. Дисс. Москва, 2003.

70. Парыгин В.Н., Чирков Л.Е. Дифракция света на ультразвуке в анизотропной среде. // Квант, электрон., 1975, т. 2, №2, С. 318 326.

71. Писаревский Ю.В., Сильвестрова И.М. Рассеяние света на упругих волнах в оптически двуосных кристаллах. //Кристаллография, 1976, т. 18, №5, С. 1003 1013.

72. Волошинов В.Б., Парыгин В.Н., Чирков Л.Е. Некоторые особенности анизотропной дифракции Брэгга. // Вестн. Моск. ун-та, сер. 3, 1976, т. 17, №3, С. 305-312.

73. Шандаров С.М. Дифракция света на упругих волнах в оптически анизотропных кристаллах. — В кн.: "Акустооптические устройства обработки сигналов". Л.: ЛЭТИ, 1977, С. 38 - 49.

74. Rouvaen J.M., Ghazaleh M.G., Bridoux Е. and Torguet R. On a General Treatment of Acousto-Optic Interactions in Linear Anisotropic Crystals. // J. Appl. Phys., 1979, v. 50, N6, P. 5472 5477.

75. Проклов B.B., Пешин C.B., Антонов С.Н. Особенности дифракции света на медленных акустических волнах в ТеОг при произвольных плоскостях падения света. // Письма в ЖТФ, 1979, т. 5, №7, С.436 438.

76. Демидов А.Я., Задорин A.C. Исследование аномального акустооптического взаимодействия в кристалле ниобата лития. // Изв. ВУЗов — Физика, 1981, №7, С. 42-47.

77. Задорин A.C. Брэгговское акустооптическое взаимодействие в кристаллических средах. // Изв. ВУЗов Радиофизика, 1982, т. 25, №12, С. 1494 - 1498.

78. Никанорова Е.А., Парыгин В.Н. Акустооптическое взаимодействие в анизотропной среде. // Радиотехн. и электрон., 1983, т. 28, №10, С. 1907 1913.

79. 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.

80. Задорин A.C., Шарангович С.Н. Широкоугольное акустооптическое взаимодействие в парателлурите. // Опт. и спектр., 1986, т. 61, №3, С. 642 645.

81. Волошинов В.Б., Траоре Б. Отклонение световых лучей при многократной анизотропной дифракции света. // Радиотехн. и электрон., 1990, т. 35, №8, С. 1610- 1616.

82. Волошинов В.Б., Мишин Д.Д., Молчанов В Л. и др. Анизотропная дифракция в парателлурите при большой длине взаимодействия. // Письма в ЖТФ, 1992, т. 18, №2, С. 33-37.

83. Акустические кристаллы. Справочник. Под ред. Шаскольской М.П. М.: Наука, 1982.

84. Воронова М.А., Парыгин В.Н. Распространение звукового пучка в акустооп-тических кристаллах каломели и парателлурита. // Вестн. Моск. ун-та, сер.З, Физ., астр., 1987, т. 28, №4, С. 31-36.

85. Oliveira J.E.B. and Adler E.L. Analysis of Off-Optical-Axis Anisotropic Diffraction Configurations in Positive Uniaxial Crystals. // Electronic Letters, 1984, .v. 20, N22, P. 927 928.

86. Сиротин Ю.И., Шаскольская М.П. Основы кристаллофизики. M: Наука, 1979.

87. Дж. Най. Физические свойства кристаллов и их описание при помощи тензоров и матриц. — пер. с англ., М: Мир, 1967.

88. Uchida N. Optical Properties of Single Crystal Paratellurite. // Phys. Rev., 1971, v. B4, N10, P. 3736-3744.

89. Нарамсимхамурти T.C. Фотоупругие и электрооптические свойства кристаллов. M.: Мир, 1984.

90. Chang I.C. Noncollinear Acousto-Optic Filter with Large Angular Aperture. // Appl. Phys. Letts, 1974, v. 25, N7, P. 370 372.

91. Епихин B.M., Визен Ф.Л., Никитин H.B., Калинников Ю.К. Неколлинеарный акустооптический фильтр с оптимальными угловыми характеристиками. // ЖТФ, 1982, т. 52, №12, С. 2405-2410.

92. Беликов И.Б., Волошинов В.Б., Никанорова Е.А., Парыгин В.Н. Угловая апертура перестраиваемого акустооптического фильтра. // Автометрия, 1987, №2, С. 52 57.

93. Uchida N. // Proc. IEEE, v. 62, N 9, 1974, P. 1279.

94. Yano T. and Watanabe A. New Noncollinear Acoustooptic Tunable Filter Using Birefringence in Paratellurite. // Appl. Phys. Lett., 1974, v. 24, N 6, P. 256 258.

95. Feichtner J.D., Gottlieb M. and Conroy J.J. TI2AsSe3 Noncollinear Acousto-Optic Filter Operating at 10 mkm. // Appl. Phys. Letts, v. 34, N1, P. 1-3.

96. Booth R.C. and Findlay D. Tunable Large Angular Aperture Te02 Acousto-Optic Filters for Use in the 1.0-1.6 mkm Region. // Opt. and Quant. Elect., 1982, v. 14, P. 413-417.

97. Gordon E.I. A Review of Acoustooptical Deflection and Modulation devices. // Appl. Opt., 1966, v. 5, N10, P. 1629 1639.

98. Tchernyatin A., Voloshinov V.B., Blomme E., Mixed isotropic anisotropic Bragg diffraction in crystals, Pure appl. Optics, 2001, No 4, p. 16 - 22.

99. Sivanayagam A. and Findlay. High Resolution Noncollinear Acoustooptic Filters with Variable Passband Characteristics: Design. // Applied Optics, 1984, v. 23, N24, P. 4601-4608.

100. Утида Н., Саито. Перестраиваемый акустооптический фильтр на основе ТеСЬ. // ТИИЭР, 1974, т. 62, №9, с. 113 114.

101. Ponomarev A., Rodionov I. and Teterin G. Wide Aperture Tunable Acousto-optic Filter for visible and UV Lights. // Proc. SPIE, 1995, v. 2449, P. 201 207.

102. Uchida N. and Ohmachi Y. Elastic and Photoelastic Properties of Te02 Single Crystal. //J. Appl. Phys., 1969, v. 40, N12, P. 4692 4695.

103. Yano T. and Watanabe A. Acoustooptic Figure of Merit of ТеОг for Circularly Polarized Light. // J. Appl. Phys., 1974, v. 45, N3, P.1243 1245.

104. Карплюк K.C., Левченко Е.Г. О влиянии гиротропии на параметры акустооп-тического взаимодействия в парателлурите. // Опт. и спектр., 1990, т. 68, в. 6, С. 1340- 1343.

105. Warner A.W., White D.L. and Bonner W.A. Acousto-Optic Light Deflectors Using Optical Activity in Paratellurite. // J. Appl. Phys., 1972, v. 43, N11, P. 4489 -4495.

106. Дьелесан Э., Руайе Д. Упругие волны в твердых телах. Применение для обработки сигналов. пер. с фр., М: Наука, 1982.

107. Belyi V.N., KazakN.S., Pavlenko V.K. Katranji E.G. and Kurilkina S.N. Propagation of Ultrasonic Beams in Paratellurite Crystal. // Ultrasonics, 1999, v. 37, P. 377 -383.

108. Voloshinov V.B. Elastic anisotropy of acousto-optic interaction medium. // Proc. SPIE, 2001, v. 4514, P. 8- 19.

109. Kastelik J.C., Gazalet M.G., Bruneel C. and Bridoux E. Acoustic Shear Wave Propagation in Paratellurite with Reduced Spreading. // J. Appl. Phys., 1993, v. 74, N4, P. 2813-2817.

110. Волошинов В.Б., Мишин Д.Д. Квазиколлинеарная дифракция света на звуке в кристалле парателлурита. // Радиотехника и электроника, 1992, №10, С. 1847-1853.

111. Ohmachi Y. and Uchida N. Temperature Dependence of Elastic, Dielectric and Piezoelastic Constants in Te02 Single Crystals. // J. Appl. Phys., 1970, v. 41, N8, P. 2307-2311.

112. Uchida N. Acoustic Attenuation in Te02. // J. Appl. Phys., 1972, v. 43, N6, P. 2915-2917.

113. Ohmachi Y., Uchida N. and Niizeki N. Acoustic Wave Propagation in Te02 Single Crystal. // J. Acoust. Soc. Am., 1972, v. 51, N1, pt 2, P. 164 168.

114. ИЗ. Антонов С.Н., Кузнецова Е.В., Миргородский В.И., Проклов В.В. Акустооптические исследования распространения медленной акустической волны в Те02. //Акуст. журнал, 1982, т. 28, №4, С. 433-437.

115. Voloshinov V.B. Anisotropic Light Diffraction on Ultrasound in a Tellurium Dioxide Single Crystal. // Ultrasonics, 1993, v. 31, N5, P. 333 338.

116. Voloshinov V.B. and Lemyaskina E.A., Anisotropic Measurements of Ultrasound Attenuation in Tellurium-Dioxide Crystal. // Acta Physica Slovaca, 1996, v. 46, N6, P. 733-738.

117. Демидов А.Я., Задорин A.C., Шандаров C.M. Расчет параметров коллинеар-ного акустооптического взаимодействия в кристаллах ниобата лития. // Автометрия, 1982, №6, С. 89 91.

118. Pustovoit V.I. and Pozhar V.E. Collinear Diffraction of Light by Sound Waves in Crystals: Devices, Applications, New Ideas. // World Congress of Ultrasonics, 1995, P. 217-224.

119. Voloshinov V.B. Close to Collinear Acousto-Optical Interaction in Paratellurite. // Opt. Engineering, 1992, v. 31, N10, P. 2089-2094.

120. Волошинов В.Б., Мишин Д.Д. Квазиколлинеарная дифракция света на звуке в кристалле парателлурита. // Радиотехника и электроника, 1992, №10, С. 1847-1853.

121. Harris S.E. and Wallace R.W. Acoustooptic Tunable Filter. // J. Opt. Soc. Am., 1969, v. 59, N6, P. 744-747.

122. Harris S.E., Nieh S.T.K. and Winslow D.K. Electronically Tunable Acoustooptic Filter. //Appl. Phys. Letts, 1969, v. 15, N10, P. 325-326.

123. Harris S.E., Nieh S.T.K. and Feigelson R.S. CaMo04 Electronically Tunable Optical Filter. //Appl. Phys. Letts, 1970, v. 17, N5, P. 223-225.

124. Harris S.E. and Nieh S.T.K. Aperture bandwidth characteristics of the acoustooptic filter. Journal of Optical society of America, 1972, vol. 62, No 5, p. 672 -676.

125. Chang I.C. Tunable Acoustooptic Filter Utilizing Acoustic Beam Walk-off in Crystal Quartz. // Appl. Phys. Letts, 1974, v. 25, N9, P. 323 324.

126. Kusters J.A., Wilson D.A. and Hammond D.L. Optimum Crystal Orientation for Acoustically Tuned Optic Filters. // J. Opt. Soc. Am., 1974, v. 64, N4, P. 434 -440.

127. Котов B.M. Пятикомпонентный брэгговский расщепитель. // Квантовая электроника, 1992, т. 19, в. 10, С. 1038- 1040.

128. Котов В.М. Анализ четырехкомпонентного поляризационного расщепления ¡монохроматического излучения. // ЖТФ, 1994, т. 64, в. 7, С. 93 — 98.

129. Котов В.М. Акустооптический коммутатор 2x2 оптических излучений с разными длинами волн на основе монокристалла Те02. // ЖТФ, 1997, т. 67, в. 2, С. 66-71.

130. Котов В.М. Акустооптическая брэгговская дифракция многокомпонентного оптического излучения. // Докторская диссертация, ИРЭ РАН, М.: 1998.

131. Антонов С.Н., Котов В.М. Акустооптический коммутатор оптических каналов.//ЖТФ, 1990, т. 60, в. 10, С. 166- 168.

132. Котов В.М. Поляризационные переключатели 2x2 оптических лучей с разными длинами волн для волоконно- оптических гироскопов. // Квантовая электроника, 1997, т. 24, в. 5, С. 471 -474.

133. Трубецкой А.В. Многочастотное акустооптическое взаимодействие в анизотропной среде. // Автометрия, 1987, №2, С. 43 52.

134. Voloshinov V. В. and Knyazev G. A., Acoustooptic cells with nonuniform length of light sound interaction, Technical Physics, vol. 48, No 11, p. 1475 - 1479.

135. Балакший В.И., Сливиньски А., Толпин K.A. Дифракция света в многочастотном акустическом поле при сильном акустооптическом взаимодействии. // Опт. и спектр., 1999, т. 87, №6, С. 1003 1009.

136. Антонов С.Н., Котов В.М., Сотников В.Н., Тимофеев А.С. Акустооптические поляризационные расщепители для лазерных допплеровских анемометров. // Препринт ИРЭ АН СССР, 1990, № 20 (549).

137. Антонов С.Н., Котов В.М., Сотников В.Н. Брэгговские поляризационные расщепители света на основе ТеОг. Н ЖТФ, 1991, в. 61, №1, С. 168 173.

138. Котов В.М. Дифракция двухцветного излучения на одной акустической волне в одноосных кристаллах. // ЖТФ, 1996, т. 66, в. 5, С. 99 — 107.

139. Kotov V.M. and Shkerdin G.N. Two-Coloured Bragg Splitting. // Proc. SPIE, 1992, v. 1807, P. 500-505.

140. Котов В.М. Двухцветное брэгговское расщепление Аг-лазера. // Опт. и спектр., 1993, т. 74, в. 2, С. 386-391.

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

142. А2. Волошинов В.Б., Москера Х.С., "Широкоапертурное акустооптическое взаимодействие в двулучепреломляющих кристаллах", Опт. и спектр., 2006, т. 101, No 4, стр. 677 - 684.

143. A3. Voloshinov Vitaly В. and Mosquera Julio С., "Influence of birefringence on parameters of imaging acousto-optic filters", Abstracts 35th Winter School on Wave and Quantum Acoustics., - Ustron, Poland, 2006, p. 65.

144. A4. Voloshinov Vitaly B. and Mosquera Julio C., "Influence of birefringence on parameters of imaging acousto-optic filters", — Archives of Acoustics, 2006, vol. 31, No 1, p.132.

145. А9. Voloshinov V.B., Molchanov V. Ya. and Mosquera J. С., "Spectral and polarization analysis of optical images by means of acousto-optics", Optics & Laser Technology, vol. 28, No. 2, pp. 119 - 127, 1996.

146. A10. V. B. Voloshinov and J. C. Mosquera, "Filtration of optical images using acoustic waves in paratellurite crystal", Programmed and abstract book on Int. Conf. "Ultrasonics International 9V\ Le Touquet, France, p. 78, 1991.

147. All. В.Б. Волошинов, Д. Д. Мишин, Х.С.Москера, «Акустооптическая спектрально-поляризационная фильтрация оптических изображений», — Вторая всесоюзная конференция «Оптическое изображение и регистрирующие среды», Ленинград 1990, Том 2, С. 218-219.

148. А13. Х.С. Москера, «Акустооптическая спектрально-поляризационная фильтрация оптических изображений», дипломная работа, физический факультет МГУ, 1991.