Просторовий розподіл фотопружності та акустооптичних параметрів в пристроях оптоелектроніки на прикладі одновісних та двовісних кристалів - Автореферат

Автореферат дисертації на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наукОтримано рівняння та побудовано вказівні поверхні фотопружного ефекту на прикладі двовісних кристалів Cs2HGCL4. Для одновісних кристалів b-BAB2O4 побудовано вказівні поверхні пружнооптичного ефекту, для яких визначено екстремальні значення та ступінь анізотропії. На прикладі кристалів b-BAB2O4 та Cs2HGCL4 побудовано вказівні поверхні ефективних пружнооптичних постійних і коефіцієнтів акустооптичної якості М2 та їх стереографічні проекції для випадків ізотропної та анізотропної акустооптичних дифракцій, а також побудовано поверхні швидкостей для всіх трьох типів акустичних хвиль. Виявлено, що кристали b-BAB2O4 найбільш ефективно використовувати в акустооптичних пристроях при анізотропній дифракції на поперечній акустичній хвилі (М2=40,1?10-1 с3/кг) та кристали Cs2HGCL4 (М2=116?10-15 с3/кг) при ізотропній дифракції на поздовжній акустичній хвилі. The thesis is devoted to development of the spatial distribution investigations of the photoelastic effect and acoustooptic parameters on the example of uniaxial b-BAB2O4 and biaxial Cs2HGCL4 crystals.Забезпечення більш ефективного використання в оптоелектронних пристроях одновісних та двовісних кристалів потребує вивчення просторового розподілу індукованих оптичних (фотопружних, електрооптичних) ефектів в даних кристалах. Ефективність роботи акустооптичних пристроїв залежить від фотопружного ефекту, тому, крім дослідження просторового розподілу акустооптичних параметрів (ефективна пружнооптична постійна., швидкість акустичної хвилі та коефіцієнти акустооптичної якості), актуальним є аналогічне дослідження фотопружності. Це пояснюється відсутністю до нещодавнього часу спрощених методик заповнення матриць ефектів, що описують зміну оптичних характеристик анізотропних кристалів під дією зовнішніх полів та складністю геометричного відображення просторового розподілу цих ефектів. Разом із тим, проведення аналізу просторового розподілу акустооптичних параметрів за допомогою вказівних поверхонь дає можливість здійснити вибір оптимальної геометрії акустооптичної взаємодії як нових, так і вже відомих кристалічних матеріалів в акустооптичних модуляторах та дефлекторах. Для досягнення поставленої мети необхідно було вирішити такі завдання: 1) для покращення ефективного використання матеріалів в оптоелектронних пристроях, розробити аналітичний метод представлення просторового розподілу зміни оптичних характеристик двовісних кристалів під дією зовнішніх полів;У вступі обгрунтовано актуальність теми, сформульовано мету, обєкт та предмет дослідження. Визначено наукову новизну роботи та практичну цінність отриманих результатів. Розглянуто основи феноменологічної теорії фотопружного ефекту в кристалах. Приведено класифікацію пєзооптичних коефіцієнтів та подано короткі відомості про пєзооптичні коефіцієнти індукованого двозаломлення.Для цього розглядається рухома система координат Х?1Х?2Х?3, яка повязана з напрямком поширення світла Х?1?d, Х?2?j, Х?3?r, де d - напрям поширення світла, r - радіус-вектор вказівної поверхні, а j^r i j^d. Записано загальне рівняння вказівних поверхонь пружнооптичного ефекту для кристалів b-BAB2O4, яке має вигляд: piw=(ai1aw1 ai2aw2)2p11 (ai1aw2-ai2aw1)2p12 aw32(ai12 ai22)p13 ai32((aw12 aw22)p31 Підставляючи (1) та (3) в останнє рівняння для трьох випадків, коли (і¦w¦r), (і¦r та w¦j) і (w¦r та і¦j), знайдемо такі рівняння вказівних поверхонь: p(r)ii=p11sin4q (p13 p31 4p44)sin2qcos2q p33cos4q 2(p14 p41)sin3qcosqsin3j, (6) p(i)iw =p12sin2q p31cos2q-2p41sinqcosqsin3j, (7) p(w)iw=p12sin2q p13cos2q-2p14sinqcosqsin3j, (8) де p(r)ii - вказівна поверхня поздовжнього пружнооптичного ефекту (і¦w¦r); На основі рівнянь (6)-(8) побудовано вказівні поверхні пружнооптичного ефекту для кристалів b-BAB2O4 та їх стереографічні проекції. Так, для пружнооптичного ефекту у вказівної поверхні p(i)iw вздовж осей Х1, Х2, Х3 набір значень спостережено в межах p12?p13, p21?p23, p31?p32, а для вказівних поверхонь p(w)iw - в межах p21?p31, p12?p32, p13?p23, відповідно.На основі вказівних поверхонь розвинуто метод дослідження просторового розподілу акустооптичних параметрів та ефектів, що описують зміну оптичних характеристик під дією зовнішніх полів для кристалічних матеріалів різної симетрії. Наукове значення результатів роботи полягає у вивченні та проведеному аналізі просторового розподілу фотопружного ефекту та акустооптичних параметрів кристалів b-BAB2O4 та Cs2HGCL4. Практичне значення проведених досліджень полягає в можливості підвищення ефективності використання та оцінки перспективності застосування кристалів різних класів симетрії в оптоелектронних пристроях. Проведені дослідження показали, що кристали b-BAB2O4 та Cs2HGCL4 характеризуються високими коефіцієнтами акустооптичної якості М2, що свідчить про перспективність використання їх в акустооптичних пристроях.

2. Основний зміст роботи