НИЗКОЧАСТОТНОЕ ОБРАТНОЕ АКУСТООПТИЧЕСКОЕ РАССЕЯНИЕ БЕССЕЛЕВЫХ СВЕТОВЫХ ПУЧКОВ

Исследованы особенности акустооптической дифракции бесселева светового пучка (БСП) на бесселевом акустическом пучке (БАП) в поперечно анизотропных кристаллах. Рассмотрена схема акустооптического (АО) взаимодействия, когда ТН-поляризованный (или е-поляризованный) БСП падает на оптически одноосный кристалл в направлении оптической оси с и за счет анизотропной дифракции ТН→ТЕ падающий е-БСП возбуждает в кристалле рассеянный о-БСП. Задача АО дифракции решается для поперечно изотропных кристаллов, цилиндрически симметричная геометрия которых полностью согласована по симметрии с БСП и БАП, распространяющихся вдоль оптической оси, и процесс АО взаимодействия происходит без искажения пространственной структуры пучков. Показано, что в процессе обратного акустооптического рассеяния использование бесселевых световых пучков с большим углом конуса позволяет значительно уменьшить необходимую для выполнения условия продольного синхронизма частоту акустической волны (до значений менее 1 ГГц). Установлено, что эффективность АО взаимодействия БСП и БАП определяется не только интенсивностью акустического поля, продольной волновой расстройкой и длиной взаимодействия, как в случае плоских волн, но и поперечной структурой бесселевых пучков. Эта структура определяет величину интегралов перекрытия и, следовательно, эффективные АО параметры. При выполнении условий продольного и поперечного синхронизмов возможно достижение высокой эффективности дифракции, близкой к единице, а угловая ширина основного максимума составляет при этом величину ~0,5 мрад и возрастает при увеличении акустической мощности. Установлено, что при дифракции БСП происходит трансформация порядка его фазовой дислокации на величину, равную порядку фазовой дислокации БАП. Из-за малой ширины углового спектра рассеянного БСП обратное акустооптическое рассеяние бесселевых световых пучков перспективно для разработки низкочастотных акустооптических фильтров и спектроанализаторов, а свойство самореконструкции поперечной структуры перспективно для применений бесселевых пучков в дефектоскопии.

1. Korpel, A. Acousto-Optics / А. Korpel. – New York, Taylor & Francis, 1996. – 330 p.

2. Балакший, В. И. Физические основы акустооптики / В. И. Балакший, В. Н. Парыгин, Л. И. Чирков. – М.: Радио и связь, 1985. – 279 с.

3. Generation of TH- and TE-polarized Bessel light beams at acousto-optic interaction in anisotropic crystals / P. A. Khi lo [et al.] // Opt. Commun. – 2014. – Vol. 325, № 7. – P. 84–91.

4. Transformation of phase dislocations under acousto-optic interaction of optical and acoustical Bessel beams / V. N. Belyi [et al.] // J. Opt. – 2016. – Vol. 18. – P. 074002 (6 pp.).

5. Особенности акустооптического взаимодействия световых и акустических бесселевых пучков в поперечно изотропных кристаллах / В. Н. Белый [и др.] // Опт. журн. – 2017. – Т. 84. – С. 81–89.

6. Oliveira, E. B. Backward collinear acoustooptic interactions in bulk Materials / E. B. Oliveira, Cheng-Kuei Jen // Appl. Opt. – 1990. – Vol. 29, № 6. – P. 836–840.

7. Honarvar, F. Acoustic wave scattering from transversely isotropic cylinders / F. Honarvar, N. N. Sinclair // J. Acoust. Soc. Am. –2003. – Vol. 100, № 1. – P. 57–63.

8. Ahmad, F. Acoustic scattering by transversely isotropic cylinders / F. Ahmad, A. Rahman // Int. J. Eng. Sci. – 2000. – Vol. 38, № 8. – P. 325–335.

9. He, J. Resonant acousto-optical interaction in superlattices / J. He, J. Sapriel // Appl. Phys. Lett. – 1993. – Vol. 55, № 22. – P. 2292–2294.