Особенности акустооптического взаимодействия оптических и акустических бесселевых пучков в поперечно изотропных оптически положительных кристаллах

Исследованы особенности акустооптической (АО) дифракции с участием бесселевых светового и акустического пучков в анизотропных кристаллах. Рассмотрены кристаллы гексагональной симметрии, которые являются оптически положительными, а акустически – поперечно изотропными. Показано, что в отличие от случая АО дифракции плоских волн, переход к бесселевым пучкам позволяет реализовать ряд новых каналов дифракции, имеющих специфические конфигурации волновых векторов взаимодействующих волн при сохранении аксиальной симметрии оптической схемы в целом. Проведена классификация каналов дифракции для анизотропного рассеяния и для них рассчитаны основные параметры рассеянного бесселева светового пучка и параметры бесселева акустического пучка. Обнаружена возможность реализации изотропного типа дифракции, что позволяет повысить эффективность АО преобразования. Определены его характеристики для двух каналов рассеяния, а именно, рассеяния на попутном бесселевом акустическом пучке и на обратном.

Из-за многообразия каналов рассеяния, а также с учетом того, что бесселевы световой и акустический пучки обладают винтовыми дислокациями волнового фронта, а также подавленным дифракционным расплыванием, изучение особенностей АО дифракции таких пучков в оптически положительных кристаллах представляет как научный, так и практический интерес. 

1. Formation of TH- and TE-polarized Bessel light beams at acousto- optic diffraction in anisotropic crystals / V. N. Belyi [et al.] // Proc. SPIE. – 2011. – Vol. 8073. –P. 807327-1-9. https://doi.org/10.1117/12.886443

2. Generation of TH- and TE-polarized Bessel light beams at acousto-optic interaction in anisotropic crystals / P. A. Khilo [et al.] // Opt. Commun. – 2014. – Vol. 325, № 7. – P. 84–91. https://doi.org/10.1016/j. optcom.2014.03.061

3. 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.).https://doi.org/10.1088/2040-8978/18/7/074002

4. Low-frequency acousto-optic backscattering of Bessel light beams / N. A. Khilo [et al.] //Optics Commun. – 2018. – Vol. 415. – P. 6–12. https://doi.org/10.1016/j.optcom.2018.01.024

5. Низкочастотное обратное акустооптическое рассеяние бесселевых световых пучков / В. Н. Белый [и др.] // Вес. Нац. акад. Навук Беларусi. Сер.фiз.-мат. навук. – 2017, № 3. – С. 78–86.

6. Nondifracting bulk-acoustic X waves in crystals / J. Salo [et al.] // Phys. Rev. Lett. –1999. – Vol. 83, № 6. – P.1171–1174. https://doi.org/10.1103/physrevlett.83.1171

7. Salo, J. Nondiffracting waves in anisotropic media / J. Salo, M. M. Salomaa // Phys. Rev. E. –1999. – Vol. 67, № 5. – P. 056609 (9 p). https://doi.org/10.1103/physreve.67.056609

8. Honarvar, F. Acoustic wave scattering from transversely isotropic cylinders / F. Honarvar, A. N. Sinclair // J. Acoust. Soc. Am. – 2003. –Vol. 100, № 1. –P. 57–63. https://doi.org/10.1121/1.415868

9. Ahmad, F. Acoustic scattering by transversely isotropic cylinders / F. Ahmad, A. Rahman // Int. J. Eng. Sci. – 2000. – Vol. 38, № 5. –P. 325–335. https://doi.org/10.1016/s0020-7225(99)00031-2

10. Auld, B. A. Acoustic Fields and Waves in Solids / B. A. Auld. – John Wiley and Sons, Inc., 1973. – Vol. 1. – 430 p.