Дифракция на ультразвуке в опто-акустоэлектронике

Из звукового пучка дифрагированный луч выходит под углом рассеяния , который в изотропной среде равен углу Брэгга=. Для такой длины световой волны существует предельная звуковая частота выше которой Брэгговская дифракция невозможна. Эта предельная звуковая частота отвечает случаю рассеяния света точно в обратном направлении и определяется соотношением:.Энергия падающего светового излучения распределяется между проходящим и дифрагированным лучами. При этом, интенсивность дифрагированного света при Брэгговской дифракции возрастает с увеличением интенсивности звука и длины взаимодействия Это происходит до тех пор, пока весь падающий световой поток не окажется дифрагированным. При дальнейшем увеличении (или толщины звукового пучка D) часть отклоненного света, выходит из акустического пучка по направлению падающего излучения при этом вновь дифрагируя на звуковой решетке. В результате возникает периодичная зависимость интенсивности проходящего и дифрагированного света от и согласно соотношениям:Применение акустооптической дифракцииАкустооптическая дифракция нашла множество практических применений в различных высокотехнологичных областях.Например, дифракция на ультразвуке позволяет определятьхарактеристики звуковых полей по изменению интенсивности света в дифракционных спектрах. При этом практически не происходит возмущения поля. С помощью акустооптической дифракции измеряют поглощение и скорость ультразвука в диапазоне частот от нескольких МГц до нескольких ГГц (в случаях наблюдения эффекта в жидкостях) и даже до нескольких десятков ГГц (при прохождении эффекта в твердых телах). С применением явления дифракции на ультразвуке могут быть получены значения модулей упругости 2-го и 3-го порядков, наряду с упругооптическими и магнитоупругими свойствами материалов. Возможность выполнения спектрального анализа звукового сигнала акустооптическими методами позволяет исследовать отклонение формы профиля звуковой волны от синусоидальной формы, возникающей из-за нелинейных искажений. Причем, стоит отметить, что для низкочастотного звука подобное отклонение связывается с асимметрией в интенсивностях спектров положительных и отрицательных порядков в случае дифракции Рамана-Ната. Когда же имеем дело со случаем высокочастотного звука, то нелинейные эффекты проявляются в возникновении дифракционных максимумов высших порядков (2-го и более) при дифракции Брэгга.Акустооптическая дифракция применяется для модуляции и отклонения света в различных устройствах акустооптики, таких как модуляторы света, дефлекторы и фильтры. Широко используется дифракция на ультразвукетакже при оптико-акустической обработке сигналов и для приема сигналов в ультразвуковых линиях задержки.ЗаключениеБлагодаря проникновению ультразвука в самые разнообразные области человеческой деятельности, интерес к ультразвуковой технике и самому ультразвуку только растет. Стоит особенно выделить характерную особенность состояния физики и техники ультразвука на данный момент. Этой особенностью является чрезвычайное многообразие применений ультразвука. Практические приложения ультразвука охватывают диапазон частот от звука слышимого, до предельно достижимых высоких частот. При этом, мощности его разнятся от долей милливатта до десятков киловатт.Сегодня ультразвуковая техника используется для фиксации любых, даже самых незначительных, изменений химического состава веществ. Ультразвук служит для измерения глубин и локации подводных препятствий в океане. С его помощью обнаруживаются микродефектов в ответственных деталях и изделиях. Ультразвуковая дефектоскопия в области контрольно-измерительных примененийвыделилась в отдельный и установившийся раздел. Возможности и разнообразие решаемых ультразвуковой дефектоскопией задач огромны.Ультразвук играет важную роль не только в приложениях практического характера, но также он интересен в области научных исследований. Современная физика твёрдого тела широко использует понятия о фотонах, их поведении и взаимодействиях с различными полями и возбуждениями в твёрдом теле, а потому она неотделима от применения ультразвуковых и гиперзвуковых методов. Дифракция на ультразвуке является интереснейшей областью научно-технического знания и имеет массу применений в науке и технике.Список использованной литературыГолямина И.П. Ультразвук. Маленькая энциклопедия [Текст].-М.: Советская энциклопедия, 1979. – 400 с.Григорьев Ф.И. Полупроводниковые источники излучения[Текст]. – М.: МИЭМ, 2004. – 60 с.Дудкин В.И., Пахомов Л.Н. Квантовая электроника. Приборы и их применение[Текст]. - М.: Техносфера, 2006. – 432 с.Ермаков О.Н. Прикладная оптоэлектроника[Текст]. – М.: Техносфера, 2004. - 416с.КулаковС.В. Акустооптические устройства радиоэлектронных систем [Текст].- Л.: Наука, 1988. - 154 с. Мэзон У., Терстон Р. Физическая акустика [Текст]. - M.: Наука, 1974. – 237 с.Розеншер Э., Винтер Б. Оптоэлектроника[Текст]. – М.: Техносфера, 2004. – 592 с.Речицкий В.И.Радиокомпоненты на поверхностных акустических волнах [Текст].- М.: Радио и связь, 1984. - 112 с. Tакер Дж., Pэмптон В. Гиперзвук в физике твердого тела [Текст]. - M.: Наука, 1975. – 190 с.Щука А.А. Функциональная электроника[Текст]. – М.: МИРЭА, 1998. – 260с.