Введение к работе
Актуальность тест. К настоящему прег-'г!!и разработан целый ргд устроПстп дяп оптаческс!! обработки («формации иа основе физических яэдениП в кристаллических структурах с различного роде анизотропией. В этих устройствах использовались в основной оптические явления, изменяющие то или иные свойства световых аолн, такие пак дифракция, интерфзренция, поляризация и т.п.
Совреиеншй уровень развития методов оптической обработки ші^орнаїрш позволяет создавать устройства, которые обладает сы-согота быстродействием, широкой полосой рабочих частот, поиехо-зар\щв!!Ностьи п т.д. Даяьиеійиа развитии этих вопросов, связанное с пргкенэнлем интегральной оптики и оптичгекмх интегральных схеи для обработки информации в водиоводнцх структурах, открывает качественно hoes?! этап в развитии оптоэлзктроники. Успехи в этоП области связана, как, правило, с тем обстоятельствен, что разрабатнзае:іне волноводниэ устройства решает недоступные тради-цнонзки іізтодєз задача и одиоврененно расииряот их возможности.
3 качестве устройств, которые наиболез удобно использовать дгя прзобрязоваїяя потоков информации типа "электрический сигнал - оптаческкП сигнал", наиболее приемлемым являится устрой--стга иа основе акустооптического взаимодействия. Практически во всех системах с применением акустоептических устройств для обработки информации используют акустооптичеекке модуляторы и дефлекторы, основанные на дифракции света на звуке. Большое внимание специалистов привлекла возможность осуществления с помощью этих устройств спектрального анализа широкополосткьпе радиочастотных сигналов в реальном ыасштвбе времени, а такла корреляции, свертки, импульсного сжатия, фильтрации радиочастотных сигналов, переключения оптических сигналов в волоконно-оптических ЛИНИЯХ CBR-
_ з -
зи и т.д.
Б настоящее время проводятся систематические исследования, посвященные анализу функциональных возможностей устройств на основе акустооптического эффекта с учетом реальных параметров, характеризующих взаимодействие света и звука. В данной работе изложена результаты исследований дифракции света в диффузных волноводах но основе ниобата лития в режимах Рамана-Ната и Брвг-га и ее применений для брэгговского полноводного модулятора. Изучены особенности акустооптического взаимодействия в кристаллах, когда интенсивность светового излучения достаточно велика, н помимо обычных дифракционных эффектов наблюдается еще и нелинейно-оптические эффекты, такие как преобразование частоты лазерного излучения и, в частности, генерация второй гармоники. Вопросы взаимодействия звука и мощного светового излучения в кристаллах является недостаточно изученными и не нашли полного отражения в литературе. Актуальной остается задача о генерации второй гармоники при наличии акустооптического взакхіодействия в нелинейные кристаллах для режима Рамана-Ната, а также режима Брэгга для неколлинеарного нелинейного взаимодействия световых волн. Решение гтих задач представляет несомненный интерес для разработки методов управления лазерным излучением с целью обработки информации.
Кроме этого, оказалось, что наличие периодической структуры показателей преломления в нелинейном кристалле позволяет управлять фазовым синхронизмом в процессе удвоения частоты лаззр-ного излучения и влиять таким образом на эффективность нелинейно-оптического преобразования частоты. Это открывает новые воз-нокности для создания устройств оптической обработки информации, использующих каналы с излучением не только на основной, но и на
удвоенной частоте.
Цель настоящей ря'оты состоит в ,іго;д-доаднии осогенностоР физических явление г оптических кристаллах п:'к лкустооптичегхом взаимодействии в оптических ролноводях, я том числе вуяимодеРст-вии звука и модного светового излучения, а та к-о разработки методов управления параметрами лазерного излучения тля целей оптической обработки информации.
Научная новизна. В диссертационное работе о'лада«іт новизной:
экспериментальные исследования зясисикости эффективности орэгговской дифракции от частоты при различиях глубинах проникновения акустических волн в подложку /ji/vrUj с различной апертурой ПАВ для разных толщин оптических волноводов;
теоретические исследование дифракции на объемно? акустической волне лазерного излучения и генерируемой им второй гармоники в нелинейном кристалле. Полученные чаг-иеимости интенсивности дифрагированного излучения на основной и удвоенной частотах от длины кристалла и модности ультразвука;
метод компенсации фазовой расстройки при генерации оптической гармоники за счет соответствующего выбора величины подводимой акустической мощности. Полученное соотнесение между фазовым рассогласованием и мощностью ультразвука при коллинеарном и не-коллинеарном нелинейном взаимодействии световых волн.
эффект бистабильного взаимодействия по цепи обратной связи акустооптического дефлектора; схеми бистабильного устройства, работающего при X = 1,06 мки, где в качестве обратной связи используется излучение на удвоенной частоте при нелинейное взаимодействии в кристалле.
Практическая значимость. Полученные в диссертации результаты углубляют представления о физике акустооптического взаимодействия в нелинейных кристаллах. Исследования процессог нели-
нейного преобразования частоты мощного лазерного излучения позволяют дать' рекомендации для увеличения эффективности этих процессов. Экспериментальные и теоретические результаты работы могут быть использованы также для разработки методов управления параметрами лазерного излучения для целей оптической обработки информации. На их основе могут быть реализованы схемы, использующие бистабильше состояния. Исследования дифракции света в диффузных волноводах при различных частотах ультразвука, апертурах волноводов и глубинах проникновения оптического излучения в подложку позволяют провести оптимизацию интегрально-оптических устройств.
Защищаемые положения. На эациту выносятся следующие положения:
-
Оптимизация параметров акустооптических устройств, работающих в режиме Брэгга в волноводах на основе У -среза ниобата лития.
-
Результаты исследования особенностей процессов преобразования частота лазерного излучения в нелинейных кристаллах при наличии акустооптического взаимодействия.
-
Новый ыетод компенсации фазового рассогласования при генерации второй и третьей оптических гармоник, заключающийся в том, что эффект компенсации фазового рассогласования наблюдается не за счет подстройки направлений волновых векторов, взаимодействующих волн в кристалле, а за счет изменения фазовых соотношений взаимодействующих волн, распространяющихся в среде с решеткой показателей преломления с заданным периодом и амплитудой.
-
Создание и изучение характеристик макетов бистабильных устройств, работающих на основе акустооптического и нелинейного эффектов.
Публикации. Результаты диссертационной работы изложены в - б-
пяти статьях, одной препринте, четырех тезисах докладов.
