14.2. АКУСТООПТИЧЕСКАЯ ДИФРАКЦИЯ БРЭГГА В АНИЗОТРОПНЫХ КРИСТАЛЛАХ

Анизотропные среды позволяют использовать зависимость коэффициента преломления от направления оптических волновых векторов для изменения (снижения) частоты управляющего акустооптического луча. Зависимость акустической частоты от направления распространения оптических волн можно видеть из векторных диаграмм АО взаимодействия, показанных на сечениях поверхностей оптических волновых векторов. Для простоты будем рассматривать АО дифракцию в одноосных кристаллах.

14.2.1. ДИФРАКЦИЯ В ПЛОСКОСТИ, ПЕРПЕНДИКУЛЯРНОЙ ОПТИЧЕСКОЙ ОСИ КРИСТАЛЛА

На рис. 14.4 показано перпендикулярное оптической оси сечение поверхности волновых векторов для оптически положительного кристалла (начальная волна имеет обыкновенную поляризацию). Обозначим - волновой вектор начальной оптической волны и - волновой вектор дифрагированной волны.

Из рис. 14.4 следует, что величина акустического волнового вектора К меняется в зависимости от направления волнового вектора

Рис. 14.4. Дифракция в плоскости, перпендикулярной оптической оси в оптически положительном кристалле: а - векторная диаграмма - волновые векторы начальной и дифрагированной оптических волн соответственно; К - волновой вектор звуковых волн); б - связь между направлениями волновых векторов начальной и дифрагированной волн и акустической частотой - угол между волновыми векторами и кристаллофизической осью - углы дифракции); - для начальной волны; - для дифрагированной волны)

Дифракция может осуществляться только в определенном диапазоне акустических частот который задается интервалом между минимальной и максимальной Кхпах величинами акустических волновых векторов. Эти величины можно определить из условий

где - главные показатели преломления для обыкновенной и необыкновенной волн соответственно;

- углы между одной из кристаллофизических осей (ось абсцисс на рис. 14.4, а) и направлениями волновых векторов начальной и дифрагированной соответственно; V - скорость звука.

Частота для экстремального угла определяется условием

или

откуда следует, что

Связь угла падения , начальной волны и угла дифракции в зависимости от акустической частоты изменении от до для оптически положительного кристалла показана на рис. (Аналогичные зависимости для оптически отрицательного кристалла показаны на рис. 14.5, б).

Используя (14.7, 14.8), можно получить выражения для углов падения и углов дифракции для промежуточных значений акустических частот (или длин акустических волн )

Рис. 14.5. Дифракция в плоскости, перпендикулярной оптической оси в оптически отрицательном кристалле (обозначения те же, что и на рис. 14.4): а - векторная диаграмма; б - связь между направлениями волновых векторов начальной и дифрагированной волн и акустической частотой

Полоса частот, в которой возможен синхронизм для дифракции Брэгга, расширяется вблизи точки экстремума на кривой так как вблизи экстремума величина менее критична к изменению углов дифракции. Следовательно, область экстремума наиболее выгодна для создания АО дефлекторов.