Об измерении спектрального распределения оптического излучения акустооптическими спектрометрами

В.И. Пустовойт

Научно-технологический центр уникального приборостроения РАН, Москва
ФГУП «ВНИИФТРИ», Менделеево, Московская обл.
vladpustovoit@gmail.com

«Альманах современной метрологии» № 4 (16) 2018, стр. 15–32

Статья в полном объеме (PDF)

УДК 535.015

Предложен новый метод спектральных измерений входящего оптического излучения на основе коллинеарных акустооптических фильтров, основанный на последовательной дифракции падающего поляризованного оптического излучения на двух звуковых пакетах одинаковой частоты и с одинаковыми начальными фазами. Построена теория дифракции оптического излучения на двух последовательных пакетах звуковых волн, распространяющихся в кристалле, и найдена инструментальная функция АО спектрометра. Показано, что инструментальная функция такого акустооптического спектрометра становится зависящей от времени, причём частота этой зависимости, в свою очередь, зависит от интенсивности звуковой волны, от отстройки от условий синхронизма и других оптических и акустических свойств кристаллической среды. Измерение временной зависимости фототока позволяет определить спектральный состав подающего оптического излучения с большей точностью, поскольку шумы при таком методе измерений вносят меньший вклад в величину фототока. Найдена в явном виде зависимость измеряемого фототока от частоты для многократной последовательности звуковых пакетов, и показано, что измерение частотных зависимостей фототока позволяет определить не только спектральный состав падающего оптического излучения, но и некоторые свойства фотоприёмника.

Ключевые слова: акустооптика, дифракция света на звуке, методы спектральных измерений, методы модуляции светового излучения.

Цитируемая литература

1. Chang I.C. Tunable acousto-optic filtering: an overview. Proc SPIE. Device development (instrumentation) applications. 1976. V. 90. P. 12–22.

2. Korpel А. Acousto-Optics. 2nd Edition. New York: Marcel Dekker Inc., 1997.

3. Pustovoit V.I. Special cases of light collinear diffraction on sound waves in crystals // Optical Memory and Neural Networks (Information optics). 2004. V. 13. № 2. P. 4–22.

4. Design and fabrication of acousto-optics devices / edited by Akis P. Goutzoulis, Dennis R. Pape; editor of Russian contribution S.V. Kulakov. New York: Marcel Dekker Inc., 1994.

5. Joshi J.C. Acousto-optic Devices and Their Defence Applications, Defence Research & Development Organisation, Ministry of Defence (India). DRDO monograph series. 2007.

6. Афанасьев А.М, Пустовойт В.И. О дифракции волн на периодической структуре с произвольным пространственным изменением свойств среды // Доклады РАН. 2003. Т. 292. № 3. С. 332–335; Afanas’ev A.M., Pustovoit V.I. Wave Diffraction on a Periodic Structure with an Arbitrary Spatial Variation of the Medium’s Properties // Doklady Physics 48. 2003. P. 501–504.

7. Афанасьев А.М., Гуляев Ю.В., Пустовойт В.И. Деструктивная макроинтерференция как метод повышения спектрального разрешения дифракционных фильтров // Радиотехника и Электроника. 2004. Т. 49. № 12. С. 1526–1531; Afanas’ev A.M., Gulyaev Yu.V., Pustovoit V.I. An Increase
in the Spectral Resolution of Diffraction Filters Due to Destructive Interference // Journal of Communications Technology and Electronics. 2004. 49. P. 1526–1531.

8. Kravchenko V.F., Pustovoit V.I. On the diffraction of waves on an apodized periodic structure // Doklady Physics. 2003. V. 391. № 6. P. 749–753.

9. Абрамов А.Ю., Мазур М.М. и др. Функциональное акустооптическое управление спектром излучения лазера на красителях // Прикладная спектроскопия. 1990. Т. 52. № 5. С. 842–845.

10. Жогун В.Н., Пустовойт В.И., Тябликов А.В. Разработка на основе АО спектрометра метода эталонирования качества процессов размерного травления // Электронная техника. Сер. 3. Микроэлектроника. 1990. Вып. 2. С. 136.

11. Визен Ф.Л. и др. Контроль методом акустооптической спектрометрии равномерности и селективности плазмохимического травления (ПХТ) кремниевых структур // Микроэлектроника. 1991. Т. 20. № 1. С. 49–54.

12. Chang I.S., Katzka H., Jakob J., Estrin S. Programmable acousto-optic filter // IEEE Ultrasonic Symp. Proc. New Orleans (Lu), 1979. P. 40.

13. Пустовойт В.И., Тимошенко В.В. Акустооптический фильтр с управляемой полосой пропускания // Радиотехника и электроника. 1998. Т. 43. № 4. С. 461–468.

14. Пустовойт В.И. Theory of acousto-optical filter with controlled bandwidth // Физические основы приборостроения. 2018 (в печати).

15. Mazur M.M., Mazur L.I., Pustovoit V.I., Suddenok Yu.A., Shorin V.N. High-speed two-crystal acousto-optic monochromator // JTF. 2017. V. 87. Issue 9. P. 1399–1402.

16. Windels F.W., Pustovoit V.I., Leroy O. Collinear acоusto-optic diffraction using two nearly sound frequencies // Ultrasounics. 2000. V. 38. P. 586–589.

17. Petrov N.I., Pustovoit V.I. Acoustooptical resonator with ultra-narrow band-width // Laser Physics Letters. 2017. V. 14. 115702.

18. Пустовойт В.И. Избранные труды. М.: Наука, 2014. С. 612–615.

19. Молчанов В.Я. и др. Теория и практика современной акустооптики. МИСиС, 2015.

20. Yariv A., Yeh P. Optical Waves in Crystals. Wiley, 1984.

21. Свешников А.Г., Тихонов А.Н. Теория функций комплексной переменной. 5-е изд. М.: Наука, Физматлит, 1999. С. 319.

Статья в Научной электронной библиотеке eLIBRARY.
Оформить подписку и купить печатные номера журнала у издателя.