ITMO
en/ en

ISSN: 1023-5086

en/

ISSN: 1023-5086

Научно-технический

Оптический журнал

Полнотекстовый перевод журнала на английский язык издаётся Optica Publishing Group под названием “Journal of Optical Technology“

Подача статьи Подать статью
Больше информации Назад

DOI: 10.17586/1023-5086-2023-90-11-17-28

УДК: 535.42, 534.23

Квазиколлинеарная акустооптическая дифракция в двуосном кристалле Tl3PSe4

Купрейчик М.И., Балакший В.И., Пожар В.Э.

Полный текст на elibrary.ru

Публикация в Journal of Optical Technology

Ссылка для цитирования:

Купрейчик М.И., Балакший В.И., Пожар В.Э. Квазиколлинеарная акустооптическая дифракция в двуосном кристалле Tl3PSe4 // Оптический журнал. 2023. Т. 90. № 11. С. 17–28. http://doi.org/10.17586/1023-5086-2023-90-11-17-28

 

Kupreychik M.I., Balakshy V.I., Pozhar V.E. Quasi-collinear acousto-optic diffraction in a biaxial crystal of Tl3PSe4 [in Russian] // Opticheskii Zhurnal. 2023. V. 90. № 11. P. 17–28. http://doi.org/10.17586/1023-5086-2023-90-11-17-28

Ссылка на англоязычную версию:

M. I. Kupreychik, V. I. Balakshy, and V. E. Pozhar, "Quasi-collinear acousto-optic diffraction in a biaxial crystal of Tl3PSe4," Journal of Optical Technology. 90 (11), 646-653 (2024).  https://doi.org/10.1364/JOT.90.000646

Аннотация:

Предмет исследования. Характеристики квазиколлинеарной геометрии акустооптической дифракции в двуосном кристалле Tl3PSe4. Цель работы. Получение характеристик кристалла Tl3PSe4, которые показывают возможность и перспективность создания перестраиваемых квазиколлинеарных акустооптических фильтров инфракрасного диапазона спектра. Метод. Анализ квазиколлинеарной акустооптической дифракции в кристалле Tl3PSe4 проведен на основе метода связанных волн в сочетании с методами фурье-оптики. Для расчета фазовых и групповых скоростей, а также компонент тензоров дифракции взаимодействующих оптических и ультразвукового пучков использован ковариантный подход. Параметры квазиколлинеарных акустооптических фильтров оценивались по известным формулам, обобщенным на случай акустооптического рассеяния в оптически двуосной среде. Основные результаты. Рассчитаны параметры анизотропии используемой в предлагаемых акустооптических фильтрах сдвиговой акустической моды, распространяющейся в различных направлениях плоскости YZ. Для широкого диапазона срезов данной плоскости определена необходимая для практической реализации режима квазиколлинеарного взаимодействия взаимная ориентация звуковой и оптической граней акустооптической ячейки. Проведены оценки основных характеристик квазиколлинеарных акустооптических фильтров на кристалле Tl3PSe4. Исследовано влияние расходимости падающего оптического пучка на форму и ширину функции их пропускания. Выявлены наиболее оптимальные варианты фильтров с точки зрения спектрального разрешения и потребляемой мощности. Установлено, что данные акустооптические фильтры заметно превосходят существующие аналоги по угловой апертуре и энергетической эффективности. Практическая значимость. Предлагаемые в работе варианты акустооптических фильтров могут быть использованы для решения задач спектрального анализа в диапазоне длин волн от 2 до 8 мкм, не требующих от акустооптического прибора слишком высокого спектрального разрешения.

Ключевые слова:

акустооптика, двуосные кристаллы, акустическая анизотропия, квазиколлинеарное взаимодействие, перестраиваемые акустооптические фильтры, некритичный фазовый синхронизм, спектральное разрешение

Благодарность:
работа выполнена при финансовой поддержке гранта Российского научного фонда № 19-19-00606П

Коды OCIS: 230.1040, 160.1050, 070.4790

Список источников:
  1. Korablev O.I., Belyaev D.A., Dobrolenskiy Yu.S., et al. Acousto-optic tunable filter spectrometers in space missions // Appl. Opt. 2018. V. 57. № 10. P. C103–C119. https://doi.org/10.1364/AO.57.00C103
  2. Yushkov K.B., Champagne J., Kastelik J.-C., et al. AOTF-based hyperspectral imaging phase microscopy // Biomed. Opt. Exp. 2020. V. 11. № 12. P. 7053–7061. https://doi.org/10.1364/BOE.406155
  3. Harris S.E., Wallace R.W. Acousto-optic tunable filter // JOSA. 1969. V. 59. № 6. P. 744–747. https://doi.org/10.1364/JOSA.59.000744
  4. Voloshinov V.B. Close to collinear acousto-optical interaction in paratellurite // Opt. Eng. 1992. V. 31. № 10. P. 2089–2094. https://doi.org/10.1117/12.58877
  5. Molchanov V.Ya., Chizhikov S.I., Makarov O.Yu., et al. Adaptive acousto-optic technique for femtosecond laser pulse shaping // Appl. Opt. 2009. V. 48. № 7. P. C118–C124. https://doi.org/10.1364/AO.48.00C118
  6. Sapriel J., Charissoux D., Voloshinov V., et al. Tunable acousto-optic filters and equalizers for WDM applications // J. Lightw. Technol. 2002. V. 20. № 5 P. 892–899. https://doi.org/10.1109/JLT.2002.1007946
  7. Молчанов В.Я., Волошинов В.Б., Макаров О.Ю. Квазиколлинеарные перестраиваемые акустооптические фильтры на основе кристалла парателлурита для систем спектрального уплотнения и селекции каналов // Квант. электрон. 2009. Т. 39. № 4. С. 353–360. https://doi.org/10.1070/QE2009v039n04ABEH013970

       Molchanov V.Ya., Voloshinov V.B., Makarov O.Yu. Quasi-collinear tunable acousto-optic paratellurite crystal filters for wavelength division multiplexing and optical channel selection // Quant. Electron. 2009. V. 39. № 4. P. 353–360. https://doi.org/10.1070/QE2009v039n04ABEH013970

  1. Maksimenka R., Tournois P. Mid-infrared high-frequency high-resolution reflective acousto-optic filters in mercury halides // Opt. Commun. 2012. V. 285. № 5. P. 715–719. https://doi.org/10.1016/j.optcom.2011.10.078
  2. Krauz L., Pata P., Bednar J., et al. Quasi-collinear IR AOTF based on mercurous halide single crystals for spatio-spectral hyperspectral imagining // Opt. Exp. 2021. V. 29. № 9. P. 12813–12832. https://doi.org/10.1364/OE.420571
  3. Gorevoy A., Machikhin A., Martynov G., et al. Computational technique for field-of-view expansion in AOTF-based imagers // Opt. Lett. 2022. V. 47. № 3. P. 585–588. https://doi.org/10.1364/OL.438374
  4. Gottlieb M.S., Singh N.B., Hopkins R.H., et al. Noncollinear acousto-optic tunable filter: thallium phosphorus selenide system // Opt. Eng. 1994. V. 33. № 8. P. 2503–2508. https://doi.org/10.1117/12.176513
  5. Isaacs T.J., Gottlieb M., Feichtner J.D. Optoacoustic properties of thallium phosphorous selenide, Tl3PSe4 // Appl. Phys. Lett. 1974. V. 24. № 3. P. 107–109. https://doi.org/10.1063/1.1655113
  6. Gottlieb M., Isaacs T.J., Feichtner J.D., et al. Acousto-optic properties of some chalcogenide crystals // J. Appl. Phys. 1974. V. 45. № 12. P. 5145–5151. https://doi.org/10.1063/1.1663207
  7. Mytsyk B., Kryvyy T., Demyanyshyn N., et al. Piezo-, elasto- and acousto-optic properties of Tl3AsS4 crystals // Appl. Opt. 2018. V. 57. № 14. P. 3796–3801. https://doi.org/10.1364/AO.57.003796
  8. Martynyuk-Lototska I., Roman I., Gomonnai O., et al. Acoustic and elastic anisotropies of acousto-optic Tl3PSe4 crystals // Acta Acustica United with Acustica. 2018. V. 104. № 6. P. 956–962. https://doi.org/10.3813/AAA.919261
  9. Mantsevich S.N., Molchanov V.Y., Yushkov K.B., et al. Acoustic field structure simulation in quasi-collinear acousto-optic cells with ultrasound beam reflection // Ultrasonics. 2017. V. 78. P. 175–184. https://doi.org/10.1016/j.ultras.2017.03.018
  10. Yushkov K.B., Naumenko N.F. Optical beam diffraction tensor in birefringent crystals // J. Opt. 2021. V. 23. № 9. P. 09560201–09560208. https://doi.org/10.1088/2040-8986/ac15e7
  11. Mantsevich S.N., Yushkov K.B. Optimization of piezotransducer dimensions for quasicollinear paratellurite AOTF // Ultrasonics. 2021. V. 112. P. 10633501–10633508. https://doi.org/10.1016/j.ultras.2020.106335
  12. Kusters J.A., Wilson D.A., Hammond D.L. Optimum crystal orientation for acoustically tuned optical filters // JOSA. 1974. V. 64. № 4. P. 434–440. https://doi.org/10.1364/JOSA.64.000434
  13. Qin C.S., Huang G.C., Chan K.T., et al. Low drive power, sidelobe free acousto-optic tunable filters/switches // Electron. Lett. 1995. V. 31. № 15. P. 1237–1238. https://doi.org/10.1049/el:19950829