Моделирование работы акустооптического дефлектора терагерцевого излучения, использующего секционированный излучатель ультразвука

Полный текст на elibrary.ru

Публикация в Journal of Optical Technology

Ссылка для цитирования:

Никитин П.А. Моделирование работы акустооптического дефлектора терагерцевого излучения, использующего секционированный излучатель ультразвука // Оптический журнал. 2023. Т. 90. № 2. С. 59–67. http:doi.org/10.17586/1023-5086-2023-90-02-59-67

Nikitin P.A. Simulation of the acousto-optic deflector of terahertz radiation using a sectioned ultrasound transducer [in Russian] // Opticheskii Zhurnal. 2023. V. 90. № 2. P. 59–67. http:doi.org/10.17586/1023-5086-2023-90-02-59-67

Ссылка на англоязычную версию:

P. A. Nikitin, "Simulation of an acousto-optic deflector of terahertz radiation based on a sectioned ultrasound transducer," Journal of Optical Technology. 90(2), 88-92 (2023). https://doi.org/10.1364/JOT.90.000088

Аннотация:

Предмет исследования. В данной работе теоретически исследованы особенности акустооптической дифракции терагерцевого излучения на ультразвуковом поле с периодической неоднородностью. Цель исследования. Выявление оптимальных параметров для реализации эффективного дефлектора терагерцевого излучения. Метод. Для повышения энергоэффективности дефлектора в качестве среды взаимодействия был выбран сжиженный элегаз, а для увеличения числа разрешённых световых пятен предложено использовать секционированный фазированный излучатель ультразвука. Основные результаты. Показаны особенности акустического поля, созданного таким излучателем. Выведены аналитические соотношения для основных параметров акустооптического дефлектора. Практическая значимость. Продемонстрирована возможность пятикратного увеличения числа разрешённых пятен по сравнению с акустооптическим дефлектором, в котором используется односекционный излучатель той же длины.

Ключевые слова:

акустооптическое взаимодействие, дифракция, терагерцевое излучение, сжиженный инертный газ, акустическое поле

Коды OCIS: 050.1940, 070.1060, 170.7170, 260.3090

Список источников:

1. Sarieddeen H., Alouini M.-S., Al-Naffouri T.Y. An overview of signal processing techniques for terahertz communications // Proceedings of the IEEE. 2021. V. 109. № 10. P. 1628–1665. https:doi.org/10.1109/JPROC.2021.3100811

2. Monnai Y., Altmann K., Jansen C., Hillmer H., Koch M., Shinoda H. Terahertz beam steering and variable focusing using programmable diffraction gratings // Opt. Expr. 2013. V. 21. № 2. P. 2347–2354. https:doi.org/10.1364/OE.21.002347

3. Hashemi M.R.M., Yang S.H., Wang T.Y., Sepulveda N., Jarrahi M. Electronically-controlled beam-steering through vanadium dioxide metasurfaces // Sci. Rep. 2016. V. 6. Art. n. 35439. https:doi.org/10.1038/srep35439

4. Tamagnone M., Capdevila S., Lombardo A., Wu J., Centeno A., Zurutuza A., Ionescu A.M., Ferrari A.C., Mosig J.R. Graphene reflectarray metasurface for terahertz beam steering and phase modulation. 2018. arXiv:1806.02202.

5. Yushkov K.B., Anikin S.P., Chizhikov S.I., Esipov V.F., Kolesnikov A.I., Makarov O.Yu., Potanin S.A., Tatarnikov A.M. Recent advances in acousto-optic instrumentation for astronomy // Acta Physica Polonica. 2015. V. 127. № 1. P. 81–83. http://dx.doi.org/10.12693/APhysPolA.127.81

6. Son J.-H., Oh S.J., Cheon H. Potential clinical applications of terahertz radiation // Journal of Applied Physics. 2019. V. 125. № 19. Art. n. 190901. https:doi.org/10.1063/1.5080205

7. Pozhar V.I., Machikhin A.S., Gaponov M.I., Shirokov S.v., Mazur M.M., Sheryshev A.E. Hyper-spectrometer based on an acousto-optic tunable filters for UAVS // Light and Engineering. 2019. V. 27. № 3. P. 99–104. http://dx.doi.org/10.33383/2018-029

8. Pichugina Y.V., Garnov S.V., Bulkin Y.N. 2D scanning system of the acousto-optical deflector with high diffraction efficiency // J. Phys.: Conf. Ser. 2021. V. 2091. Art. n. 012013. https:doi.org/10.1088/1742-6596/2091/1/012013

9. Durr W. Acousto-optic interaction in gases and liquid bases in the far infrared // International Journal of Infrared and Millimeter Waves. 1986. V. 7. № 10. P. 1537–1558. https:doi.org/10.1007/BF01010756

10. Nikitin P.A., Gerasimov V.V. Optimal design of an ultrasound transducer for efficient acousto-optic modulation of terahertz radiation // Materials. 2022. V. 15. № 3. Art. n. 1203. https:doi.org/10.3390/ma15031203

11. Antonov S.N., Filatov A.L. Acousto-optic diffraction in paratellurite by a slow acoustic mode. Increase of diffraction efficiency of divergent light // Technical Physics. 2018. V. 63. № 6. P. 876–880. https:doi.org/10.1134/S106378421806004X

12. Aboujeib J., Perennou A., Quintard V., Bihan J.L. Planar phased-array transducers associated with specific electronic command for acousto-optic deflectors // J. of Opt. A: Pure and Appl. Opt. 2007. V. 9. № 5. P. 463–469. https:doi.org/10.1088/1464-4258/9/5/007

13. Balakshy V., Kupreychik M., Mantsevich S., Molchanov V. Acousto-optic cells with phased-array transducers and their application in systems of optical information processing // Materials. 2021. V. 14. № 2. Art. n. 451. https:doi.org/10.3390/ma14020451

14. Gordon E.I. A review of acoustooptical deflection and modulation devices // Proc. of the IEEE. 1966. V. 54. № 10. P. 1391–1401. https:doi.org/10.1364/AO.5.001629 15. Reddy G.D., Saggau P. Fast three-dimensional laser scanning scheme using acousto-optic deflectors // J. of Biomedical Opt. 2005. V. 10. № 6. Art. n. 064038. https:doi.org/10.1117/1.2141504