Оценка параметров акустооптического фокусирующего устройства видимого излучения

Полный текст на elibrary.ru

Ссылка для цитирования:

Никитин П.А. Оценка параметров акустооптического фокусирующего устройства видимого излучения // Оптический журнал. 2025. Т. 92. № 9. С. 35–43. http://doi.org/10.17586/1023-5086-2025-92-09-35-43

Nikitin P.A. Parameter estimation of acousto-optical focusing device for visible radiation [in Russian] // Opticheskii Zhurnal. 2025. V. 92. № 9. P. 35–43. http://doi.org/10.17586/1023-5086-2025-92-09-35-43

Ссылка на англоязычную версию:

Аннотация:

Предмет исследования. Акустооптическое фокусирующее устройство, использующее линейно-частотно модулированную ультразвуковую волну. Цель исследования. Определение параметров акустооптического фокусирующего устройства для оценки вносимых им аберраций. Метод. Численное моделирование акустооптического взаимодействия в режиме малой эффективности дифракции. Основные результаты. Разработана модель, учитывающая длину акустооптического взаимодействия, а также дифракционные эффекты. Показано, что фокальное пятно представляет собой полосу с сильно асимметричной структурой, а волновой фронт в пятне имеет наклон около 4° относительно волнового фронта исходного пучка. Использование наклонного падения излучения на фокусирующее устройство уменьшает размер пятна примерно в 2 раза — до 17 мкм по уровню 84% функции концентрации энергии, а структура фокального пятна становится симметричной. Практическая значимость. Полученные результаты могут быть использованы при разработке адаптивных оптических систем.

Ключевые слова:

акустооптическое взаимодействие, линейная частотная модуляция, аберрация

Благодарность:

работа выполнена при финансовой поддержке Минобрнауки России в рамках государственного задания Научно-технологического центра уникального приборостроения РАН.

Коды OCIS: 050.1940, 070.1060, 170.7170, 260.3090

Список источников:

1. Kotov V.M. Broadband acousto-optic modulation of optical radiation // Acoustical Phys. 2019. V. 65. № 4. P. 369–373. https://doi.org/10.1134/S1063771019040080
2. Pang Y., Zhang K., Lang L. Review of acousto-optic spectral systems and applications // Frontiers in Phys. 2022. V. 10. P. 1102996. https://doi.org/10.3389/fphy.2022.1102996
3. Balakshy V., Voloshin A. Anisotropic acousto-optic interaction in tellurium crystal with acoustic walk-off // Appl. Opt. 2016. V. 55. № 17. P. 4542–4549. https://doi.org/10.1364/AO.55.004542
4. Антонов С.Н., Филатов А.Л. Акустооптическая дифракция в парателлурите на медленной акустической моде. Повышение эффективности дифракции расходящегося света // ЖТФ. 2018. Т. 88. № 6. С. 902–906. https://doi.org/10.21883/JTF.2018.06.46023.2323
Antonov S.N., Filatov A.L. Acousto-optic diffraction in paratellurite by a slow acoustic mode. Increase of diffraction efficiency of divergent light // Technical Phys. 2018. V. 63. № 6. P. 876–880. https://doi.org/10.21883/JTF.2018.06.46023.2323
5. Сударев А.А., Польщикова О.В., Зотов К.В. Оптическая система для эффективной перестраиваемой акустооптической фильтрации неполяризованного излучения суперконтинуума // Оптический журнал. 2024. Т. 91. № 7. С. 80–88. https://doi.org/10.17586/1023-5086-2024-91-07-80-88
Sudarev A.A., Polschikova O.V., Zotov K.V. Optical system for efficient tunable acousto-optic filtering of unpolarized supercontinuum radiation // J. Opt. Technol. 2024. V. 91. № 7. P. 485–489. https://doi.org/10.1364/JOT.91.000485
6. Szulzycki K., Savaryn V., Grulkowski I. Rapid acousto-optic focus tuning for improvement of imaging performance in confocal microscopy [Inavited] // Appl. Opt. 2018. V. 57. № 10. P. C14. https://doi.org/10.1364/AO.57.000C14
7. VanderLugt A., Bardos A.M. Design relationships for acousto-optic scanning systems // Appl. Opt. 1992. V. 31. № 20. P. 4058–4068. https://doi.org/10.1364/AO.31.004058
8. Reddy G.D., Saggau P. Fast three-dimensional laser scanning scheme using acousto-optic deflectors // J. Biomed. Opt. 2005. V. 10. № 6. P. 064038. https://doi.org/10.1117/1.2141504
9. Konstantinou G., Kirkby P.A., Evans G.J., et al. Dynamic wavefront shaping with an acousto-optic lens for laser scanning microscopy // Opt. Exp. 2016. V. 24. № 6. P. 6283–6299. https://doi.org/10.1364/OE.24.006283
10. Балакший В.И., Парыгин В.Н., Чирков Л.Е. Физические основы акустооптики. М.: Радио и связь, 1985. 279 с.
Balakshiy V.I., Parygin V.N., Chirkov L.E. Physical principles of acousto-optics [in Russian]. Moscow: "Radio i Svyaz" Publ., 1985. 279 p.
11. Дубнищев Ю.Н. Теория и преобразование сигналов в оптических системах. СПб.: Лань, 2011. 368 с.
Dubnischev Yu.N. Theory and transformation of signals in optical systems [in Russian]. St. Petersburg: Lan` Publ., 2011. 368 p.
12. Buitrago-Duque C., Garcia-Sucerquia J. Non-approximated Rayleigh–Sommerfeld diffraction integral: Advantages and disadvantages in the propagation of complex wave fields // Appl. Opt. 2019. V. 58. № 34. P. G11. https://doi.org/10.1364/AO.58.000G11
13. Sahu R., Chaudhary S., Khare K., et al. Angular lens // Opt. Exp. 2018. V. 26. № 7. P. 8709–8718. https://doi.org/10.1364/oe.26.008709
14. Блистанов А.А., Бондаренко В.С., Переломова Н.В. и др. Акустические кристаллы / Под ред. Шаскольской М.П. М.: Наука, 1982. 632 с.
Blistanov A.A., Bondarenko V.S., Perelomova N.V., et al. Acoustic crystals [in Russian] / Ed. Shaskolskaya M.P. Moscow: "Nauka" Publ., 1982. 632 p.
15. Mehrabkhani S., Schneider T. Is the Rayleigh–Sommerfeld diffraction always an exact reference for high speed diffraction algorithms? // Opt. Exp. 2017. V. 25. № 24. P. 30229–30240. https://doi.org/10.1364/OE.25.030229
16. Uchida N. Acoustic attenuation in TeO2 // Appl. Phys. 1972. V.43. №6. P.2915–2917. https://doi.org/10.1063/1.1661627
17. Rivera-Ortega U., Pico-Gonzalez B. Wavelength estimation by using the Airy disk from a diffraction pattern with didactic purposes // Phys. Education. 2015. V. 51. № 1. P. 015012. https://doi.org/10.1088/0031-9120/51/1/015012
18. Солдатенко А.В., Верхогляд А.Г., Завьялов П.С. и др. Разработка высокоразрешающего объектива для системы синтеза инфракрасных изображений // Оптический журнал. 2020. Т. 87. № 2. С. 44–49. https://doi.org/10.17586/1023-5086-2020-87-02-44-49
Soldatenko A.V., Verkhoglyad A.G., Zaviyalov P.S., et al. Development of a high-resolution objective for an IR image synthesis system // J. Opt. Technol. 2020. V. 87. № 2. P.100–104. https://doi.org/10.1364/JOT.87.000100
19. Дрыгин Д.А., Острун А.Б. Разработка алгоритма расчета концентрации энергии инфракрасных оптических систем с учетом влияния эффекта перетекания зарядов на матричном фотоприемном устройстве // Оптический журнал. 2020. Т. 87. № 9. С. 3–11. https://doi.org/10.17586/1023-5086-2020-87-09-03-11
Drygin D.A., Ostrun A.B. Development of an algorithm for calculating the energy concentration of infrared optical systems taking into account the charge flow effect in a photodetector array // J. Opt. Technol. 2020. V. 87. № 9. P. 506–512. https://doi.org/10.1364/JOT.87.000506
20. Сцепуро Н.Г., Ковалев М.С., Красин Г.К. и др. Измерение радиуса кривизны сферической поверхности на основе уравнения переноса интенсивности // Компьютерная оптика. 2022. Т. 46. № 6. С. 877–883. https://doi.org/10.18287/2412-6179-CO-1159
Stsepuro N.G., Kovalyov M.S., Krasin G.K., et al. Measurement of the radius of curvature of a spherical surface based on the transport-of-intensity equation // Computer Opt. 2022. V. 46. № 6. P. 877–883. https://doi.org/10.18287/2412-6179-CO-1159
21. 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
22. Batshev V., Machikhin A., Gorevoy A., et al. Spectral imaging experiments with various optical schemes based on the same AOTF // Materials. 2021. V. 14. № 11. P. 2984. https://doi.org/10.3390/ma14112984