Akusto-optik
Acousto- optics er en gren af fysik , der studerer interaktionen mellem optiske og lydbølger ( akusto -optisk interaktion), såvel som en gren af teknologi , inden for hvilken enheder, der anvender akusto-optisk interaktion (akusto-optiske enheder), udvikles og forskes i .
For at henvise til en bred vifte af fænomener forbundet med akusto-optisk interaktion, bruges det generelle udtryk "akusto-optisk effekt" nogle gange. I næsten enhver akusto-optisk enhed exciteres en akustisk bølge ved hjælp af en eller anden elektroakustisk transducer , oftest en piezoelektrisk . Således styres akusto-optiske enheder af elektriske signaler ( højfrekvent ), som genereres i de tilsvarende elektroniske styreenheder. Akusto-optik betragtes derfor som en gren af funktionel elektronik .
Grundlæggende akusto-optiske fænomener
- Diffraktion af lys ved ultralyd (akusto-optisk diffraktion).
- Brydning af lys på ultralyd (akusto-optisk brydning).
- Forstærkning af svage akustiske bølger såvel som deres generering under påvirkning af en kraftig optisk bølge ( fotoakustiske eller optoakustiske fænomener).
Følgelig kaldes den gren af fysik (akustik), der studerer excitationen af akustiske bølger under påvirkning af en optisk bølge, fotoakustik eller optoakustik.
- Under påvirkning af en kraftig bølge af ultralyd i en væske kan genereringen af en optisk bølge til gengæld observeres - den såkaldte sonoluminescens .
I snæver forstand forstås akusto-optiske fænomener kun som diffraktion og brydning af lys ved ultralyd. Det vigtigste fænomen, der bruges i moderne akusto-optiske enheder, er akusto-optisk diffraktion.
Anvendelser af akusto-optiske fænomener
Den akusto-optiske effekt er meget udbredt både i videnskabelig forskning og i tekniske apparater. Især kan den akustisk-optiske metode bruges til at visualisere akustiske felter og kontrollere kvaliteten af transparente materialer. Akusto-optiske filtre tillader fjern kemisk analyse af mediet. Derudover har akusto-optiske enheder vist sig at være ekstremt effektive til analyse af højfrekvente radiosignaler . Det vigtigste anvendelsesområde er optiske informationsbehandlingssystemer , herunder elementer af optiske kommunikationssystemer og optiske computere .
En række anvendelser af akusto-optiske enheder bliver mulige på grund af alsidigheden af den akusto-optiske effekt, som kan bruges til effektivt at manipulere alle parametrene for en optisk bølge. Således gør akusto-optiske enheder det muligt at styre intensiteten af laserstråling , positionen af den optiske stråle i rummet, polariseringen og fasen af den optiske bølge samt den spektrale sammensætning og rumlige struktur af optiske stråler.
Hovedklasserne af akusto-optiske enheder
- Modulatorer - giver dig mulighed for at kontrollere intensiteten af optisk stråling.
- Deflektorer - afbøjer den optiske stråle i en bestemt vinkel og scanner også strålen i rummet.
- Justerbare filtre :
- filtre af bølgelængder af optisk stråling, eller spektralfiltre - transmitterer kun optisk stråling i et bestemt område af bølgelængder, mens transmissionens "vindue" kan genopbygges;
- rumlige frekvensfiltre - kontrollerer den rumlige struktur af den optiske stråle (passer visse rumlige frekvenser af vinkelspektret af optisk stråling).
- Fejeanordninger - giver dig mulighed for at læse et optisk billede linje for linje og konvertere det ved hjælp af en enkelt-element fotodetektor til en sekvens af elektriske signaler.
- Analysatorer af elektriske signaler (radiosignaler):
- radiosignalspektrumanalysatorer ; _
- radiosignal fasemålere.
- Justerbare forsinkelsesanordninger - forsinker signalet i en vis tid, hvis varighed, i modsætning til solid-state akustoelelektroniske forsinkelseslinjer , let reguleres (af positionen af den optiske stråle).
- Kompressorer af radioimpulser - udfører kompression af elektriske impulser.
- Akusto-optiske processorer - udføre visse matematiske operationer på optiske og akustiske signaler. I særdeleshed:
- korrelatorer - beregne korrelationen af to signaler;
- konvolvere - udføre en matematisk operation af foldning af to signaler;
- matrix-vektor processorer - udføre lineære algebra operationer ;
- Akusto-optiske systemer med feedback :
- systemer til stabilisering af optiske og elektriske parametre (f.eks. systemer til stabilisering af intensiteten af en optisk stråle);
- elektron-akusto-optiske generatorer - selvoscillerende systemer, der indeholder en akusto-optisk enhed som det vigtigste ikke- lineære element ; gøre det muligt at opnå koordinerede selvsvingninger af elektriske, akustiske og optiske størrelser, herunder regulære og stokastiske oscillatoriske tilstande;
- bistabile og multistabile systemer - akusto-optiske systemer karakteriseret ved to eller flere stabile tilstande, mellem hvilke skift er muligt under en vis ekstern påvirkning; sådanne systemer kan betragtes som optiske analoger til elektroniske flip- flops .
Sektioner relateret til akusto-optik
Akusto-optik og optoakustik bør ikke forveksles. Det er separate discipliner.
Moderne akusto-optik er tæt forbundet ikke kun med dens "moder" sektioner af fysik - med akustik og optik , men også med krystalfysik (akusto-optisk interaktion i krystaller studeres aktivt ), såvel som med anvendte discipliner som optoelektronik og radiofysik .
Mens akustiske signaler konverteres til optiske signaler i akusto-optiske enheder ( og optiske signaler konverteres til akustiske signaler i fotoakustiske systemer), studeres systemer med gensidig konvertering af akustiske og elektriske signaler
i akustisk elektronik.
Et relateret område til akusto-optik er laservibrometri , som overvejer metoder til optisk sondering af oscillerende (vibrerende) legemer. Effekten af fotoelasticitet , som giver akusto-optisk diffraktion og brydning, ligger også til grund for den polarisations-optiske metode til at studere statiske deformationer af materialer.
Litteratur
- Mustel E. R. , Parygin V. N. Metoder til modulering og scanning af lys. — M .: Nauka, 1970.
- Damon R. , Maloney V. , McMahon D. Interaktion mellem lys og ultralyd: et fænomen og dets anvendelser // Fysisk akustik / red. Mason W. og Terson R. Trans. fra engelsk. - M . : Mir, 1974. - T. 7.
- Tucker J. , Rampton V. Hypersound in solid state physics / transl. fra engelsk. - M. , 1975.
- Bergman L. Ultralyd og dets anvendelse i videnskab og teknologi. — M .: Nauka, 1977.
- Rebrin Yu. K. Optisk strålekontrol i rummet. - M. , 1977.
- Magdich L. N. , Molchanov V. Ya. Akusto-optiske enheder og deres applikationer. - M. : Sov. radio, 1978.
- Kulakov SV Akusto-optiske enheder til spektral- og korrelationsanalyse af signaler. -L .: Nauka, 1978.
- Akusto-optiske metoder til informationsbehandling, lør. artikler / udg. Karbukova G. E. og Kulakova S. V. - L . : Nauka, 1978.
- Gulyaev Yu. V. , Proklov V. V., Shkerdin G. N. Diffraktion af lys ved lyd i faste stoffer // Uspekhi fizicheskikh nauk. - 1978. - T. 124 , no. 1 . - S. 61-111 .
- I. B. Yakovkin , D. V. Petrov Diffraktion af lys ved akustiske overfladebølger. - Novosibirsk: Nauka, 1979.
- Levin V. M. , Maev R. G. , Proklov V. V. Lys og lyd: interaktion i miljøet. - M. , 1981.
- Levin V. M. , Maev R. G. , Proklov V. V. Behandling af radiosignaler med akustoelelektroniske og akusto-optiske enheder. - M. , 1983.
- Balakshiy V. I. , Parygin V. N. , Chirkov L. E. Fysiske grundlag for akusto-optik. -M .: Radio og kommunikation, 1985.
- Yariv A. , Yukh P. Optiske bølger i krystaller / pr. fra engelsk. -M., 1987.
- Zadorin A. S. , Shandarov S. M. , Sharangovich S. N. Akustiske og akustooptiske egenskaber af enkeltkrystaller. - Tomsk: Tomsk-staten. universitet, 1987.
- Bondarenko V. S. , Zorenko V. P. , Chkalova V. V. Akusto-optiske lysmodulatorer. - M. , 1988.
- Oleg B. Gusev , Sergey V. Kulakov , B. P. Razzhivin , D. V. Tigin Optisk behandling af radiosignaler i realtid. - M . : Radio og kommunikation, 1989.
- Xu J. og Stroud R. Akusto-optiske enheder . - New York: Wiley, 1992. - ISBN 0-471-61638-9 .
- A. Korpel . Acousto-optics = Acousto-optics / oversat fra engelsk. E. R. Mustel . —M.: Mir, 1993. — 240 s. -800 eksemplarer. —ISBN 5-03-002598-7.
- Goutzoulis AP og Pape DR Design og fremstilling af akusto-optiske enheder. — New York: Marcel Dekker, 1994.
- J. Sapriel. Akusto-optik. - Wiley-Blackwell, 1979. - 126 s. — ISBN 0-47199700-5 .
- Akusto-optisk signalbehandling: teori og implementering / Norman J. Berg, John M. Pellegrino. — 2. udg. - NY: Marcel Dekker, 1995. - 600 s. — (Optisk teknik). - ISBN 0-8247-8925-3 .
- Khimenko VI, Tigin DV Statistisk akusto-optik og signalbehandling. - Sankt Petersborg. : Publishing House of St. Petersburg University, 1996. - ISBN 5-288-00929-5 .
- Parygin V. N., Balakshiy V. I. , Voloshinov V. B. Elektrooptik, akusto-optik og optisk informationsbehandling ved Institut for Fysik af Oscillations ved Moscow State University , - Radio Engineering and Electronics, 2001, bind 46, nr. 7, s. 775 -792.
- Zadorin AS Dynamik af akusto-optisk interaktion. - Tomsk: Tomsk-staten. universitet, 2004. - ISBN 5-94621-096-3 .
- V. Ya. Molchanov, Yu. I. Kitaev, A. I. Kolesnikov (og andre). Teori og praksis for moderne akusto-optik. — M. : MISiS, 2015. — 458 s. - 500 eksemplarer. - ISBN 978-5-87623-483-4 .
- Stor russisk encyklopædi . - M. : BRE, 2005. - T. 1. - ISBN 5-85270-329-X .
- "Acousto-optics" // Physical Encyclopedia / red. Prokhorova A. M .. - M . : " Soviet Encyclopedia " / " Great Russian Encyclopedia " , 1988. - T. 1. - ISBN 5-85270-034-7 .
- "Acousto-optics" // Elektronik: Encyclopedic Dictionary / Kap. udg. Kolesnikov V. G. - M . : " Soviet Encyclopedia ", 1991. - ISBN 5-85270-062-2 .
- Grachev S. V., Naumov K. P., Ushakov V. N., Byshevsky-Konopko O. A., Zhogun V. N., Mazur M. M., Pozhar V. E., Proklov V. V., Pustovoit V. I. , Tyablikov A. V. Akusto-optiske processorer. - M . : Radioteknik, 2012. - 192 s. - ISBN 978-5-88070-313-5 .
Links
Ordbøger og encyklopædier |
|
---|
I bibliografiske kataloger |
|
---|