ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Некоторые применения акустооптически.х взаимодействий из "Введение в физическую акустику " Типичная конфигурация жидкокристаллической ячейки, используемой в качестве акустооптических затворов и модуляторов —1 -5 овета [26—31], приведена на рис. 13.8. [c.352] Экспериментально этот эффект наблюдался в работе [30]. Кривые для интенсивностей постоянной и переменной составляющих света, прошедшего через слой жидкого кристалла и два скрещенных НИКОЛЯ, от амплитуды смещений пластины, полученные в этой работе, приведены на рис. 13.9. В отсутствие возбуждения и при очень малых колебаниях фотоприемник на выходе системы регистрировал слабую высокочастотную составляющую, связанную с шумами лазерного излучения. При превышении амплитудой смещений I некоторого значения (на частоте 296 Гц п=1.2 мкм) в прошедшем свете наблюдалась составляющая с удвоенной частотой модуляции, величина которой возрастала с ростом I. По достижении максимума спектральный состав переменной составляющей прошедшего света менялся, что можно было наблюдать по искажению профилей осциллограмм. Для постоянной составляющей наблюдалась во многом аналогичная картина. Таким образом, зависимости переменной (на двойной частоте) и постоянной составляющих света, прошедшего через ячейку, при достаточно больших оказываются существенно нелинейными и характеризуются резкими максимумами. Последующие исследования [31] показали, что наличие максимумов постоянной составляющей и составляющей с двойной частотой объясняется перекачкой энергии прошедшего света в гармоники с более высокими номерами. Этот факт, по-видимому, может представлять интерес с точки зрения создания нелинейных акустооптических устройств на жидких кристаллах. [c.353] Основная трудность, стоящая на пути использования жидких кристаллов в качестве индикаторов звука, состоит в больших временах установления звуковых изображений в известных образцах кристаллов (обычно они составляют несколько секунд). Это препятствует применениям жидких кристаллов для визуализации быстро изменяющихся акустических полей. То же самое можно сказать и относительно использования жидкокристаллических ячеек в качестве акустооптических модуляторов, поскольку максимальные частоты модуляции обратно пропорциональны временам релаксации. Существенный прогресс в этой области, очевидно, связан с поиском новых быстрорелаксирующих жидких кристаллов. Это, однако, не относится к области использования жидких кристаллов в качестве запоминающих устройств [32], где большие времена релаксации, наоборот, желательны. [c.354] На рис. 13.12 представлено геометрическое построение, поясняющее описанную выше специфическую интерференционную картину в воде [35]. На этом рисунке — поверхность стержня, соприкасающаяся с водой, ОВ=цх и 0А=С1%—расстояния, проходимые соответственно поперечными и продольными источниками вдоль 11 от точки О за время т, OP=OQ= л ( — расстояния от этой точки, проходимые возникающей волной в воде со скоростью звука в воде с . Нетрудно сделать вывод, что (/POQ= S VЛ=p (ММ является биссектрисой угла ВЫЛ). Из треугольников ANB и ММВ видно, что —Рг, откуда угол 0, под которым вследствие интерференции распространяется (по отношению к поверхности стержня 11 ) результирующий фронт в воде ММ, будет равен Э=90°—(Р - -Р )/2. Для условий эксперимента [33,34] с =3,8-Ю см/с, Сх=5,97-10 см/с, Сж=1,48-10 см/с. Это соответствует углу 0=71°25, что согласуется с результатом эксперимента, который дает 0=72°3о 3 . [c.356] Существует и множество других акустооптических методов визуализации звука, в частности методы, использующие оптическое сканирование и отражение белого света от жидких кристаллов ( 6). Подробнее об этом можно прочитать в обстоятельных обзорах [8, 36, 37]. [c.357] Сравнение (7.2) с выражением для поля предметной волны (7.1) показывает, что первый член в (7.2) соответствует действительному изображению предмета, а второй — мнимому. Угловое расхождение между двумя изображениями приблизительно равно 4(/С/й)х X sin 0/ os р. [c.359] Остановимся теперь вкратце на термооптической генерации акустических волн в твердом теле ). Основные особенности, отличающие этот случай, заключаются в том, что, кроме объемных продольных волн термооптический источник в твердом теле возбуждает объемные сдвиговые, а также поверхностные волны [49]. Возбуждение последних наиболее эффективно в том случае, когда характерный размер светового пучка близок к длине поверхностной волны. С увеличением ширины пучка эффективность возбуждения объемных сдвиговых и поверхностных волн резко падает и в объем излучаются в основном продольные волны, как и в случае жидкости. [c.362] Заметим, что облучение поверхности именно светом, очевидно, не принципиально, так как тепловое расширение может быть вызвано передачей энергии к среде от любых видов излучений и частиц — потоков электронов, протонов и т. п. Генерируемые при этом звуковые волны могут использоваться для регистрации частиц. В частности, большой интерес представляет возможность регистрации нейтрино с помощью системы акустических приемников, охватывающей протяженную акваторию Мирового океана — Международный проект ДЮМАНД. Связанные с этим исследования сейчас широко проводятся (см., например, [50, 511). [c.362] Большую практическую ценность представляет использование термооптическои генерации звука для исследования оптических спектров поглош,ения различных веществ. С этой целью исследуемое вещество обычно помещают в замкнутый объем, открытый для света,—фотоакустическую ячейку (рис. 13.17). Подвергая исследуемый объект воздействию амплитудно-модулированного светового излучения, перестраиваемого по несущей частоте, например, с помощью монохроматора, о спектрах поглощения можно судить по уровню колебаний микрофона, находящегося внутри замкнутого объема. Характерные размеры объема обычно много меньше длины волны возбуждаемого звука, поэтому место расположения микрофона не существенно. [c.363] Способность ультразвуковых волн отклонять световые пучки может быть использована и для обработки сигналов. Предложено много разновидностей предназначенных для этого устройств— акустооптических процессоров [5—7, 21, 56], которые способны осуществлять фильтрацию сигналов, в том числе их сжатие во времени, вычисление функций свертки и корреляции, анализ спектра и т. д. Следует, однако, отметить, что области применения акустооптических процессоров пока ограничены вследствие их недостаточной конкурентоспособности (по параметрам и технологичности) с существующими, например, акустоэлект-ронными устройствами. [c.365] С практической точки зрения акустоинжекционная люминесценция перспективна для создания различных оптоэлектронных и акустоэлектронных устройств. С научной стороны интересна собственно дефектная акустолюминесценция, с использованием которой можно по-новому изучать свойства точечных дефектов в кристаллах. [c.367] Вернуться к основной статье