Рамана — Ната дифракция

Размер зрачка фокусирующей системы 367 Размерная обработка материала 212 Рамана — Ната дифракция 128 Распространение ультразвука 291 [c.399]

Согласно теории Рамана и Ната [9], измерив угол дифракции б, можно найти длину звуковой волны и, следовательно, скорость звука. Соответствующее соотношение имеет вид [c.336]

Рис, 3. Схема дифракции Рамана — Ната. [c.678]

ДИФРАКЦИЯ РАМАНА — НАТА [c.380]

Пусть эта волна при z = О падает на тонкий слой среды, в которой распространяется звуковая волна. В режиме дифракции Рамана — Ната (Q < 1) длина взаимодействия L достаточно мала, так что такой периодически возмущенный слой (О < z < L) действует как фазовая решетка. Иными словами, при прохождении света через возмущенную область О < z < L происходит лишь модуляция фазы плоской волны. Таким образом, прошедшую волну можно записать в виде [c.382]

РИС. 10.1. Акустооптические модуляторы света, а — режим дифракции Рамана-Ната б — режим брэгговской дифракции. [c.394]

Особенное внимание в настоящей работе уделяется эффектам, уже нашедшим техническое применение или весьма перспективным для таких применений, а именно линейному эффекту Поккельса, квадратичному эффекту Керра, эффекту Франца — Келдыша, дифракции Брэгга и Рамана — Ната. Многие эффекты, имеющие мес-го в жидких кристаллах, так же как и магнитооптические, упоминаются здесь лишь для полноты картины — они описаны в других монографиях. По остальным эффектам даются лишь краткие характеристики наряду с оценками их вероятного использования. [c.196]

В общем случае свет, распространяющийся в среде, в которой присутствует ультразвуковая волна, испытывает дифракцию. Это обусловлено возникновением в звуковой волне упругих деформаций среды, приводящих к периодическому изменению ее показателя преломления п. Образующаяся структура эквивалентна дифракционной решетке с периодом, равным длине волны звука Л. Управляемое изменение амплитуды или частоты (длины) волны ультразвука соответственно изменяет характер процесса дифракции света на ультразвуке, создавая возможность управления амплитудой, фазой и направлением пучка света, проходящего через среду, в которой распространяется ультразвук. В зависимости от соотношения между длинами волн света X, звука Л и длиной их взаимодействия L различают два типа дифракции Рамана—Ната [c.221]

Рис. 7.9. Схема дифракции света на ультразвуке а — дифракция Рамана — Ната б — дифракция Брэгга

Рис. 13.2. Дифракция Рамана — Ната.

В области низких звуковых частот эффективная дифракция имеет место, когда свет падает нормально на звуковой пучок это т. н. дифракция Рамана — Ната, в результате к-рой энергия падающего излучения распределяется среди многих порядков дифракции. Как брэгговская дифракция, так и дифракция Рамана — Ната широко используются и в современной технике, и в различных физич. исследованиях. [c.33]

Акустооптические устройства обработки информации — процессоры. Акустооптич. приборы, рассмотренные выше, служат основой при создании различных функциональных устройств для обработки СВЧ сигналов (т. н. процессоров), к-рые в отличие от цифровых вычислительных машин позволяют обрабатывать информацию в реальном масштабе времени. Для выполнения такой обработки необходимо предварительное преобразование радиосигнала в звуковой. Параллельная обработка данных осуществляется путём одновременного считывания всей запасённой в звуковом импульсе информации при дифракции света на звуковом сигнале. Различают низкочастотные процессоры, использующие дифракцию Рамана — Ната и эффективные в области частот до 100 МГц, и высокочастотные брэгговские процессоры, работающие при / > 100 МГц. [c.36]

Если, например, в тело входит идеальная ударная волна, то вместе с ее фронтом через среду проходит и соответствующая область с измененным преломлением света, и на устройстве щелевой оптики обнаруживается просветление. Если в среду входит звуковая волна с большим числом колебаний, то возникает пространственная структура с изменяющимся коэффициентом преломления. Если звуковое поле имеет лишь малую протяженность в направлении лучей света (рис. 8.18), то звуковая волна действует как настоящая фазовая решетка, постоянная которой определяется длиной звуковой волны. Упомянутая пространственная структура влияет на фазу световой волны, и на элементах решетки (в точках экстремального значения давлений и коэффициента преломления) рассеянный свет усиливается по принципу Гюйгенса в определенных направлениях ( порядки дифракции ), а в промежутках между ними свет не отклоняется [307, 935]. Следовательно, свет отклоняется (подвергается дифракции) как на обычной (амплитудной) решетке, как показано на рис. 8.18. В этом случае говорят о дифракции Рамана — Ната. [c.181]

Дифракция Рамана—Ната и дифракция Брэгга [c.5]

Дифракция плоской световой волны. Режим Рамана—Ната [c.13]

В процессоре для фурье-разложения сигнала с использованием дифракции Рамана — Ната (рис. 3) монохроматпч. свет падает на АОЯ 1, в к-рой распространяется. звуковой сигнал, являющийся пространственным изображением электрич, сигнала S (t) на входе АОЯ. В результате в фокальной плоскости аа ЛИН.ЗЫ 2 возникает распределение интенсивности све- [c.49]

Акустооптическое взаимодействие можно использовать для создания различных модуляторов света. При этом можно реализовать как амплитудные модуляторы, так и преобразователи частоты. Такие модуляторы могут работать либо в режиме дифракции Рамана — Ната, либо в режиме брэгговской дифракции. Первый акусто-оптический модулятор [1, 2] работал в режиме Рамана — Ната на частотах ниже 10 МГц. Принцип действия такого модулятора иллюстрирует рис. 10.1. В соответствии с полученными в гл. 9 результатами амплитуда дифрагированной волны в первом порядке пропорциональна 7j (кЛпЬ), где кЛпЬ — индекс модуляции, кото- [c.393]

ЮЛ. Акустооппгические модуляторы Рамана — Наша, Длина взаимодействия L модулятора света, работающего в режиме дифракции Рамана — Ната, должна удовлетворять условию [c.434]

При больших значениях несущих частот, порядка 100 МГц и 6o.iee, п ПВМС легко реализуется условие дифракции Брэгга где / — толщина модулятора в направлении распространения света,- при выполнении обратного условия имеет место дифракция Рамана — Ната. По сравнению с ней брэгговская дифракция обеспечивает более широкую допустимую полосу рабочих частот Д/ и более высокую эффективность преобразования исходного электрического сигна.ш в световой. Эта эффективность возрастает с увеличением длины взаимодействия I оптической и [c.116]

Как следует из приведенных соотношений, использование режимов дифракции Рамана—Ната или Брэгга позволяет осуществить управление фазой, амплитудой и направлением световых пучков, воздействуя на них ультразвуковыми колебаниями среды. Акустооптические устройства могут быть созданы как на объемных, так и на поверхностных акустических волнах. Их основные характеристики будут кратко рассмотрены в 7.7. Здесь ограничимся указанием на то, что эффективность практически всех акус-тоаптических устройств пропорциональна критерию Мг, а энерго-лотребление об ратно пропорционально М2 [c.223]

Согласно феноменологическим расчетам, выполненным для случая воздействия на слой жидких кристаллов стоячих поверхностных акустических волн типа Гуляева — Блюштейна [27], дифрагированное поле при этом имеет несколько максимумов различной интенсивности, что напоминает дифракцию Рамана — Ната. Воздействие на нематический жидкий кристалл поверхностной волны рэлеевского типа анализировалось в работе [29] также с учетом только сдвиговых колебаний. Определялась так называемая средняя прозрачность , или средняя интенсивность прошедшего света (иормкрппаииая по отношению к падающему) для системы, состоя- [c.352]

Явление электрооптического эффекта в активных диэлектриках использовано в решеточных дифракционных дефлекторах. На поверхность волноводного слоя наносится гребенка из встречно-штыревых электродов, к Которым прикладывается управляющее напряжение, изменяющее значение показателя преломления волновода и тем самым создающее электрооптическую фазовую решетку. При выполнении условий фазового синхронизма в зависимости от параметров решетки встречно-штыревых электродов наблюдается дифракция в режиме Брэгга или Рамана — Ната (рис. 8.4, б). Эффективность дифракции на электроопти-ческой фазовой решетке определяется аналогично выражению (8.23). Интеграл перекрытия полей волноводной моды и электрического поля в электродной системе [7] [c.151]

Акустооптич. модулятор представляет собой АОЯ, в к-рую вводится амплитудно-модулированный звуковой сигнал. Падающий на АОЯ свет частично дифрагирует на звуке отклонённый луч принимается фотоприёмным устройством. В модуляторах используется как брэгговская дифракция, так и дифракция Рамана — Ната. Основные характеристики акустооптич. модулятора его эффективность т], полоса пропускания А/ и быстродействие т. Как быстр0де11ствие, так и максимальная ширина полосы определяются временем прохождения звука через апертуру светового луча [c.35]

Рис. 5. Зависпмость интенсивности света, отклонённого в различные порядки при дифракции Рамана — Ната от длины взаи-модействрш Ь или амплитуды деформации 8о в звуковой волне.

Применение акустооптич е с к о й дифракции. Д.с. на у. позволяет определять по изменению интенсивности света в дифракционных спектрах характеристики звукового поля (звуковое давление, интенсивность звука и т. п.), практически не возмуш ая поля. С помо-ш,ью Д.с. на у. измеряют поглош ение и скорость ультразвука в дхшпазоне частот от нескольких МГц до нескольких ГГц (в жидкостях) и до нескольких десятков ГГц (в твёрдых телах), модули упругости 2-го и 3-го порядков, упругооптич. и магнитоупругие свойства материалов. Возможность спектрального анализа звукового сигнала акустооптич. методами позволяет исследовать отклонение формы профиля звуковой волны от синусоидальной из-за нелинейных искажений (см. Нелинейные эффекты). Для низкочастотного звука такое отклонение связано с асимметрией в пнтенсив-ностях спектров положительных и отрицательных порядков при дифракции Рамана—Ната. В случае высокочастотного звука нелинейные эффекты проявляются в появлении дифракционных максимумов 2-го и более высоких порядков при брэгговской дифракции. Д. с. на у. применяется для модуляции и отклонения света, в различных устройствах акустооптики (в модуляторах света, дефлекторах, фильтрах). Широко используется Д. с. на у. при оптико-акустич. обработке сигналов, для приёма сигналов в УЗ-вых линиях задержки и др. [c.131]

Этот метод был описан в разделе 8.6 (рис. 8.18, дифракция Рамана — Ната). Вместо упоминавшегося там фотоэлемента для получения электрического сигнала отклоненный луч может быть также отброшен и на экран. В таком случае способ может быть использован для визуализации звуковых полей. При использовании импульсов неподвижное изображение может быть получено [1116] стробоскопическим освещением и синхронизацией с передатчиком. Изменением промежутка времени между звуковым п световым импульсами звуковой импульс может быть сделан видимым в различных местах своего иути. [c.296]

Оптическая томография применяется для визуализации акустического поля ультразвуковых излучателей 1101], которые широко используются в неразрушающей дефектоскопии и медицине. В даннсп работе различные проекции акустического поля получаются за счет вращения излучателя в плоскости верхней грани звуко-провода вокруг заданной оси. Зондирующий лазерный пучок света, ось которого перпендикулярна этой оси, испытывает дифракцию на исследуемом акустическом поле. Проекция акустического поля, как >1 Само поле, является комплексной функцией. Амплитуда проекции пропорциональна параметру Рамана—Ната, который в свою очередь определяется из интенсивности дифрагированною света. Поэтому в [101] предлагается амплитуду проекционных данных извлекать из распределения интенсивности света в изображении нулевого порядка дифракции. Однако фазу проекции акустическо- го псля получить из этих измерений нельзя. Для ее восстановления в работе используются различные итерационные алгоритмы типа -алгоритма Гершберга. После реконструкции фазы проекции про- [c.103]

Различают два вида (режима) дифракции, отличаю-ся разными дифракционными спектрами Рамана — а и Брэгга. Дифракция Рамана — Ната наблюдается [изких звуковых частотах и при не слишком большой 1е взаимодействия (глубине акустического поля). [c.5]

Физическая интерпретация этих двух различных ти-дифракции состоит в следующем. При неизменной ие волны света на низких звуковых частотах при ой длине взаимодействия (длине акустического [ба) направление распространения падающего света ри области взаимодействия остается прямолинейным 1тическая неоднородность среды, связанная с изме-1ем показателя преломления, влияет только на фазу а, прошедшего через акустический столб. Для света 3 акустической волны в этом случае сводится к соз- ю движущейся со скоростью звука фазовой решет- периодом, равным периоду звуковой волны. Такая ация соответствует дифракции Рамана — Ната. ракция света в режиме Рамана — Ната происходит законам дифракции на обычной фазовой решетке, и 1Но этим объясняется наличие симметричных экви- антио расположенных дифракционных максимумов, готы света в дифракционных максимумах сдвинуты асио эффекту Допплера вследствие движения фазо-решетки. [c.7]

Последнее условие означает, что падающи углом Брэгга световой пучок пересекает две или соседних плоскости с максимальной (минима, плотностью. Максимальное и минимальное значен раметра Q, определяемые (1.2) и (1.3), в послед изложении примем соответственпо за верхний дифракции Рамана — Ната и нижний предел диф] Брэгга. Область, соответствующую значениям О, <4я, будем считать промежуточной между этими ми дифракции. [c.8]

Уменьщение длины преобразователя расширяет диаграмму направленности звука и соответственно полосу рабочих частот, но одновременно переводит режим работы дефлектора от режима Брэгга к режиму Рамана— Ната. В промежуточном случае между дифракцией Брэгга и дифракцией Рамана — Ната на полосу дефлектора накладывается дополнительное ограничение — она не может быть более 1 октавы. В противном случае область сканирования 1-м дифракционным порядком (брэгговским) перекроется областью сканирования 2-м порядком. Наконец, из рассмотрения следует исключить ту область частот, в которой в высшие порядки дифрагирует значительная часть падающего света. [c.52]

Если < 1, то имеет место дифракция Рамана — Ната, отличающаяся малой эффективностью, т. е. малым отиошеиием интенсивности дифракционного пучка Л. к интенсивности входного луча Если > 4т, то происходит дифракция Брэгга, при которой эффективность может достигать 1(Ю<7о. При зиачеиии от 1 до 4т существует переходная область. [c.439]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...