20.Акустооптические устройства (аоу). Назначение, принципы действия особенности конструктивной реализации аоу.

Акустоо́птика — раздел физики, изучающий взаимодействие оптических и акустических волн (акустооптическое взаимодействие), а также раздел техники, в рамках которого разрабатываются и исследуются приборы, использующие акустооптическое взаимодействие (акустооптические приборы).

Для обозначения широкого круга явлений, связанных с акустооптическим взаимодействием, иногда используют общий термин «акустооптический эффект». Практически в любом акустооптическом устройстве акустическая волна возбуждается с помощью того или иного электроакустического преобразователя, чаще всего пьезоэлектрического. Таким образом, акустооптические приборы управляются с помощью электрических сигналов (высокой частоты), которые вырабатываются в соответствующих электронных блоках управления. Акустооптику в связи с этим считают ветвью функциональной электроники.

Основные классы акустооптических приборов:

Модуляторы — позволяют управлять интенсивностью оптического излучения.

Дефлекторы — отклоняют оптический луч на определенный угол, а также осуществляют сканирование луча в пространстве.

Перестраиваемые фильтры:

фильтры длин волн оптического излучения, или спектральные фильтры, — пропускают оптическое излучение только в определенном интервале длин волн, при этом «окно» пропускания может перестраиваться;

фильтры пространственных частот — управляют пространственной структурой оптического пучка (пропускают определенные пространственные частоты углового спектра оптического излучения).

Развёртывающие устройства — позволяют считывать оптическое изображение построчно и преобразовывать его с помощью одноэлементного фотоприемника в последовательность электрических сигналов.

Анализаторы электрических сигналов (радиосигналов):

анализаторы спектра радиосигналов;

измерители фазы радиосигналов.

Устройства регулируемой задержки — задерживают сигнал на определенное время, длительность которого, в отличие от твердотельных акустоэлектронных линий задержки, легко регулируется (положением оптического луча).

Компрессоры радиоимпульсов — осуществляют сжатие электрических импульсов.

Акустооптические процессоры — осуществляют те или иные математические операции над оптическими и акустическими сигналами. В частности:

корреляторы — вычисляют корреляцию двух сигналов;

конвольверы — выполняют математическую операцию свёртки двух сигналов;

матрично-векторные процессоры — выполняют операции линейной алгебры;

Акустооптические системы с обратными связями:

системы стабилизации оптических и электрических параметров (например, системы стабилизации интенсивности оптического пучка);

электронно-акустооптические генераторы — автоколебательные системы, содержащие в качестве основногонелинейного элемента акустооптическое устройство; позволяют получать согласованные автоколебанияэлектрических, акустических и оптических величин, включая регулярные и стохастические колебательные режимы;

Основные акустооптические явления:

Дифракция света на ультразвуке (акустооптическая дифракция).

Рефракция света на ультразвуке (акустооптическая рефракция).

Усиление слабых акустических волн, а также их генерация под действием мощной оптической волны (фотоакустическиеили оптоакустические явления).

Соответственно, раздел физики (акустики), изучающий возбуждение акустических волн под влиянием оптической волны, называют фотоакустикой или оптоакустикой.

Под воздействием мощной волны ультразвука в жидкости может наблюдаться, в свою очередь, генерация оптической волны — так называемая сонолюминесценция.

В узком смысле под акустооптическими явлениями понимают только дифракцию и рефракцию света на ультразвуке. Основным явлением, которое используется в современных акустооптических приборах, является акустооптическая дифракция.