3. Акустооптичні пристрої

Показник переломлення речовини можна змінити не тільки за допомогою електричних або магнітних полів, але її шляхом меха­нічної деформації. Це явище називається фотопружністю або тензооптичним ефектом. Різниця фаз виникає під дією механічних напруг на ефекті двопроменезаломлення. Напруга в середовищі й, отже, зміна показника переломлення періодичні й повторюють період довжини акустичної хвилі.

Акустична хвиля при поширенні в оптично прозорому середови­щі формує послідовні зміни показника переломлення. Утворюється структура, аналогічна дифракційним ґраткам з періодом d = Λ ( Λ — довжина акустичної хвилі). Якщо період структури менше ширини світлового пучка, то на ній спостерігається дифракція світла.

Розрізняють два режими дифракції світла на звукових хвилях.

Фізичною основою режиму Рамана — Ната є умова дифракції на звуковому стовпі з утворенням ряду дифракційних максимумів, кути яких виражаються як

де т = 0, ±1, ±2, ±3 ... ; λ — довжина хвилі світла; Λ — довжина звукової хвилі (рис. 2.2, а).

У режимі Рамана — Ната має виконуватися умова

l << Λ²/ λ .

Фізичною основою режиму Брегга є умова того, що дифраговане світло з падаючого пучка знову значно дифрагуе перед тим, як покинути акустичне поле. У цьому разі гасяться всі порядки,

Рис. 2.2. Схема дифракції світла на звуковій хвилі: а — режим Рамана — Ната; б — режим Брегга

за винятком одного першого. Брегговський кут визначається за­лежністю ,

sin Θ_Б =

У режимі дифракції Брегга необхідне виконання умови

l >> Λ² / λ .

Ґратка Рамана — Ната називається тонкою ґраткою, а акус­тична ґратка Брегга називається товстою. На основі цих ефектів створюються модулятори й дефлектори світла. Як матеріали для акустооптичних модуляторів на частотах до 250 МГц використову­ються: важкий флінт ТФ7, кристали РЬМ0₄, ТеO₂, LiNbO₃, в ІЧ-діапазоні Ge і GaAs.

3. Використання ефекту Франца — Келдиша та термооптичних явищ

Ефект Франца — Келдиша виникає в напівпровідниках і зво­диться до того, що при подачі сильного електричного поля границя смуги міжзонного поглинання зміщується вбік зменшення часто­ти (збільшення довжини хвилі).

Ефект пояснюється тим, що додаток зворотного зсуву на р-п- перехід або контакт типу бар’єра ПІотткі викликає скривлення енергетичних рівнів таким чином, що ширина забороненої зони зменшується; це й приводить до збільшення провідності (підви­щенню згасання) на більш низьких частотах (ΔW = hv).

При використанні ефекту Франца — Келдиша на GaAsAlSb М = 0,9 на довжині хвилі 0,9... 1,2 мкм; для F = 500МГц потрібно Р = 0,1 мВт/МГц при напрузі керування 8 В.

Термооптичний ефект (ТОЕ) полягає в зміні лінійних розмірів, об’єму й коефіцієнта заломлення речовини при зміні температури. Речовиною може бути так звана інмерсійна рідина або спеціальне скло. Наприклад, скло типу ДО-15 має температурний коефіцієнт збільшення показника заломлення позитивний Δп = +3,7·10^-6 на 1°С, а КГСС-ЗМ — негативний Δп = -3,7• 10^-6 на 1 °С. Термооптич­ний ефект також проявляється в НП, використовуваних у ЛД.