Розглянемо тепер дифракцію світла на акустичних хвилях, які збуджуються в оптично прозорому середовищі. Оптичний промінь падає на комірку та проходить через акустичний пучок. Внаслідок пружно-оптичного ефекту, акустична хвиля, що проходить, встановлює просторову модуляцію показника заломлення, яка за певних умов, буде виробляти дифракцію світла в одному або декількох напрямках.

Акустооптичну взаємодію можна розглядати як параметричний процес, коли світлова хвиля, що падає, змішується з акустичною хвилею, щоб генерувати ряд хвиль поляризації. Поляризаційні хвилі своєю чергою породжують нові оптичні хвилі різних порядків дифракції.

Найцікавішим окремим випадком є дифракції Брегга.

За дотримання умов Брегга, не нульову амплітуду має хвиля лише першого порядку дифракції.

Хвильова векторна діаграма Бреггівської дифракції в оптичному анізотропному середовищі, такій як у двопроменезаломлюючого кристала (TeO2), показана нижче.

Значна дифракція променя відбувається лише коли досягається точний збіг імпульсів.

В общих случаях АО взаимодействия в анизотропной среде магнитуды волновых векторов задаются:

де Λ=V/f  довжина хвилі звуку, і V і f швидкість та частота звукової хвилі.

У загальному випадку, показники заломлення падаючого та дифрагованих світлових пучків різні.

Як приклад, розглянемо дифракцію Брегга в позитивному одновісному кристалі.

З хвильової векторної діаграми, показаної на малюнку вище та за допомогою закону косінусів отримуємо:

Одним з основних параметрів є дифракційна ефективність, що виражається

де Pa – акустична потужність, H -ширина акустичного променя, – щільність речовини, V – швидкість акустичної хвилі, і добротність матеріалу.

Таким чином, дифракційна ефективність лінійно пропорційна акустичній потужності.

-ТеО2 кристал має надзвичайно високу АТ- ефективність (М2 = 793 х 10-18 с3/г при певній геометрії взаємодії) що дозволяє використовувати знижену акустичну потужність без погіршення дифракційної ефективності в порівнянні з іншими матеріалами.

При збільшенні акустичної потужності дифракційна ефективність зростає та може досягати 100 відсотків.

Ці особливості дають можливість ефективно проектувати всі види АТ-пристроїв з технічними характеристиками, що дозволяють, зокрема, відмовитися від потужних систем охолодження, а також побудувати низку унікальних АТ-пристроїв. Наприклад, AOTF з високою апертурою для обробки зображень багатоканальних пристроїв.

Reference list:

[1] Xu J and Stroud R 1992 Acousto-Optic Devices (New York:Wiley)

[2] Handbook of optics. CHAPTER 12 ACOUSTO-OPTIC DEVICES AND APPLICATIONS I. C. Chang

[3] Goutzoulis A and Pape D 1994 Design and Fabrication of Acousto-Optic Devices (New York: Dekker)