Борисов В.И., Сергеев С.С., Прокопенко Е.Н. «Акустическое поле излучения двухпластинчатого круглого пьезоэлектрического преобразователя» Вестник Белорусско-Российского университета, № 2, с. 49-56 (2022)

Методом численного анализа рассчитано акустическое поле излучения двухпластинчатого круглого акустического пьезоэлектрического преобразователя, содержащего круговую и кольцевую пьезопластины. Показано, что такой преобразователь позволяет проводить аподизацию генерируемого акустического пучка за счет изменения начальных фаз и амплитуд акустических волн, излучаемых круглой и кольцевой пьезопластинами, что дает возможность расширить информативность неразрушающего акустического контроля материалов и изделий. Ключевые слова: акустическое поле, фазированная решетка, пьезоэлектрический преобразователь, акустическая ось, дальняя зона, ближняя зона, акустическая волна, акустическое давление, аподизация, полуширина акустического пучка, центральный лепесток диаграммы направленности.

Епихин В.М., Пальцев Л.Л. «Высокочастотный акустооптический модулятор с конверсией акустической моды» Квантовая электроника, 52, № 10, с. 943-947 (2022)

Создан и экспериментально исследован акустооптический модулятор на кристалле ТеО₂ для диапазона частот 200–570 МГц с конверсией акустической моды при отражении от косой грани акустооптической ячейки. Модулятор работал с коллимированным световым пучком диаметром ∼0.8 мм, причем фокусировки пучка не требовалось. Для последовательности импульсов управляющего сигнала при f>250 МГц наблюдалось резкое (в несколько раз) обратимое падение эффективности дифракции через T₁=3–20 мкс после начала дифракции. Временной фронт падения короче 0.5 мкс. Величина T₁ зависит от параметров управляющего сигнала. Определены верхние границы частотного диапазона модулятора в непрерывном режиме и в режиме последовательности импульсов управляющего сигнала 360 и 570 МГц соответственно. Измерены коэффициенты затухания поперечной медленной акустической моды в ТеО₂ вдоль направления ее волнового вектора, имеющего угол наклона с осью [110] 16.80:σ(360 МГц)=1.8±0.4 Нп/см, σ(570 МГц)=5.5±0.8 Нп/см. Согласно оценке показатель степени в частотной зависимости σ(f)– fⁿ составил 2.4±0.4. С использованием полученных результатов обсуждены возможности и особенности эксперимента по рассеянию назад в ТеО₂.

Цветков С.В., Лихачев М.Е. «Одномодовые волоконные P₂O₅–F–SiO₂-световоды с оптимизированным акустическим профилем: влияние контраста оптического показателя преломления и состава легирования сердцевины на максимум коэффициента усиления ВРМБ» Квантовая электроника, 52, № 11, с. 984-993 (2022)

Рассмотрены волоконные световоды с модифицированным радиальным профилем акустического показателя преломления (ПАПП). Использование двухкомпонентного легирования сердцевины в волоконном кварцевом световоде позволяет создавать одновременно различные профили показателей преломления для оптической и гиперзвуковой, возникающей в результате электрострикции, волн, что можно применить для эффективного снижения максимума коэффициента усиления вынужденного рассеяния Мандельштама–Бриллюэна (ВРМБ). Использование с этой целью оксида фосфора (P₂O₅) и фтора (F) позволяет при сохранении оптически одномодового режима реализовать высококонтрастный ПАПП, при оптимизации формы которого возможно эффективное вовлечение в процесс ВРМБ большого числа направляемых акустических мод. Это создает широкий многополосный спектр коэффициента усиления ВРМБ и приводит к снижению абсолютной величины его максимума, пропорциональному числу акустических мод. В данной работе для таких световодов со ступенчатым профилем оптического показателя преломления теоретически исследована зависимость абсолютного максимума коэффициента усиления ВРМБ при параметрах ПАПП, обеспечивающих предельно возможное его понижение за счет многомодовой акустики, от величины контраста Dn оптического показателя преломления между сердцевиной и оболочкой световода. В том числе учтены реальные технологические ограничения на максимальное легирование кварцевого стекла одновременно P₂O₅ и F (в частности для модифицированного метода осаждения из газовой фазы, MCVD). Также представлена приближенная аналитическая модель оптимального ПАПП (и, соответственно, радиальных распределений концентраций P₂O₅ и F). Полученные результаты позволили сделать вывод о том, что наибольшее подавление коэффициента усиления ВРМБ (до 15 дБ) в P₂O₅–F–SiO₂ световодах может быть достигнуто при Δn<0.0045, тогда как при 0.0045 <Δn<0.0075 данные пределы объективно ограничиваютс 6 дБ, а при Δn>0.0075 необходимо использование других составов стекла или методов.

Шпак А.Н., Сиухина С.А., Голуб М.В. «Моделирование колебаний пьезоэлектрического преобразователя с загнутым электродом с помощью метода спектральных элементов» Вестник Южно-Уральского государственного университета. Серия: Математическое моделирование и программирование, 15, № 3, с. 96-110 (2022)

Излагается схема применения метода спектральных элементов для моделирования динамического поведения пьезоэлектрического преобразователя сложной формы в трехмерном случае. Предлагаемая в данной работе математическая модель необходима для обобщения гибридного метода для описания возбуждения и измерения бегущих волн в протяженных конструкциях в трехмерном случае. Рассматриваются различные типы электродирования пьезоэлектрических преобразователей, а также различные граничные условия для описания процессов возбуждения (актуаторы) и измерения (сенсоры). Неизвестные перемещения аппроксимируются с помощью интерполяционных полиномов Лагранжа на узлах Гаусса–Лежандра–Лобатто, система линейных алгебраических уравнений формулируется относительно значений вектора перемещений и электрического потенциала в узловых точках. Проводится сравнение результатов моделирования с расчетами в коммерческом конечноэлементном пакете COMSOL Multiphysics. Анализируются электромеханические характеристики динамического поведения преобразователей в зависимости от режима работы и особенностей электродирования. Рассчитываются резонансные частоты преобразователя и приводятся соответствующие собственные формы колебаний.

Агаев Э.А., Ахмедов Р.А., Гасанов А.Р., Гасанов Р.А., Садыхов М.В., Эйнуллаев В.С. «Акустооптический метод измерения параметров фоточувствительных материалов» Физические основы приборостроения, 11, № 3, с. 64-71 (2022)

Одним из способов повышения энергоэффективности акустооптических устройств является использование ультразвуковых пучков с более высокой плотностью мощности. Однако уменьшение ширины ультразвуковых преобразователей приводит к нежелательным эффектам. В работе был использован альтернативный метод, заключающийся в использовании ультразвукового преобразователя с излучающей поверхностью, частично покрытой электродом. Установлено, что этот способ в несколько раз увеличивает энергетическую эффективность акустооптического модулятора терагерцевого излучения.

Никитин П.А. «Энергоэффективный акустооптический модулятор тарагерцевого излучения» Физические основы приборостроения, 11, № 3, с. 64-71 (2022)

Одним из способов повышения энергоэффективности акустооптических устройств является использование ультразвуковых пучков с более высокой плотностью мощности. Однако уменьшение ширины ультразвуковых преобразователей приводит к нежелательным эффектам. В работе был использован альтернативный метод, заключающийся в использовании ультразвукового преобразователя с излучающей поверхностью, частично покрытой электродом. Установлено, что этот способ в несколько раз увеличивает энергетическую эффективность акустооптического модулятора терагерцевого излучения.

Кравчук Д.А «Модель влияния коэффициента поглощения среды на оптоакустический сигнал при различных концентрациях глюкозы и уровня сатурации» Прикладная физика, № 5, с. 63-67 (2022)

Для оптоакустического отклика проведены расчеты коэффициента поглощения биологической среды в зависимости от концентрации гемоглобина и сатурации крови. Приведенный метод позволит проведение диагностики состава крови на предмет количественной оценки содержания гемоглобина. Проводимые исследования позволили установить процесс увеличения коэффициента поглощения среды при увеличении концентрации глюкозы в крови и, как следствие, уменьшение амплитуды ОА сигнала. Рассчитана зависимость амплитуды ОА сигнала от коэффициента поглощения ткани при уровнях сатурации крови 60, 80 и 90%.

Котов В.М., Булюк А.Н «Амплитудная модуляция двухцветного излучения на удвоенной частоте звука» Прикладная физика, № 5, с. 82-87 (2022)

Для амплитудной модуляции двухцветного оптического излучения на удвоенной частоте звука предложено использовать устройство, состоящее из двух идентичных акустооптических (АО) ячеек, работающих на одной частоте звука и обеспечивающих выполнение брэгговского синхронизма двух оптических лучей с одной акустической волной. В качестве АО-среды предложено использовать гиротропный кристалл, собственные волны которого циркулярно поляризованы. Модуляция вызвана интерференцией волн с циркулярными поляризациями. Экспериментально получена амплитудная модуляция двухцветного излучения Ar-лазера (λ₁=0,488 и λ₂=0,514 мкм) на частоте 236 МГц с использованием двух АО-ячеек из парателлурита.

Котляр П.Е. «Снижение восприимчивости к акустическим и вибрационным шумам оптико-акустических преобразователей» Прикладная физика, № 6, с. 51-44 (2022)

Оптико-акустические приемники (ОАП) излучения имеют эквивалентную мощность шума (NEP) 1,4·10^–10 Вт/Гц^1/2 в спектральном диапазоне 0,3–10000 мкм и не требуют вакуумирования и термостабилизации. Диапазон исследуемых с помощью ОАП сигналов охватывает как постоянные потоки ИК- и ТГц-излучения мощностью до 10^–11 Вт, изменения температуры на 10^–6–10^–7 K, так и фемтосекундные тераваттные лазерные импульсы. Основным недостатком ОАП является сверхчувствительность к вибрациям. Показано, что гибкая мембрана, выполняющая роль датчика давления, одновременно является акселерометром в котором сила, действующая на мембрану определяется её инерционной массой. Так как однослойный графен (SLG) является самым легким конструкционным материалом с поверхностной плотностью 0,77·10^–7 г/см², использование гибкой мембраны из SLG обеспечивает снижение восприимчивости ОАП к акустическим и вибрационным шумам более чем на три порядка без применения каких либо устройств виброзащиты.