Проектирование коллинеарного акустооптического фильтра для ультрафиолетового излучения

Акустооптическое взаимодействие успешно применяется для создания различных приборов, таких как фильтры, модуляторы и дефлекторы. Преимуществом применения акустооптического фильтра является выполнение частотной селекции светового потока с высокой скоростью перестройки и высокой избирательностью в области ультрафиолетового излучения.

Целью работы является поиск материалов и проработка конструкции и расчёт параметров коллинеарного акустооптического фильтра для ультрафиолетового излучения с минимально возможной величиной мощности управляющего сигнала.

На сегодняшний день в качестве материала для коллинеарных акустооптических фильтров в ультрафиолетовом диапазоне используют кварц. Но данный материал обладает низким акустооптическим качеством М2. Поиск материалов для коллинеарного фильтра проводился среди кристаллов хорошо изученных, которые выращиваются большого размера. В качестве таких материалов можно было применить следующие кристаллы KDP(KH2PO4), BBO (BaB2O4) и сапфир (α-Al2O3). Анализ акустооптических параметров этих материалов позволил установить, что применение этих материалов ограничено диапазон 220 нм ниже которого, у кристаллов наблюдается значительное поглощение. Например: для сапфира величина прозрачности 95 % на длине волны 220 нм резко падает до значения 75 % на длине 200 нм. Кроме того, кристалл BBO обладает большой величиной двулучепреломления ∆n=0.1723 на длине волны 213 нм, что требует увеличения управляющей частоты ультразвука. Невысокое ∆n кристаллов KDP и сапфира освобождают эти кристаллы от этого недостатка. Однако кристаллы KDP имеют невысокую твердость и повышенное затухание на частотах выше 100 МГц, а кристаллы сапфира имеющие малое затухание обладают высокой скоростью ультразвуковой волны и невысоким акустооптическим качеством М2, а следовательно высокой управляющей мощность.

Дальнейший поиск материалов позволил выявить такой кристалл как YLF (YLiF4), который обладает областью прозрачности до 120 нм, а следовательно применим для акустооптических фильтров в вакуумном ультрафиолете ниже 200 нм. Кроме того, кристалл выращивается больших размеров и не имеет недостатков присущих KDP, BBO и сапфиру.