В настоящее время акустооптика (АО) является обширным разделом физики, тесно связанным с акустикой, лазерной физикой, оптикой, радиофизикой и физикой кристаллов. Большой интерес к эффекту дифракции света на ультразвуке объясняется его сложностью и разнообразием проявлений в различных средах, а также высокой эффективностью и широкими функциональными возможностями АО методов управления оптическим излучением.
Актуальными проблемами современной акустооптики являются повышение спектральных характеристик АО устройств и подавление боковых максимумов функции пропускания АО фильтров. Одним из вариантов решения этих проблем, детально рассмотренным в диссертационной работе впервые, является введение в АО систему цепи обратной связи. Известно, что появление обратной связи значительно усложняет и меняет поведение АО систем, существенно расширяет возможности управления, позволяет реализовывать качественно иные режимы работы, создавать новые оптоэлектронные устройства. Обратная связь в таких системах реализуется по следующей схеме: оптический сигнал в одном из дифракционных максимумов преобразуется с помощью фотоприемника в электрический, управляющий параметрами акустической волны, возбуждаемой в АО ячейке.
Цель диссертационной работы состоит в исследовании особенностей, появляющихся при взаимодействии ограниченных световых и акустических пучков в средах с оптической, акустооптической и акустической анизотропией, изучение влияния этих особенностей на характеристики АО взаимодействия, в частности на аппаратную функцию АО дифракции, и рассмотрение возможностей управления характеристиками АО взаимодействия, появляющихся при введении оптоэлектронной обратной связи.
В диссертации представлены результаты исследования АО дифракции при взаимодействии световых и ультразвуковых пучков в средах, обладающих различными типами анизотропии. Рассмотрены возможности управления характеристиками АО дифракции, появляющиеся при введении оптоэлектронной обратной связи. Показано, что изменение параметров цепи обратной связи позволяет управлять спектральными разрешением и контрастом АО приборов. Впервые в АО системах обнаружен и изучен эффект захватывания частоты. Исследованы АО системы с оптической обратной связью, применяемые для генерации оптических гребенок (ОГ). Впервые предложено в качестве элемента, осуществляющего сдвиг частоты света, использовать АО фильтры, что позволяет управлять не только величиной спектрального интервала между компонентами ОГ, но и их количеством и формой огибающей.
Практическая значимость работы определяется тем, что проведенные в ней исследования дают более ясное представление о том, какие физические механизмы и каким образом влияют на характеристики АО взаимодействия ограниченных волновых пучков в анизотропных средах. Результаты указывают на важность точного учета действия всех типов анизотропии среды взаимодействия. В работе предложен новый эффективный способ управления характеристиками АО дифракции, реализованный за счет введения цепи оптоэлектронной обратной связи. Практическая значимость подтверждается наличием двух патентов, оформленных по результатам исследований.
Диссертационная работа состоит из введения, семи глав, заключения и списка литературы. Объем работы составляет 366 страниц, 160 рисунков и 11 таблиц. Основные результаты диссертации изложены в 110 печатных работах, в том числе в 52 статьях в рецензируемых научных журналах, 2 патентах и 56 публикациях в сборниках трудов и тезисов конференций.
Ряд результатов диссертации включен в курсы лекций, читаемых для магистров и аспирантов физического факультета МГУ. Результаты диссертации получены в рамках выполнения инициативных проектов РФФИ и РНФ, в которых С.Н. Манцевич являлся руководителем или ответственным исполнителем.