ИСТИНА

Проект направлен на исследование физических закономерностей и новых физических эффектов, существование которых соискатели данного гранта предсказали или наблюдали в новых акустических и оптических материалах. К этим материалам можно отнести некоторые кристаллические среды, например, монокристаллические соединения свинца, теллура и ртути, применяемые или перспективные для применений в современной акустооптике и акустоэлектронике. К новым материалам акустики, оптики и электродинамики соискатели гранта относят и активно изучаемые в последние годы периодические структуры естественного и искусственного происхождения, например, наноструктурированные среды и метаматериалы. Для всех указанных материалов характерна большая анизотропия физических свойств, в том числе акустических и оптических. Анизотропия среды с распространяющейся в ней плоской объемной волной, проявляется в том, что направление волнового вектора волны и вектора фазовой скорости не совпадает с направлением вектора Умова-Пойтинга и вектора групповой скорости. Возможность распространения волн с большими углами между векторами фазовой и групповой скорости, например, акустических волн в кристалле двуокиси теллура с углом акустического «сноса» свыше 700, или упругих волн в метаматериале с таким же углом, но равным 1800, является уникальной и мало изученной. Оказалось, что в подобных средах реализуются ранее неизвестные и необычные волновые явления и эффекты, например, близкое к обратному отражение объемной упругой волны при её скользящем падении на свободную границу раздела кристалл-вакуум. Коэффициент отражения акустической энергии при обратном отражении может быть близким к максимально возможному или даже равным максимальному, т.е. 100%. Необычными с точки зрения классической физики явлениями является наклонное падение плоской объемной волны на границу раздела кристалл-вакуум, при котором угол падения превышает 900, или аномальная рефракция, при которой волна при прохождении границы раздела распространяется «под отрицательным углом» по отношению к падающей волне. Исследование перечисленных выше, а также ряда других необычных явлений и эффектов представляют интерес как с точки зрения фундаментальной науки, занимающейся изучением волновых явлений в анизотропных средах, так и прикладных дисциплин, например, акустооптики и акустоэлектроники. Примером подобной прикладной нацеленности результатов настоящего исследования является создание новых поколений приборов, использующих новые материалы и ранее не известные физические эффекты в них. Среди перспективных приборов следует отметить перестраиваемые акустооптические фильтры, акустоэлектрические линии задержки сигналов, оптоэлектронные и акустоэлектронные устройства обработки информации и др.

Осуществлено теоретическое и экспериментальное исследование нового режима акустооптического взаимодействия, при котором световой пучок первого дифракционного порядка совпадает с направлением потока энергии ультразвуковой волны. Рассмотрен специальный режим дифракции, при котором падающий произвольно поляризованный свет дифрагирует одновременно в два максимума с ортогональной поляризацией. Теоретически и экспериментально изучена система стабилизации интенсивности лазерного излучения на основе акустооптической ячейки с цепью обратной связи. Исследована зависимость спектральной полосы пропускания квазиколлинеарного акустооптического фильтра на кристалле парателлурита от уровня акустической мощности для случая неоднородного звукового поля. Реализован метод расчёта структуры акустического поля в анизотропной среде пластинчатым преобразователем произвольной формы. Исследован эффект, при котором: вдоль некоторых направлений вектор поляризации для быстрой волны направлен ортогонально, а колебания частиц для более медленной волны параллельны волновому вектору. Разработана программа для ЭВМ “Расчет влияния пьезоэффекта на акустические свойства анизотропных кристаллических сред (PZWAVE)”, позволяющая в интерактивном режиме производить вычисление физических характеристик звуковых волн в кристаллах при наличии пьезоэффекта. В эксперименте показано, что фильтр на кристалле теллура может использоваться для управления характеристиками электромагнитного излучения в дальнем инфракрасном диапазоне.