Акустоелектроника и Акустооптика

Ултразвукови вълни — акустични вълни,
чиято честота е по-висока
от максималната звукова
честота, възприемана от
човешкото ухо — 20 kHz.

Най-общо акустоелектрониката е електроника, която използва акустични вълни. Научно казано, това е област от физичната акустика, в която се изследват принципите и се развиват методите за прилагане на ултразвукови вълни за преобразуване и аналогова обработка на радиосигнали.

Акустоелектрониката възниква през 30-те години на XX в. на границата на акустиката на твърдото тяло, физиката на твърдото тяло и радиоелектрониката. За нейно начало се смята създаването на кварцовите резонатори и използването им от американския физик У. Кеди за стабилизиране честотата на електромагнитните трептения.

Резонатор — система, в която
може да се възбудят силни
трептения чрез външно
въздействие с определена
честота. Използва се
явлението резонанс — рязко
нарастване на амплитудата
на трептящата система,
когато честотата на
периодичното външно
въздействие съвпада с
някоя от собствените
й честоти.

В основата на акустоелектрониката лежи взаимодействието между електричните и акустичните трептения, поради което най-често се използва пиезоелектричният ефект: радиосигналът се преобразува в акустичен сигнал чрез пиезоелектричен преобразувател; акустичният сигнал се обработва в процеса на разпространяването му (по определен закон се изменят амплитудата, честотата или фазата му), след което отново се преобразува в електромагнитен сигнал. Обработката на акустичния сигнал, която може да включва много сложни операции, се извършва обикновено в кристал с неголеми размери, докато за същата обработка направо на радиосигнала е необходима сложна електронна апаратура, която включва много елементи.

Днес съществуват акустоелектронни аналози на почти всички електромагнитни елементи и устройства в радиоелектрониката — закъснителни линии, резонатори, филтри, усилватели, елементи на памет и т. н. Огромният интерес към акустоелектронните елементи се обуславя от факта, че ултразвуковите вълни се разпространяват със скорост, близо сто хиляди пъти по-малка от тази на електромагнитните вълни, а в същото време затихването им в кристалите е много слабо — съществуват редица взаимодействия, които може да се използват за целите на акустоелектрониката. Повечето от акустоелектронните елементи са много по-миниатюрни, ефективни и функционални от електромагнитните. Тези елементи намират голямо приложение в радиолокацията, системите за автоматично управление, изчислителните машини, цветните телевизори, електронните часовници и др.

Интензивно продължават научните изследвания и конструирането на по-сложни и съвършени уреди на акустоелектрониката. В това направление днес работят редица изтъкнати учени в цял свят — съветският учен Ю. Гуляев, американецът У. Мезон, англичанинът А. Еш, японецът М. Оное и др. В България има добре развита промишленост за производство на акустоелектронни елементи — кварцови резонатори и филтри. Научните изследвания на проф. Милко Борисов и неговите сътрудници са посветени на акустоелектронното взаимодействие в пиезоелектрични полупроводници. Акустооптиката е оптика, която използва акустични вълни. Тя е област от физиката, която изследва взаимодействието на акустични и електромагнитни вълни в различни среди.

Дефлектор (от англ. deflect —
отклонявам от правия път,
изменям направлението).

Скенер (от англ. scan —
пробягвам, разлагам
изображение, сканирам).

Процесор (от англ.
process — обработвам,
подлагам на обработване).

Акустооптиката е приблизително „връстница“ на акустоелектрониката и прилича на нея не само по наименование, но и по развитие. Основава се на ефекта акустооптична дифракция, довел в последните години до многобройни практически приложения. Явлението дифракция на светлината от ултразвукови вълни е открито почти едновременно от В. Раман, Л. Брилуен и Л. И. Манделщам през 1928 г. Когато в акустооптичната среда се разпространява акустична вълна, деформациите, които тя предизвиква, изменят показателя на пречупване на средата. Така в нея възниква структура, подобна на дифракционна решетка, която има периодичността на ултразвуковата вълна и се движи заедно с нея. Светлината търпи дифракция от тази структура, като ъгълът на дифракционното й отклонение може лесно да се управлява чрез промяна на честотата на акустичната вълна, а интензивността на светлината в даден дифракционен максимум — чрез промяна на интензивността на вълната. На този принцип са създадени много акустооптични елементи за управляване на параметрите на светлината: модулатори за управляване на интензивността, скенери и дефлектори за изменение на посоката на разпространение, филтри за изменение на спектралния състав на светлината, поляризатори и т. н. Разработени са също и по-сложни акустооптични устройства за обработка на информацията, която може да се заложи в параметрите на светлинната или акустичната вълна — процесори.

Акустооптичните елементи и устройства се използват широко в съвременната оптика, в лазерната техника в ултразвуковата дефектоскопия и т. н.

Вж. Акустика. Квантова електроника. Оптика. Радиофизика и Физика на твърдото тяло.

Няма коментари - Остави коментар

Вашият коментар

Вашият имейл адрес няма да бъде публикуван. Задължителните полета са отбелязани с *

*

Можете да използвате тези HTML тагове и атрибути: <a href="" title=""> <abbr title=""> <acronym title=""> <b> <blockquote cite=""> <cite> <code> <del datetime=""> <em> <i> <q cite=""> <strike> <strong>