П.И. Ропот1, А.В. Агашков2, А.М. Варанецкий3, В.И. Казаков4, О.В. Шакин5, С.В. Акимов6

1−3 Институт физики НАН Беларуси (Минск, Республика Беларусь)

4,5 Санкт-Петербургский государственный университет аэрокосмического приборостроения (Санкт-Петербург, Россия)

5 ФТИ им. А.Ф. Иоффе (Санкт-Петербург, Россия)

6 ООО «ВПГ Лазеруан» (г. Фрязино, Московская обл., Россия)

4 vasilykazakov@mail.ru, 5 oshakin@mail.ru

Постановка проблемы. Проблема эффективного акустооптического (АО) сканирования лазерных пучков для их использования в системах оптической связи и локации является актуальной на сегодняшний день.

Цель. Разработать и экспериментально исследовать двухкоординатный АО-дефлектор на кристалле TeO₂, обеспечивающий формирование и сканирование пучков бесселева типа с высокой осевой симметрией и минимальным числом боковых колец.

Результаты. Предложена схема, в которой исходный гауссов пучок (ГП) преобразуется в кольцевой с помощью тандема аксиконов, а затем отклоняется двумя ортогонально ориентированными АО-ячейками. Показано, что в дальней зоне при этом формируется малокольцевой бессель-гауссов пучок с ярко выраженным центральным максимумом. Экспериментально подтверждено, что разработанный дефлектор позволяет достичь высокой эффективности дифракции (до 84%), стабильного углового диапазона сканирования (±1,2°), а также увеличения разрешающей способности по сравнению со сканированием ГП. Установлено, что в дальней зоне интенсивность в центральном максимуме составляет до 85% от полной мощности, а разрешающая способность АО-сканирования увеличивается более чем в два раза.

Практическая значимость. Предложенные бессель-гауссовы пучки и их сканирование с помощью разработанного дефлектора могут быть использованы в системах лазерной локации, беспроводной оптической связи, а также при передаче энергии на большие расстояния. Представленные результаты открывают новые перспективы для создания высокоэффективных систем пространственного управления световыми пучками.

Ропот П.И., Агашков А.В., Варанецкий А.М., Казаков В.И., Шакин О.В., Акимов С.В. Формирование и двухкоординатное сканирование Бессель-Гауссова пучка акустооптическими ячейками на кристаллах парателлурита // Информационно-измерительные и управляющие системы. 2025. Т. 23. № 4. С. 49−56. DOI: https://doi.org/10.18127/j20700814-202504-06

1. Shiina T., Yoshida K., Ito M., Okamura Y. Long-range propagation of 200 annular beam for lidar application // Optics Communications. 2007. 279. 159−167.
2. Belyi V., Forbes A., Kazak N., Khilo N., Ropot P. Bessel-like beams with z‑dependent cone angles // Opt. Express. 2010. 18 (3). 1966−1973.
3. Khilo N.A., Ropot P.I., Piatrou P.K., Belyi V.N. Forming of Bessel beams from annular fields on large distances // Optics Communications. 2022. V. 508. 127779. ISSN 0030-4018.
4. IVAK Reddy et al. Ultrabroadband terahertz-band communications with self-healing bessel beams // Communications Engineering. 2023. V. 2. № 1. P. 70.
5. Lu Z., Guo Z., Fan M., Guo M., Li C., Yao Y., …, Liu B. Tunable Bessel beam shaping for robust atmospheric optical communication // Journal of Lightwave Technology. 2022. 40(15). 5097−5106.
6. Li S., Wang J. Adaptive free-space optical communications through turbulence using self-healing Bessel beams. Scientific reports. 2017. 7(1). 43233.
7. Lv J., Zhu C., Tang Z., Li Q., Liu K., Zhang W., …, Li X. Bessel beams: a potential strategy for laser-induced breakdown spectroscopy // Journal of Analytical Atomic Spectrometry. 2021. 36(12). 2756−2762.
8. Yan W., Lv J., Zhu C., Li Q., Chen J., Kang L., …, Li X. Classification of uneven steel samples by laser induced breakdown spectroscopy based on a Bessel beam // Journal of Analytical Atomic Spectrometry. 2023. 38(6). 1232−1237.
9. Kulak G.V., Kazakov V.I. Shakin O.V. Acousto-Optical Spectroanalyzer on Azimuthally Inhomogeneous Bessel Light Beams //  Intelligent Technologies and Electronic Devices in Vehicle and Road Transport Complex (TIRVED). Moscow, Russia. 2024. P. 1−4. doi: 10.1109/TIRVED63561.2024.10769957.
10. Moskaletz O.D., Vaganov M.A., Kazakov V.I., Khomutov A.S. Measurement of Optical Spectrum by a Spectral Device Based on an Acousto-Optic Tunable Filter with a Stepwise Tuning Frequency // Systems of Signals Generating and Processing in the Field of on Board Communications. Moscow, Russia. 2020. P. 1−7. doi: 10.1109/IEEECONF48371.2020.9078586.
11. Khonina S.N., Kazanskiy N.L., Karpeev S.V., Butt M.A. Bessel beam: Significance and applications. A progressive review // Micromachines. 2020. 11(11). 997.
12. Stoian R. et al. Ultrafast Bessel beams: advanced tools for laser materials processing // Advanced Optical Technologies. 2018. V. 7. № 3. P. 165−174.
13. Durnin J., Miceli Jr.J.J., Eberly J.H. Diffraction-free beams // Phys. Rev. Lett. 1987. 58. 1499−1501.
14. Wu H., Wu W., Xu X., Chen J., Zhao Y. A new method to improve power efficiencies of optical systems with Cassegrain-telescope receivers // Opt. Commun. 2011. 284(13). 3361−3364.