Фоторефрактивные кристаллы в когерентной оптике - Петров М.П.
Скачать (прямая ссылка):
9.168. Y e h P., С h i о u A. E. Т., H о n g J. Optical interconnection using photorefractive dynamic holograms//Appl. Opt. 1988. Vol. 27, N 11. P. 2093—2096; Psaltis D., Brady D., Wagner K- Adaptive optical networks using photoreb ractive crystals//Appl. Opt. 1988. Vol. 27, N 9. P. 1752—1759.
Глава 10
СПРАВОЧНЫЕ ДАННЫЕ ПО ФОТОРЕФРАКТИВНЫМ КРИСТАЛЛАМ
Настоящая глава является справочным приложением. В ней представлены основные сведения по физическим свойствам и голо-графическим характеристикам основных известных к настоящему времени фоторефрактивных кристаллов. Данные по большинству из них нами изложены в следующем порядке.
1. Физические свойства
1.1. Основная технология выращивания.
1.2. Плотность, твердость.
1.3. Симметрия и параметры кристаллической решетки.
1.4. Сегнетоэлектрические свойства.
1.5. Диэлектрическая проницаемость.
1.6. Оптическое поглощение.
1.7. Показатель преломления, двупреломлеиие, оптическая активность.,
1.8. Линейный электрооптический эффект.
1.9. Фотопроводимость.
1.10. Объемный фотогальванический эффект.
1.11. Фоторефрактивный эффект.
2. Голографические характеристики
2.1. Первые эксперименты по голографической записи.
2.2. Основные голографические геометрии.
2.3. Основные микроскопические механизмы голографической записи..
2.4. Чувствительность.
2.5. Темновое время релаксации.
2.6. Оптическое стирание.
2.7. Методы неразрушающего считывания голограмм.
2.8. Двухволновое взаимодействие.
2.9. Фотоиндуцированный шум.
2.10. Четырехволновое взаимодействие.
2.11. Пассивные схемы ОВФ.
2.12. Импульсная голографическая запись.
2.13. Голографическая запись в интегрально-оптических слоях..
10.1. Ниобат/метаниобат лития (LiNb03)
1. Физические свойства
1.1. Стандартная технология выращивания кристаллов высокого» оптического качества — метод Чохральского при температуре Тт >
> 1200 °С из конгруэнтного расплава с соотношением Li20/Nb205 да да 0.946 (см., например, [10.1 —10.3]).
18 М. П. Петров и др.
273
Рис. 10.1. Типичные кривые оптического поглощения недопи-рованного LiNb03 (1), LiNb03 : : Fe (3) и сильно окисленного LiNb03 : Fe (2) [10.7].
1.2. Плотность 4.628 г см-3 [10.4], твердость по Моосу равна 5 [10.3].
1.3. Пространственная группа при комнатной температуре R3C (точечная группа Зт). Элементарная ячейка в гексагональном представлении содержит шесть формульных единиц: а = 5.148 29 + ±2-10-®, с = 13.863 ± ± 4• 10-4 А [10.4].
1.4. Сегнетоэлектрик с осью спонтанной поляризации вдоль •оси с. Монодоменное состояние сохраняется при нагревании практически до точки плавления. Монодоменизуется в процессе охлаждения после выращивания путем пропускания тока вдоль оси с [10.3].
1.5. *1 = 84, гтс = 30, ef = 44, в? = 29 [10.5].
1.6. Специально недопированные кристаллы прозрачные, чуть желтоватые AW = 3.72 эВ [10.6]. Кривые оптического поглощения номинально чистого и допированного железом LiNb03 приведены на рис. 10.1 [10.7, 10.8].
1.7. Дисперсия показателя преломления исследована в [10.9] {см. табл. 10.1).
1.8. Матрица тензора ? приведена в табл. 10.2; г33 = 30.8, г13 =
— 8.6, гЬ1 = 28.0, г22 — 3.4, х 10-10 см/В — зажатый образец, X = = 633 нм [10.10]. LiNb03— один из основных кристаллов, используемых в электрооптических модуляторах [10.11—10.13].
1.9. Фотопроводимость номинально чистых и допированных кристаллов LiNb03 исследовалась в [10.14—10.18].
Таблица 10.1
Спектральная зависимость показателей преломления Li Nb03 при Т = 25 °С
к, мкм пе по X, мкм пе по
0.42 2.3038 2.4144 0.70 2.1874 2.2756
0.45 2.2765 2.3814 0.80 2.1741 2.2598
0.50 2.2446 2.3444 0.90 2.1647 2.2487
0.55 2.2241 2.3188 1.00 2.1580 2.2407
0.60 2.2083 2.3002 1.20 2.1481 2.2291
0.65 2.1964 2.2862
X"1 ,10^ см'1
274
Таблица 10.2*
riz г п
г33 0 О О
1.10. Фотогальванический эффект впервые исследован в [10.19L Спектральная зависимость эффекта подробно изучалась в [10.16, 10.20]. Для сильно допированных LiNb03 : Fe типичное значение Е0 да 50-Т-70 кВ см-1, в слабо допированных оно спадает до 10— 20 кВ-см-1 [10.18] и еще более — в недопированных восстановленных образцах [10.21].
1.11. Фоторефрактивный эффект в LiNb03 как «optical damage» (оптическое повреждение) впервые обнаружен в [10.22] и далее более подробно исследован в [10.23]. Спектральная зависимость эффекта изучалась в [10.24, 10.25]. Допирование магнием [10.26, 10.27] приводит к значительному ослаблению эффекта оптического, повреждения в LiNb03.
2. Голографические характеристики
2.1. Впервые голографическая запись в номинально чистом образце LiNb03 выполнена в [10.28]; в кристаллах, допированных элементами переходной группы (Fe, Си, Мп), — в [10.29—10.31]. Для записи голограмм также использовались образцы, допированные родием [10.32], ураном [10.33], и ^-облученный LiNb03 [10.30].
2.2. Стандартная геометрия записи-считывания пропускающей голограммы [10.28]—ось с в плоскости падения; записывающие-пучки произвольной одинаковой поляризации (обыкновенные или необыкновенные); считывающий и восстановленный — необыкновенной поляризации. Голограммы во встречных пучках в LiNb03 записывались в [10.34, 10.35]. Наблюдается весьма эффективная анизотропная (межмодовая) дифракция [10.36—10.39]. Поляризационноориентационные зависимости различных типов дифракции в LiNbOg; изучены в [10.40—10.42].
