Кристаллы квантовой и нелинейной оптики - Блистанов А.А.
ISBN 5-87623-065--0
Скачать (прямая ссылка):
Отсутствие концевого кислорода у кислородного октаэдра (образование вакансии кислорода Ко) способствует переходу иона Ti4+ в более низковалентное состояние (Ti3+). В результате образуются оптически активные центры (Ti3+ - Fo), с которыми связываются полосы поглощения вблизи 460 и 500 нм [40], приводящие к окрашиванию кристаллов КТР в желтый цвет. Появление полосы поглощения с максимумом 500 нм, близким к длине волны второй гармоники неодимового лазера (532 нм), ухудшает генерационные характеристики кристаллов КТР из-за увеличения поглощения на длине волны гармоники.
12.5. ОПТИЧЕСКАЯ НЕЛИНЕЙНОСТЬ КРИСТАЛЛОВ КТР
Основная структурная особенность, определяющая квадратичную оптическую нелинейность большинства оксидных кристаллов, - ацен-тричность анионных групп [20]. Макроскопический коэффициент нелинейности зависит от податливости связей в ацентричных анионных
292
группах, числа и ориентации эквивалентных групп в элементарной ячейке, числа элементарных ячеек в единице объема. Для многих нелинейных кислородных соединений такими группами являются кислородные октаэдры с локализованными в них ионами металла. К этим соединениям относится и КТР.
Впервые КТР был использован для удвоения частоты ИАГ: Nd лазера [36]. При генерации оптических гармоник и при генерации суммарных частот с помощью КТР применяется взаимодействие типа II (ое-о). При взаимодействии типа II получен выход 5,6 Вт на дайне волны 532 нм. Направления синхронизма при комнатной температуре для взаимодействия типа II в кристаллах, выращенных из раствора в расплаве [37], составляют ср = 0 и вс - 85°20'. Некритический 90-градусный синхронизм при удвоении частоты излучения с длиной волны X = 1,064 мкм наблюдался при 153 °С. КТР может быть использован и для генерации суммарных частот, в частности для генерации частот голубой области спектра. Голубое излучение на длине волны 459 нм в условиях некритического синхронизма при комнатной температуре получено при взаимодействии излучений X = 1,064 мкм и X = 0,809 мкм.
Величина нелинейного коэффициента для взаимодействия типа II определяется как
dэфф = {din - d]5) sin 2(p-sin20 - (rfissirf-cp + rf24Cos2cp) sin9. (12.2)
На рис. 12.3 показаны зависимости угла синхронизма от длины волны накачки [38] для кристаллов, выращенных гидротермальным методом. Из приведенных зависимостей видно, что для взаимодействия типа II в КТР синхронизм возможен в широком интервале длин волн. Только при взаимодействии волн с направлением колебаний в плоскости ху двупрело мление слишком мало, чтобы обеспечить соотношение Ап > п(2а) -~ п(со), необходимое для выполнения условия синхронизма. Реализация условия синхронизма в ши- _ _ а
г Рис. 12.3. Зависимость угла синхронизма о от длины
рОКОМ Интервале частот волны иакачки для кристаллов КТР:
ВОЗМОЖНа В ПЛОСКОСТИ XZ. ф _ угол между волновой нормалью и осью х в плос-В ПЛОСКОСТИ XZ величина КОСТИ ху [38]
a.,apad
\,мнм
293
dM/dA. в интервале длин волн 1,5...2,5 мкм близка к нулю, что определяет частотную некритичность условий синхронизма в этом интервале длин волн.
Исследования, проведенные на порошках, показывают влияние примесей на нелинейные характеристики кристаллов КТР. В большинстве случаев легирование приводило к снижению коэффициентов нелинейности. Например, легирование серебром до 0,5...0,8 % (мол.) снижало нелинейность на 1...3 порядка. Влияние примесей на нелинейные свойства КТР объясняется изменением в присутствии примеси углов между связями Ti(i) - О - Ti® [18]. В частности, при легировании КТР серебром ионы Ag+ в основном располагаются в позициях K(i). Близость Ago) к цепочкам Ti - О приводит к уменьшению угла между связями Ti(i) - О - Ti(2) от 135,5 до 129,5 град. Это меняет поляризуемость Ti - О связей и уменьшает нелинейность кристаллов. Из более чем двух десятков изоструктурных композиций интенсивности второй гармоники сравнимую с КТР показывают составы, в которых ионы К+ замещаются ионами Rb+ или Т1+, а ионы Р5+ ионами As5+ [18]. Существенное возрастание нелинейности по сравнению с кристаллами КТР показывают кристаллы KTiOAsC>4 (КТА) [39]. Эффективный коэффициент нелинейности на 60 % и электрооптические коэффициенты на 10 % у КТА больше, чем у КТР. Этот эффект позволяет полагать, что на нелинейность влияют не только Ti - О связи, но и группы РО4 вносят свой вклад [18]. Изменения в группе РО4 при замещении Р на As могут оказать влияние на геометрию связей Ti - О и вследствие этого на нелинейность [39].
Глава 13 БОРАТЫ
13.1. СТРУКТУРА, СВОЙСТВА И МЕТОДЫ
ПОЛУЧЕНИЯ КРИСТАЛЛОВ БОРАТОВ
Кристалл (3-ВаВ:04 (ВВО), широко используемый для преобразования частоты излучения и для создания параметрических генераторов света. Соединения боратов образуют структурные типы, обладающие значительной оптической нелинейностью [1 5]. В частности, высо-
кую нелинейность проявляют кристаллы низкотемпературной модификации метабората бария (Р-ВаВг04) и кристаллы бората лития (1лВз05) [2]. Высокотемпературная фаза а - ВаВ:04 имеет симметрию R 3 С, а низкотемпературная (3-ВаВ:04 - R3C [6]. (3-борат бария имеет хорошие механические свойства (твердость ВВО составляет 4 единицы по шкале Мооса), хорошо полируется, мало растворим в воде, негигроскопичен [7]. Основные свойства (3-ВаВ:04 приведены в табл. 13.1. 294
