Кристаллы квантовой и нелинейной оптики - Блистанов А.А.
ISBN 5-87623-065--0
Скачать (прямая ссылка):
Используются сдвиговые акустические волны, создающие деформацию Sa. Под действием деформации оптическая индикатриса кристалла СаМо04 поворачивается вокруг оси * на угол, определяемый величиной компоненты тензора диэлектрической восприимчивости А г) 5 = р 54S4. В результате АО взаимодействия на выходе кристаллического элемента возникает обыкновенная волна (поляризация [100]), которая может быть выделена анализатором, ориентированным вдоль [100].
Рис. 15.5. Схема акустооптического фильтра на кристалле СаМоО»: а - принципиальная схема АО элемента (ко, к\ и К - волновые векторы начальной, дифрагированной световых волн и акустической волны соответственно); 1 - поляризатор; 2 - анализатор; 3 - пьезопреобразователь; б - поворот оптической нндикатрнсы молибдата кальция под действием звуковой волны, создающей деформацию Л
330
Фильтры на кристаллах ниобата лития
На базе кристаллов ниобата лития могут быть созданы АО фильтры для диапазона длин волн (4000...7000 нм), в которых при мощности звука 14 мВт может быть достигнуто преобразование интенсивности начального света в дифрагированный, близкое к 100 %. Для получения дифрагированных оптических волн, ортогональных начальной волне, свет в АО элементе LiNb03 направляется перпендикулярно оптической оси кристалла, вдоль оси у. Акусто оптическая дифракция может быть получена и на продольных, и на поперечных волнах. На рис. 15.6 показан один из возможных вариантов АО фильтра на кристалле LiNb03. В этом фильтре возбуждаемые пьезопреобразователем продольные акустические волны трансформируются в поперечные при отражении от входной оптической поверхности кристалла.
Если в кристалл попадает начальная оптическая волна с необыкновенной поляризацией (Е - ЕТ- Ез), появление дифрагированных оптических волн с поляризацией вдоль оси х (Е\) возможно при дифракции света на сдвиговых акустических волнах с деформацией Sn (Se). Под действием сдвиговой деформации Se возникает компонента тензора диэлектрической восприимчивости Дг|1з = р\з\2 S12, что приводит к повороту оптической индикатрисы вокруг оси^ (рис. 15.6, б). Для кристаллического элемента LiNbOj длиной 5 см при рм = = 0,155, По = 2,3, пе = 2,2, р = 4,64 г/см3, V = 4,0-105 см/с для перевода 100 % интенсивности начального луча в интенсивность дифрагированного света требуется мощность 14 мВт/мм2 [8].
Рис. 15.6. Коллинеарный АО фильтр на кристалле LiNbOj:
а - принципиальная схема фнльтра; 1 - анализатор; 2 - поляризатор; 3 - пьезопреобразователь; ко и к\ - волновые векторы начального и дифрагированного света; Z. и S - направления распространения продольной и отраженной сдвиговой волн соответственно; К - волновой вектор акустических волн; б - изменение оптической индикатрисы LiNbOj под действием сдвиговой акустической волны с деформацией S12; Ео и Ес - направления поляризации начальной и дифрагированной волн соответственно; Дт)п -изменение компоненты тензора диэлектрической восприимчивости, задающей поворот оптической индикатрисы вокруг осн у
X
331
Глава 16
АКУСТООПТИЧЕСКОЕ КАЧЕСТВО КРИСТАЛЛОВ
16.1. СВЯЗЬ АКУСТООПТИЧЕСКОГО КАЧЕСТВА И ОСНОВНЫХ СВОЙСТВ КРИСТАЛЛОВ
Используя характеристики АО качества, полученные ранее, можно сформулировать некоторые общие требования, выполнение которых дает возможность рассматривать кристалл в качестве среды для аку-стоогггики. Эти требования определяются необходимостью иметь кристаллы с высокими АО качествами, которые в общем случае определяются величинами Mi, Mi, Mi, т.е. константами фотоупругосш, плотностью материала, скоростью звука.
Величины М относительно слабо зависят от констант фотоупругости р, так как эти константы слабо меняются в пределах материалов, принадлежащих к одному типу, и даже для различных типов материалов отличаются не более, чем в два раза. Например, по данным, приведенным в [1], максимальные значения констант фотоупругости для различных типов кристаллов составляют:
0,21 для нерастворимых в воде оксидов; 0,35 для растворимых в воде оксидов; 0,20 для щелочно-галоидных кристаллов.
Эти величины можно принимать при ориентировочных оценках АО качества кристаллов, для которых неизвестны экспериментальные значения М2. Более точные значения констант фотоупругосш приведены в табл. 16.1 и в справочнике «Акустические кристаллы» [2].
Плотность р различных кристаллов может отличаться довольно сильно. Среди хорошо известных диэлектрических кристаллов это отличие может составлять от р = 2,65 (SiOi) до р = 9,22 (BinGeOxi). Поэтому, несмотря на то что Мг слабо (линейно) зависит от р, влияние плотности на Mi для различных кристаллов может быть близким влиянию показателя преломления.
Как следует из (14.48), высокие значения Мг должны иметь кристаллы с высоким показателем преломления. Реально среди диэлектрических кристаллов можно искать среды с показателем преломления от 1,6 до 2,4. Учитывая сильную зависимость Мг от показателя преломления п, несмотря на относительно узкие пределы изменения п, можно надеяться повысить Мг в 2...3 раза за счет выбора кристаллов с высоким значением показателя преломления.
