Кристаллы квантовой и нелинейной оптики - Блистанов А.А.
ISBN 5-87623-065--0
Скачать (прямая ссылка):
-54°
S 1,77 -0,54 -0,54 -0,60 -42°
-45°
П р и м е ч а н и e ; 5V - угол, определяющий отклонение вектора лучевой скорости от
направления волновой нормали; S9 - угол, определяющий отклонение вектора сме-
тения от направления волновой нормалн.
356
cll c22 c44 c66 c\7 C[ 3 C16
10,8 9,52 2,64 3,54 6,32 5,07 1,58
При измерении фото упругих постоянных кристаллов молибдата свинца в качестве эталона брался плавленый кварц. Для определения фотоупругих постоянных в [26] использовано выражение
Рх ~ Р0
где D =
( лъ "° РхУх а3
UJ POVO Я1 _Я2 _
1-Й0 «0 = 'п0-1
1-я* л0+1
1/2
(16.5)
Rv =
пх-1
П г +1
Здесь ро, Ро> У о, «о - соответственно фотоупругая постоянная, плотность, скорость ультразвуковой волны и показатель преломления эталонного образца из плавленого кварца; рх, рх, Vx, пх - соответственно фотоупругая постоянная, плотность, скорость ультразвуковой волны и показатель преломления кристаллов РЬМоС>4; а\, а2 - отсчеты, пропорциональные интенсивностям света в дифракционных порядках эталонного образца; аъ - то же, кристаллов РЬМоС>4. Полученные таким образом величины фотоупругих постоянных приведены ниже:
Pit Pl\2 PЧ Pi I Рп Р16 Р 61 Р 66
0,28 0,28 0,35 0,14 0,28 0,01 0,05 0,04
Поскольку акустическая энергия в АО приборах преобразуется в тепловую, работоспособность приборов зависит от тепловых свойств
материалов. Кристаллы термически изотропны с теплопроводностью 15 + 2 мВт/(см град). Акустооптическое качество Mi кристаллов РЬМо04 зависит от длины волны света и несколько возрастает при переходе от красного к голубому свету. Этот рост на 15 % объясняется дисперсией показателя преломления, а остальное - изменением фотоупругих констант. Важнейшей характеристикой кристаллов, используемых в акустооптике, является затухание ультразвуковых волн. Результаты измерения затухания звука, полученные в [26], показаны на рис.
а,Дб/мкс
Рис. 16.19. Поглощение продольных акустических волн для основных направлений в кристаллах РЬМоО* [26]
357
16.19. Масштаб оси абсцисс на этом рисунке квадратичен, поэтому приведенные на нем данные свидетельствуют о квадратичной зависимости затухания звука от частоты. Потери во многом определяют предел применимости кристаллов РЬМоО» в акустооптике.
16.4.2. Выращивание монокристаллов
Шихта для выращивания кристаллов приготавливается из смеси оксидов измельчением в смеси с этиловым спиртом. Компоненты шихты обладают высокой летучестью. Например, при 700 °С упругость паров оксидов РЬО и МоОз составляет Р(РЬО) = 10~3 тор и ДМоОз) = = 10“' тор. Поэтому при отжиге и таблегировании шихты заметное изменение массы шихты начинается при Т > 650 °С. Для максимального сохранения массы рекомендуется при приготовлении шихты использовать ступенчатый отжиг: от 550 до 750 °С отжиг шихты ведется ступенями по 50 град с выдержкой 5 ч на каждой ступени. Так как давление паров МоОз больше, чем РЬО, для сохранения стехиометрии
з исходную шихту вводится избыток МоОз (1 %). Испарение вещества из расплава при росте кристалла не сопровождается разложением.
Кристаллы РЬМо04 выращивают методом Чохральского [27 -31] ia воздухе из платиновых тиглей. Оптимальная скорость выгягива-1ия кристалла 1,5 мм/ч при скорости вращения 50 об/мин. Скорость эос га кристалла в направлении [001] в три раза ниже, чем в направле--шях [100] и [010]. Так как скорости роста в направлениях [100] и [010] триблизительно одинаковы, то при выращивании вдоль [001] кри-:таллы оказываются круглыми, а при выращивании в направлении, терпендикулярном [001], кристаллы вырастают уплощенными с раз-*итыми гранями пинакоида. Других выраженных граней у кристалла РЬМо04 не возникает. Преимущественное направление роста кри-:таллов составляет 30 град с направлением [001]. При выращивании в >том направлении были достигнуты скорости вытягивания до 12 мм/ч три скоростях вращения 40 об/мин [28].
Особенностью роста кристалла РЬМо04 является его стремление трорастать в глубь расплава, формируя резко выпуклый фронт кри-:таллгоации (рис. 16.20). Эту особенность можно объяснить сильным теплоотводом в осевом направлении [31], возникающим по двум при-шнам:
1) вследствие сильного охлаждения поверхности расплава из-за :го испарения;
2) из-за охлаждения на границе кристалл расплав при теплопе-)едаче вследствие оптического излучения через кристалл, имеющий три температуре плавления высокую прозрачность в той области :пектра (2,1 мкм), в которой находится максимум излучения кристал-ia при температуре кристаллизации. Появление большого выступа
!58
приводит к тому, что кристалл вырастает сильно напряженным и имеет значительную неоднородность показателя преломления (на уровне 1(H). Устранить или уменьшить выступ можно подбором скоростей вытягивания и вращения кристалла и оптимизацией конструкции теплового узла. Зависимости HID от скоростей вращения и вытягивания приведены на рис. 16.21 и рис. 16.22. Соотношение между Н/D и скоростью вращения кристалла при D - 20 мм и градиенте температур 200 град/см можно получить из эмпирического выражения
