Кристаллы квантовой и нелинейной оптики - Блистанов А.А.
ISBN 5-87623-065--0
Скачать (прямая ссылка):
При выращивании кристалла в направлении <1012> и при близкой к плоской изотерме кристаллизации образуются ограненные плоскими
гранями типа {1012} участки. При гранном росте, так же как и при нормальном росте, возможно появление ростовой полосчатости и соответствующей этой полосчатости доменной структуры. При этом доменные стенки оказываются плоскими, так как плоским является гр энный фронт кристаллизации и соответствующие этому фронту границы микродвойников тоже оказываются плоскими. Расстояние между доменными стенками составляло до 2 мкм при площади плоской грани около 1 см2 при отклонении от плоскости не более 0,2 мкм [53].
9.6.2. Послеростовая
ЭЛЕКТРОТЕРМИЧЕСКАЯ ОБРАБОТКА
Одним из способов получения РДС в процессе послеростовой электротермической обработки является переполяризация переменным электрическим полем Е кристалла, движущегося в температурном поле с градиентом температур grad Т [54, 55]. Этот метод позволяет формировать в массивных кристаллах ниобата и танталата лития РДС с любой заданной относительно кристаллофизических осей ориентацией доменных границ при хорошей воспроизводимости размеров доменов по объему кристалла. Недостатком метода является существование нижнего предела расстояния между доменными границами, который составляет 20...25 мкм. Такие размеры позволяют получать хорошие структуры дня создания дифракционных электрооптических элементов. Однако использование этих структур для реализации квазисинхронно-го нелинейно-оптического взаимодействия затруднено, так как длина волны РДС (20...25 мкм) для большинства кристаллов и, в частности, для LiNb03 и ЫТаОз значительно превосходит величину когерентной
207
длины (несколько микрон) для света с длинами волн, близкими к видимому диапазону спектра.
Для получения РДС термоэлектрической переполяризацией кристалл протягивается в печи через зону градиента температур при воздействии на кристалл переменного электрического поля. Такой метод можно назвать «ме-
Рис. 9.27. Схема расположения кристаллов ТОДОМ ЗОННОЙ ПереПОЛЯрИЗаЦИИ» в печи при получении РДС: (МЗП). Направление Ps опреде-
a~kLPs\6~ к IIP, (и - электрическое ляется ориентацией векторных напряжение с переключающейся полярно- вОЗДеЙСТВИЙ Е И grad Г ОТНОСИ-стью^ тельно кристаллофизической оси
кристалла. Размер доменов задается полупериодом колебания кристаллического поля. Для получения РДС с к IIР3 электрическое поле
должно быть параллельно grad Г, а для получения РДС с к 1PS электрическое поле должно быть перпендикулярно grad Т.
Ориентация поля в кристалле определяется положением электродов. Для получения к II Ps электроды наносятся на х-грани кристалла,
а для получения к ±PS электроды наносятся на 2-грани. Напряжение от источника питания к электродам подводится платиновыми проволочками (рис. 9.27).
Технологическими параметрами процесса являются grad Г в области температуры Кюри, напряженность электрического поля и плотность тока в кристалле. Оптимизация этих параметров обеспечивает качество РДС. В кристаллах LiNb03 при постоянном grad Г = = 120 °С/см переполяризация для к IIPs обеспечивалась полем Е =
= 0,3 В/см и плотностью тока - 210-6 А/см2. Скорость движения кристалла через зону с grad Т составляла 2 см/ч. Период переключения электрического поля т определялся требуемым размером доменов d и скоростью движения кристалла v как т = dlv. Вид РДС с к II Ps и
к 1Р,, полученный в кристаллах LiNb03, показан на рис. 9.28.
При постоянных т и grad Т период доменной структуры возрастает к концу образца. Это объясняется изменением температурных условий в печи при вытягивании кристалла. Для того чтобы избежать этого эффекта и добиться постоянства размеров доменов по длине кристалла, необходима программированная корректировка х в процессе переполяризации.
208
~-и *ЛПГ1*
С0011
4-
m ллл_*
ГОЮ] t
?
• •
?
Рис. 9.28. Вид РДС:
а - к НР3 \б- к LP,
Рис. 9.29. Форма доменной границы при Ps II grad Т
Как уже отмечалось, при получении РДС с помощью МЗП существует нижний предел размера доменов, составляющий 20...25 мкм. Причиной, определяющей минимальный размер домена в РДС, является отклонение границы доменов от идеальной плоскости. Очевидно, что при вариации положения доменной границы в направлении на соседнюю границу на величину А, расстояние между соседними d-границами не может быть меньше Д. В противном случае границы сольются в местах их соприкосновения и РДС рассыпется. Величина А представляет собой реальную толщину доменной границы.
Одной из причин, увеличивающих реальную толщину доменной границы, является повышение энергии доменной стенки из-за образования связанных зарядов при формировании РДС в условиях, когда к не перпендикулярен Р3. Это происходит в тех случаях, когда Ps и grad Т составляют угол, отличный от 90 град. Замечено [56], что доменные стенки, возникающие при охлаждении после выращивания 210
Рис. 9.31. Искажение доменной границы при ее пересечении границей блоков
кристаллов, представляют собой ломаную, зигзагообразную поверхность, образованную кристаллическими гранями, среди которых чаще всего встречаются грани ромбоэдра {101 2}. Тот же эффект наблюдается при формировании доменных границ методом МЗП (рис. 9.29) при условии, если Psll grad Т или Ps и grad Г составляют угол меньше 90 град.
