Кристаллы квантовой и нелинейной оптики - Блистанов А.А.
ISBN 5-87623-065--0
Скачать (прямая ссылка):
/ - без прнмесн; 2 - 0,001; 3 - 0,005; 4 - 0,05 % (мол.) [150]
1 Волк Т.Р. Фотоэлектрические явления в фоторефрактивных сегнетоэлектриках. Автореф. дис. докт. фнз.-мат. наук. М., 1995.
244
онной эффективности, измеренной с помощью записи голографических решеток, возрастает для LiNb03 : Fe с ростом концентрации примеси (рис. 9.51 и рис. 9.52). Спектральная зависимость фоторефракции определяется спектральной зависимостью поглощения, которая для LiNbCb: Fe имеет максимум при X = 0,42 мкм [149].
Ниобат бария-стронция (НБС)
Кристалл НБС благодаря большой величине электрооптического коэффициента [гъъ = (460...560)-1012 см/В] тоже является одним из наиболее эффективных фоторефрактивных материалов. Важной характерной чертой НБС, относящейся и к другим кристаллам со структурой вольфрамовых бронз, является большое число структурных вакансий, что позволяет вводить в эти кристаллы значительные концентрации легирующих примесей без существенных искажений кристаллической решетки. Для размещения примесных катионов структура НБС располагает тремя различными по размеру местами (см. 9.1), что облегчает вхождение примеси. Так, растворимость хрома в НБС достигает 15 % (мол.) [137], несмотря на разницу ионных радиусов Сг3+ и Nb5+, на месте которого располагается Сг3+.
Ионы Сг3+ и Се3+ - примеси, обычно используемые для повышения ФР свойств кристаллов НБС [137, 138]. Попытки использовать для этих целей ионы железа не привели к хорошим результатам, так как кристаллы НБС с Fe обычно имели низкое оптическое качество [137], несмотря на то, что ионные радиусы Сг3+ и Fe3+ очень близки.
Для выяснения механизма ФР в кристаллах НБС использовались и поляризационно-оптический и дифракционный методы. Фотоволь-таическое поле наблюдалось в кристаллах НБС при относительно низких температурах (рис. 9.53). При повышении температуры до комнатной фотовольтаическое поле снижается до значений, меньших 10 В/см [139], тогда как величина поля, требующаяся для того, чтобы получить наблюдаемые величины наведенного Дп, составляет 100...
150 В/см. Это дало основание полагать, что в кристаллах НБС фо-т о в о льтаический эффект не вносит большого вклада в фоторефракцию.
Значительное влияние на разделение неравновесных зарядов в НБС оказывает внутреннее («встроенное») поле ?„ которое возникает из-за неоднородности кристалла.
245
Уфв,&
Рис. 9.53. Зависимость фотовольтаиче-ского поля в кристаллах НБС от температуры [139]
К п у.
1\ 18 /1
I \ п - / /
\ \ 6 / /.
-1,0 \а,б -01^ — -6 о„г у о,б i,o S-/ С, кВ/см
-гг-
dfar)~w~s Размеры областей, в которых суще-
ствует Е„ соответствуют размеру неоднородности, и при наличии макронеоднородности эти области соизмеримы с размером кристалла. О существовании такого поля свидетельствует большая фотопамять НБС (наблюдается остаточная фотопроводимость и релаксация фототока при комнатной температуре проходит более чем за 20 ч). Проверить существование встроенного поля можно, измеряя зависимость 8(Дп) от внешнего электрического поля Е (рис. 9.54). В действительности измеряется зависимость 8(Дп) от (Е - Е) и такая зависимость имеет минимум при Е - Е,- = 0. При Et ф 0 минимум на зависимости 8(Дп) от Е, представленной на рис. 9.54, смещается от положения Е = 0 в положение Е = Е,. Таким образом, используя зависимость 8(Дп) от (Е - /?,) можно оценить величину Е, в кристалле. Как следует из рис. 9.54, величина Е, в НБС составляет несколько сотен вольт/см, что вполне обеспечивает наблюдаемую в этом кристалле фоторефракцию [139].
Исследование ФР эффективности кристаллов НБС с различной стехиометрией показывают, что наибольшей эффективностью обладают кристаллы НБС-60. Ниже приведены некоторые характеристики фоторефрактивного эффекта в НБС [138]:
Рис. 9.54. Зависимость наведенного двупреломления 5(Дп) от внешнего электрического поля в области наведенного двупреломления [139]
Кристалл ..НБС-60 НБС-75
Дифракционная эффективность г] 4,1 9,1
Относительная (на единицу интенсивности) скорость
голографической записи, см2/(Вт с) ...12,82 0,47
Плотность неравновесных зарядов Л^фф, 10|6см~3 0,69 0,26
Параметр (подвнжность/время рекомбинации) цтй • 10 К|, см2/В . 53,6 5,4
Темновая проводимость от- Ю-10 (Ом см)-1 5,51 1,47
Ниобат бария-натрия (НБН)
Запись голограмм [144, 145] и создание условий для генерации оптических волн в условиях фазового синхронизма [146] с использованием ФР эффекта возможны как в легированных, так и в чистых кристаллах НБН. Этот эффект в кристаллах НБН усиливается при легировании примесями Fe и Мо. При создании голографических решеток используется луч с волновым вектором, параллельным направлению [010], и вектор дифракционной решетки, параллельный [001]. В этом 246
I-10'°
во 120 T, °С
Put. 9.55. Температурная зависимость генерации фазово-синхронного излучения типа /i (о) и h (б) иа голографической решетке в НБН [147]
случае [147] наведенное двупреломление в кристалле с симметрией mm2 определяется как
Дл,
Дл,
- — и 2
1 '13
Е для поляризации света к II [100];
—пггггЕ для поляризации света А://[001].
