Кристаллы квантовой и нелинейной оптики - Блистанов А.А.
ISBN 5-87623-065--0
Скачать (прямая ссылка):
(9.31)
(9.32)
При взаимодействии сигнального луча с голографической решеткой в условиях фазового синхронизма в НБН наблюдалась генерация излучения двух типов: первый (/i), проявляющийся только в момент действия излучения накачки, и второй (/2), сохраняющийся после выключения накачки в течение некоторого времени. Эти лучи различаются по температурной зависимости: интенсивность 1\ начинает падать при относительно низких температурах (60 °С), a h, наоборот, проявляется после 60 °С и спадает после 100 °С (рис. 9.55). Предполагается, что различие в поведении 1\ и h связано с тем, что формирование объемного заряда, приводящего к появлению дифракционной решетки в НБН, определяется двумя механизмами. Первый (низкотемпературный) - диффузионный механизм разделения зарядов в электронной подсистеме, второй (высокотемпературный) - разделения зарядов в результате диффузии в ионной подсистеме. Во втором случае дифракционная решетка формируется подвижными катионами (по-видимому Na+), которые движутся вдоль [001] по тетрагональным каналам в НБС.
Ниобат калия (НК)
По эффективности фоторефракции кристаллы ниобата калия сравнимы с НБС, но большая, чем у НБС однородность кристаллов НК
247
Рис. 9.56. Оптическая схема получения голографической решетки в кристаллах KNbOj с использованием электрооптического коэффициента г42 [141]: к0 вектор дифракции; S и Р - сигнальный и опорный пучки соответственно
позволяет использовать эти кристаллы для получения широкоапертурных дифракционных решеток [141]. Для усиления фоторефрактив-ных свойств использовались примеси Fe и Мп [142, 143], Та [141]. Ориентировка кристалла относительно опорного и сигнального лучей выбиралась так, чтобы в создании дифракционной решетки использовались электрооптические коэффициенты г2з, Гц и тп.
Поскольку наибольший электрооптический коэффициент в НК /¦42, то оптимальным является такое направление взаимодействующих лучей относительно осей кристалла, при котором эффективный электрооптический коэффициент определяется главным образом величиной г42. Для этого используется свет необыкновенной поляризации, падающий на грань b кристалла (рис. 9.56).
Эффективный электрооптический коэффициент, определяющий дифракцию на полученной в этом случае голографической решетке, определяется выражением
гзфф = j[«i»i3(cos20fi -cos2p) + 4n2cn2br42 sin2 p + n*r33 (cos 2p + cos 20 Б)] cos p,
где na, nb, nc - коэффициенты преломления по осям а, b и с;
0б - угол Брэгга;
Р - угол между вектором дифракционной решетки и осью с;
(Зо - угол между гипотенузой угла (PAS) и осью b (см. рис. 9.56). Дифракционная эффективность определяется по формуле
Л= ]ЖТ--Н - Е, (9.34)
ПК COS0g
где Е - поле объемного заряда.
Для кристалла KNb03:Ta при записи голограмм время отклика составляло 0,75 с для интенсивности опорного луча 0,26 Вт/см2. Заметная дифракционная решетка в KNb03:Ta возникает под действием излучения мощностью всего 10-4 Вт [141].
248
9.11. ОПТИЧЕСКАЯ НЕОДНОРОДНОСТЬ И НЕСТАБИЛЬНОСТЬ СВОЙСТВ КРИСТАЛЛОВ
9.11.1. Характеристики оптической
НЕОДНОРОДНОСТИ И МЕТОДЫ ЕЕ ИЗМЕРЕНИЯ
Оптическая неоднородность - неоднородность показателя преломления - возникает под действием механических напряжений вследствие упруго-оптического эффекта или под действием электрических полей вследствие электрооптического эффекта. Оптическая неоднородность является прямым следствием структурной неоднородности и обычно проявляется как аномальное двупреломление при прохождении света в системе поляризатор - кристалл - анализатор.
Для оценки неоднородности кристалла или кристаллического оптического элемента чаще всего используются поляризационно-оптические методы. Эти методы особенно удобны при исследовании одноосных кристаллов, когда при прохождении света вдоль оптической оси кристалла, находящегося между скрещенными поляроидами, следует ожидать полного затемнения. В действительности полного затемнения не наблюдается, так как в одноосных кристаллах неоднородность приводит к gradw и аномальной двуосности, которую нельзя скомпенсировать поворотом плоскости анализатора.
Для определения оптической однородности кристалла или кристаллического элемента используются несколько характеристик, к числу которых относятся: остаточный световой поток (ОСП), контрастность, аномальная двуосность и эллиптичность.
Остаточный световой поток /ост определяется (%) как
где /[ и In - интенсивность света, прошедшего через систему поляризатор - кристалл - анализатор вдоль оптической оси кристалла при скрещенных и параллельных поляризаторах соответственно.
Для электрооптических элементов в качестве критерия однородности часто используются коэффициент контрастности Кк и коэффициент эллиптичности Кз. Коэффициенты контрастности при скрещенных и параллельных КИ поляроидах определяются выражениями
Здесь 1цих/2) и IiWxft) ~ интенсивность света, прошедшего через
систему поляризатор - кристалл - анализатор, при воздействии на кристаллический элемент полуволнового напряжения;
/ост — (/ ////) 100,
(9.35)
(9.36, а) (9.36, б)
249
/±(о) и hi(о) _ интенсивности света, прошедшего через систему поляризатор - кристалл - анализатор при (7=0.
