Кристаллы квантовой и нелинейной оптики - Блистанов А.А.
ISBN 5-87623-065--0
Скачать (прямая ссылка):
1,втн.еа
а, грев
практического применения требует отдельного рассмотрения его оптической однородности и стабильности к внешним воздействиям.
Однородность кристалла может меняться под воздействием внешних факторов, в частности, под действием температуры, электрических полей, оптического излучения. Воздействие мощного лазерного излучения может приводить как к необратимым изменениям оптических свойств, так и к потере сплошности кристалл, к их разрушению. Поэтому для характеристики устойчивости кристалла к воздействию оптического излучения используются две характеристики:
1. Лазерная (оптическая) стойкость, определяемая как изменение контрастности под действием света. Оценивается мощность или энергия импульсов света, для которых изменение контрастности не превосходит определенную величину (обычно 0,005).
2. Лазерная (оптическая) прочность, определяемая как пороговая энергия, которую выдерживает оптический элемент до появления необратимых разрушений (пор, трещин). При задании этой характеристики рекомендуется указывать режим испытаний (длительность импульсов, их скважность, апертуру излучения и т.д.). Хороший оптический материал должен иметь оптическую прочность в импульсном режиме не менее 2,5 Дж/см2 и в непрерывном режиме более 250 мВт/см2.
9.11.2. Оптическая неоднородность кристаллов
НИОБАТА ЛИТИЯ
При изучении оптической неоднородности кристаллов LiNb03 обнаружено, что с ростом температуры ОСП возрастает, достигая максимума при Т = 60...90 °С, и затем постепенно падает практически до нуля при температуре 150 °С. Первоначально такое изменение ОСП объяснялось релаксацией упругих напряжений [168]. Однако температуры, при которых происходит изменение ОСП, слишком низки для отжига упругих напряжений. Поэтому ОСП нельзя объяснить только упругооптическим эффектом. Совпадение температур, при которых происходит ослабление ОСП и фоторефракции, которая объясняется электрооптическим эффектом, позволило полагать, что и ОСП определяется электр о оптическим эффектом [169, 170], возникающим под действием внутреннего («встроенного») электрического поля Ев. Экспериментально Ев определялось, как остаточное электрическое поле, создающее дифракционную решетку в кристаллах с регулярной доменной структурой, и величина Ев оценивалась по интенсивности дифракционных максимумов, полученных на кристаллах LiNb03 с РДС в отсутствие внешнего электрического поля. Оказалось, что при нагреве кристаллов с РДС интенсивность дифракции на РДС проходит через максимум при температурах 60...80 °С и снижа-
9 - 368 257
ется практически до нуля при нагреве до 200 °С. Температурная зависимость дифракции на кристаллах LiNbC>3 с РДС, совпадающая с этой же характеристикой ОСП, объясняется температурной зависимостью встроенного электрического поля. Возникающий при изменении температуры пирозаряд создает пирополе Еп, под действием которого движутся свободные заряды, создающие поле деполяризации Еа- Результирующее, «встроенное» электрическое поле Еъ, определяется как ?в = ?п-?дИможет быть представлено в виде
Еъ = уАГ/вво - Еа. (9.44)
Поскольку Еа возникает в результате электропроводности ст под действием Еъ, скорость изменения Еъ есть dEJdt = csEB;
(9'45)
dТ dt ее0 dt
Если известен закон изменения температуры во времени, то решение уравнения (9.45) дает зависимость Еъ(Т). Эта зависимость имеет вид кривой с максимумом, положение которого зависит от ст и скорости изменения температуры. На рис. 9.63 показана такая зависимость, полученная при нагреве и охлаждении кристалла LiNb03 с постоянной скоростью. В кристалле, находившемся долгое время при постоянной температуре, начальное значение встроенного электрического поля может быть относительно мало. При нагреве в области низких ст рост Еъ определяется пироэффектом и зависимость ЕВ{Т) близка к линейной. С ростом ст ускоряется релаксация электрического поля и начинается отклонение ЕВ(Т) от линейности в сторону снижения Еъ. В результате ЕВ(Т) проходит через максимум (рис. 9.63, кривая 1) и в дальнейшем уменьшается практически до нуля. Эта зависимость ЕВ(Т) соответствует экспериментальной зависимости ОСП от температуры (рис. 9.64). При снижении температуры (рис. 9.63, кривая 2) возникает пирополе, противоположное по знаку тому, которое наблюдалось при нагреве. В результате появляется поле -Еъ, возрастающее в первое время медленнее, чем по линейному закону, так как успевает проходить частичная релаксация пирозаряда. При дальнейшем снижении температуры электропроводность уменьшается, релаксация пирозаряда замедляется и зависимость ЕВ{Т) вновь приближается к линейной. При повторном нагреве ЕВ{Т) проходит через ноль при некоторой То и затем вновь через максимум (рис. 9.63, кривая 3).
Такое поведение Ев приводит к тому, что после нагрева и последующего охлаждения кристалла до комнатной температуры ОСП оказывается выше того значения, которое наблюдалось до нагрева. При повторном нагреве кристалла ОСП вначале падает (до Го), затем
258
осп, %
Рис. 9.63. Схема изменения Еъ при нагреве и охлаждении кристалла ниобата лития:
