Физическая энциклопедия Том 4 - Порохов А.М.
Скачать (прямая ссылка):
ПОКОЛЕНИЯ
Ofc—aA-O-rJci^ хЛ~гкгВуЛ~іг](%Ег, (3)
где к — I, 2...6; ai0 - O50- «во— 0- Коэф. rfc наз. постоянными Поккельса и определяют величину И. э. в раз л. кристаллах.
П. э. существует в средах, лишённых центральной симметрии, называемых пъезоэлектриками. Симметрия кристаллов накладывает определённые ограничения на постоянные Поккельса, часть из них обращается в нуль, нек-рые могут оказаться равными между собой. Материал считается обладающим значит, электрооптич. эффекто.м, если его коэф. r/fi порядка IO"8 ~ 10~10 см/В. Поэтому при обычных виеш. полях IO4 В/см линейное изменение показателя преломления составляет ~10-5. Это означает, что существенные изменения оптич. длины под действием П. э. могут быть получены только в тех случаях, когда длина кристалла в направлении распространения света ~ в IO5 раз превышает длину волны света.
П. э. широко применяется при создании разл. устройств управления оптич. излучением, таких, как модуляторы света, дефлекторы, переключатели оптич. каналов и т. п. Обычно в этих устройствах используются кристаллы LiNbO3 (гяз — 30,8-IO-10 см/В), LiTaO8 (г38 = 33-IO-10 см/В), KH8PO4 (гвз =
- И-І0-Ю См/В), KD8P04(re3 = 26,8.10"10 см/В) и др.
Значит, увеличение постоянных Поккельса происходит в сегнетоэлектрич. кристаллах при приближении к точке Кюри. Из зависимости гвз от темп-ры для кристаллов KH2PO4 и KD2PO4 (рис. 1) видно, что в точке Кюри постоянные Поккельса увеличиваются в — 1500 раз по сравнению с комнатной темп-рой, что позволяет снизить управляющие напряжения. Однако трудности охлаждения кристаллов н поддержания с высокой точностью их темп-ры ограничивают применение устройств, работающих при темп-ре, близкой к темп-ре Кюри. Сегиетоэлектрики BaTiO8, KTajcNb1-XO3, BajcSr1^NbaOe, имеющие точки Кюри вблизи комнатной темп-ры и большие коэф. —10-s см/В, непригодны, однако, для создания устройств управления светом по своим оптич. качествам.
На практике П. э. часто маскируется вторичным электрооптич. эффектом, обусловленным деформациями пьезокристалла при наложении электрич. поля за счёт обратного пьезооптического эффекта. Эти деформации из-за наличия фотоупругости приводят к изменению показателя преломления, к-рое складывается с первичным П. э. При наличии деформаций изменение коэф. эллипсоида (3) должно быть записано в виде 3 6
«X; — ^Aro= 2 rAri^i+ 2 PejuJ, (4)
1=1 J=I
где Pkj — коэф. фотоупругостн, Mj — компоненты деформации, Ei — проекции электрич. поля на оси координат. Если к кристаллу не приложены виеш. напряжения, то деформации обусловлены только электрич. полем
3
i=l
где dfi — пьезоэлектрич. коэф. Подставив (5) в (4), имеем
3 6
°Ь= 2 (rfri+ 2 pVdji) Еї • (6)
i=*l j=l
Выражение в скобках наз. низкочастотной постоянной Поккельса, т. к. именно эта величина измеряется при НЧ изменения электрич. поля. На очень высоких частотах деформации кристалла малы и имеет место только первичный П. э.
Особенно резко увеличиваются деформации иа частотах, соответствующих собств. колебаниям кристалла.
Когда частота внеш. электрич. поля совпадает с одной из собств. частот, деформации увеличиваются в Q раз, где Q — добротность соответствующего колебания. При таком резонансе электрооптич. коэф. мсжет возрасти в IO3 раз, что позволяет во столько же раз снизить управляющее напряжение. Однако это явление
Рис. 1. Температурная зависимость постоянных Поккельса для кристаллов KH2PO4(KDP) и KD1PO4(DKDP)
наблюдается в узкой полосе частот и сильно зависит от темп-ры. Для улучшения частотной характеристики широкополосной модуляции света с помощью П. э. приходится специально демпфировать собств. колебания электрооптич. кристалла, однако н в этом случае переход от низких частот к высоким сопровождается изменением постоянной Поккельса за счёт пьезоэффекта. На рис. 2 приведены зависимости гэ1 = {l/2){n!*r13—R84Jr33) и гэг = пог22 для кристалла LiNbO3 с размерами 41 X 3,3 х 3,3 мм3 от частоты, измеренные экспериментально. На низких частотах гэ1 и гЭ2 определяются суммой первичного н вторичного П. э. При этом для оба эффекта имеют одинаковый знак, а для r3L вторичный эффект имеет знак, противоположный первичному. Поэтому иа высоких частотах гэ1 больше своего
Г-Ш,й(см/6
Рис. 2. Экспериментальная частотная зависимость постоянных Поккельса гм и rsl для кристалла LiNbOs.
квазистатич. значения, а га2 — меньше. На частотах около 0,6 МГц имеет место собств. резонанс кристалла. ВЧ-зиачение постоянных Поккельса обычно ие меняется вплоть до частот IO12 Гц, соответствующих частоте резонанса кристаллич. решётки.
Лит.: Мустель Е. Р., Парыгин В. H., Методы модуляции и сканирования света, BI., 1970; Сонин А. С., Василевская А. С., Электрооптические кристаллы, M 1971. В. Н. Парыгин.
ПОКОЛЕНИЯ ФЕРМИОНОВ — сходные но свойствам группы (семейства) частиц — кварков и лептонові (ve,e-,u,d), (lVlt,[i',с,s), (vt,x-,f,fc). Соответствующие частицы из каждого поколения имеют одни и те же квантовые числа относительно группы симметрии электрослабого взаимодействия и отличаются только массами: каждое следующее поколение тяжелее предыдущего. Указанные три поколения содержат все известные в настоящее время кварки и лентоны.
