Курсовая работа: Трьох- і чотирьох хвильове розсіяння світла на поляритонах в кристалах ніобіту літію з домішками
§2. Розсіяння світла на поляритонах в умовах нелінійної дифракції
Зміна нелінійній сприйнятливості в просторі надає дію на протікання параметричного процесу в кристалі. Періодична модуляція нелінійної сприйнятливості впливає на умови просторового синхронізму[6]:
, (6)
де 
- вектор оберненої гратки, пов'язаний з шарами-доменами, d - товщина шаруючи 
- одиничний вектор, перпендикулярний шарам, m - ціле число. Умови тимчасового синхронізму при цьому не міняються. Ефективна нелінійна сприйнятливість (5) може бути розкладена у вигляді(ceff (2) º):
(7)
Амплітуди просторових гармонік квадратичної сприйнятливості мають вигляд:
(8)
Тоді поляризація на частоті розсіяного випромінювання виглядає таким чином:
(9)
Звідси видно, що інтенсивність розсіяного випромінювання в напрямі, відповідному m-ому порядку дифракції, пропорційна Фурье-амплітуді cm .
Нелінійна дифракція дозволяє отримати нове рівняння просторового синхронізму при генерації другої гармоніки. У роботі [7] досліджували генерацію другої гармоніки (ВГ) в неоднорідному кристалі ніобіту барії-натрію. Прослідкувала температурна залежність інтенсивності ВГ при нелінійній дифракції світла в околиці сегнетоэлектрического фазового переходу. Вище за температуру цього переходу доменів немає, тому інтенсивність ВГ різко падає, не опускаючись до нуля, оскільки існує залишкова поляризована шарів.
У роботі [6] отримані спектри нелінійної дифракції в полідоменном кристалі ніобіту барії-натрію при параметричному розсіянні світла. При цьому вектор нормалі шарів був перпендикулярний вектору накачування 
. Спостерігалося розсіяння в першому і другому порядку дифракції, зміщеного по куту щодо нульового порядку дифракції. По отриманих спектрах визначено відхилення напряму зростання шарів від оптичної осі кристала і період регулярної доменної структури .
У роботі [8] отримані одночасно в одному кристалі друга і третя гармоніки випромінювання 1,064 мкм. При генерації другої гармоніки в рівняння хвилевих векторів входив хвилевий вектор нелінійної дифракції першого порядку (m=1), а при генерації третьої гармоніки - третього порядку (m=3). Кристал складався з ділянок з періодичними доменами різної товщини. У кожному процесі брала участь область з доменами, товщина яких задовольняла рівнянню просторового синхронізму.
§3. Експериментальна установка для спостереження СПР
Основними елементами експериментальної установки (рис.3) для отримання спектрів спонтанного параметричного розсіяння на поляритонах (ПР-спектрограф) є: аргоновий лазер (1) з довжиною хвилі lL=488 нм, нелінійний кристал (6), дві призми Глана (поляризатор (5) і аналізатор (6)), трьох лінзова оптична система (8) для отримання кутового спектру і спектрограф (10) для отримання частотного спектру.
Випромінювання лазера після направляючих дзеркал (2) проходить через діафрагми (3); накачування, що служать для контролю положення. Далі поляризатор (5) виділяє поляризацію накачування, паралельну щілині спектрографа. Аналізатор (6) пропускає сигнальну хвилю з поляризацією, перпендикулярній виділеній поляризації накачування. Інтерференційний фільтр (9) затримує випромінювання накачування, що залишилося.
Мал.3. Оптична схема для спостереження параметричного розсіяння.
1. Ar+лазер; 2. Дзеркало ; 3. Діафрагма ; 4. Довгофокусна лінза ; 5. Призма Глана (поляризатор) ; 6. Зразок (кристал) ; 7. Призма Глана (аналізатор) ; 8. Трьохлінзова система ; 9 Інтерференційний фільтр ; 10. Спектрограф.
Розділ 2. Дослідження характеристик однорідних і шаруватих кристалів ніобіту літію з різним змістом домішок методом спектроскопії СПР
§1. Зразки кристалів LiNbO3
Досліджувалися кристали ніобіту літію з різною концентрацією домішок (Табл.1). Кристал ніобіту літію - одноосний негативний у видимій області спектру, такий, що має велике двопромінепреломленняDn=ne-no-0.1. Концентрація домішок (Nd і Mg) була зміряна за допомогою рентгенівського мікроаналізу. Однорідні кристали No.4,5,6 вирощені уздовж оптичної осі Z.
Шаруваті кристали No.2,3 мали форму паралелепіпеда. Домішка неодиму практично не впливає на значення показників заломлення. Шари паралельні грані 
. Оптична вісь розташована в площині ZYпід кутом 57о до нормалі шарів. Кристали ніобіту літію з обертальними шарами зростання і закріпленими на них доменами вирощують шляхом витягування з розплаву. У зразках ніобіту літію з періодичною доменною структурою варіювалася концентрація магнію від шару до шару, відповідно від шару до шару мінявся показник заломлення на малу величину, Dn10-4~ [10]. Для вирощування моно доменних кристалів, які мають шари з одно направленим вектором спонтанної поляризації, прикладають невелику напругу до зразка.
ТАБЛИЦЯ 1.
|
Кристал LiNbO3 No. |
Концентрація магнію. NMg,масс.% |
Концентрація неодима. К-во Просмотров: 300
Бесплатно скачать Курсовая работа: Трьох- і чотирьох хвильове розсіяння світла на поляритонах в кристалах ніобіту літію з домішками
|