ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Генерация второй гармоники сегнетоэлектрическимп кристаллами из "Сегнетоэлектрические кристаллы для управления лазерным излучением " Выше мы рассматривали нелинейные коэффициенты с феноменологической точки зрения и устанавливали их связи с макроскопическими величинами. Ниже мы остановимся на микроскопическом рассмотрении и попытаемся установить связь между нелинейными коэффициентами ответственными за ГВГ, и кристаллической структурой октаэдрических сегнетоэлектриков. [c.362] Робинсон [40] впервые предположил, что нелинейнооптические эффекты могут быть связаны с нелинейной поляризацией индивидуальных связей, которые описываются аддитивными тензорными величинами. Жегго и Бойд [41] рассмотрели индивидуальные связи Nb—О в ниобатах и использовали эмпирический подход, чтобы связать нелинейно-оптические коэффициенты материала с поляризацией этих связей. [c.362] Следует отметить, что нелинейные коэффициенты ГВГ являются чувствительными функциями показателей преломления, которые в свою очередь определяются количеством связей в единичной ячейке. Кроме того, эксперименты показывают, что высокая электронная поляризуемость ионов, входящих в состав кристаллической решетки, обусловливает высокие коэффициенты линейных и нелинейных оптических эффектов. Поэтому тензорные коэффициенты р характеризуют микроскопические свойства соединений. [c.363] Рассмотрим влияние доменной структуры сегнето-электриков на ГВГ в случае, когда световые лучи распространяются нормально к обоим направлениям спонтанной поляризации, т. е. сегнетоэлектрик разбит на 180°-пые домены. Па 180°-ной доменной стенке изменяется фаза силовой волны на я, которая затем вызывает измепепие амплитуды свободной волны на величину, равную, но противоположную по направлению силовой волне. Если доменные стенки имеют протяженность 4, получим усиление второй гармоники, эквивалентное изменению эффективной длины генерации гармоники от 1с до длины кристалла I, т. е. эквивалентное выполнению условия фазового согласования. [c.367] Коэффициенты поляризации второго порядка, которые описывают нелинейные взаимодействия лазерных лучей с сегнетоэлектрическими кристаллами, отличаются по величине для разных материалов на несколько порядков. [c.369] Из этого выражения Миллер получил соотношения, которые приводились в 3 настоящей главы (см. уравнения (8.42) — (8.44)). Величины нелинейной восприимчивости 6 были определены для большого количества различных материалов. Среднее значение й для 120 сегне-тоэлектрических соединений составляет 1,46 10 ед. СГСЕ со стандартным отклонением 0,88 10 [25]. [c.370] На рис. 8.12 показаны зависимости б от Р, для нескольких сегнетоэлектрических кристаллов при температуре 300 К. Линия 1 рассчитана с помощью приближенной модели ангармонического осциллятора. Линия 2 соответствует экспериментальным данным, обработанным по методу наименьших квадратов, где все точки имеют одинаковые статистические веса. Линия 3 показывает зависимость средней величины б, имеющей стандартное отклонение а. На рисунке приведены такн е экспериментальные значения б для нескольких соединений, большинство которых лежит внутри интервала б а. [c.371] Приведенные на рис. 8.12 данные показывают, что колебания б для разных материалов в общем случае меньше, чем изменения соответствующих йгл (см. табл. 8.6). Это позволяет предполагать, что описание нелинейных явлений в терминах диэлектрической поляризации приводит к более фундаментальным зависимостям, чем при использовании напряженностей электрических полей. Подобные предположения были сделаны также при рассмотрении квадратичного электрооптического эффекта в ряде перовскитов. [c.371] При введении нелинейной величины восприимчивости й стало очевидным, что кристалл, обладающий большими линейными восприимчивостями при соответствующих частотах, будет также проявлять большие нелинейные эффекты. Установленная Армстронгом с соавторами [50] зависимость от линейных диэлектрических свойств среды отличается от аналогичной зависимости, найденной Миллером [24]. [c.371] Относительные знаки нелинейных оптических коэффициентов. Выше уже говорилось об относительных знаках нелинейных оптических коэффициентов, которые ответственны за преобразование частоты лазерного излучения. От знаков этих коэффициентов зависит выход второй гармоники. [c.371] Лазерный луч, первоначально поляризованный под углом 45° к вертикальной оси с, проходит через поляризатор, который пропускает излучение, поляризованное под з глом к вертикали. За исследуемой кристаллической пластинкой помещается анализатор для второй гармоники с направлением поляризации под углом а к вертикали. [c.372] В этом случае Рг(0, Ро) должна быть сложно изменяющейся функцией от ф. [c.373] Таким образом, можно видеть, что функция PiiO, 0) в зависимости от ф непосредственно дает относительные знаки asi и взз. Такое определение не требует детального знания kj или dij. Отношение интенсивностей максимумов мощности второй гармоники можно также использовать для определения относительного знака а . Например, максимум Рг(0, о) в четыре раза больше, когда вз1 и ass имеют одинаковые знаки, по сравнению со случаем, когда знаки Яз1 и взз разные. [c.373] Вернуться к основной статье