Преобразование широкополосного излучения в кристаллах методами нелинейной оптики и электрооптики

• Автор: Криштоп, Виктор Владимирович
• Шифр специальности: 01.04.05
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2009
• Место защиты: Хабаровск
• Количество страниц: 221 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
Введение

Глава 1. Электрооптическая модуляция и преобразование излучения в кристаллах

1.1. Определение качества оптических кристаллов и исследование оптических свойств

1.2. Электрооптическая модуляция света в кристаллах

1.3. Нелинейнооптическое преобразование излучения в одноосных кристаллах

1.4. Влияние 'различных факторов на спектральный состав преобразованного излучения

Глава 2. Объекты и методы исследования. Приемники излучения и поляризационные свойства кристаллических пластин

2.1. Оптические свойства кристаллов

2.2. Пироэлектрический приемник излучения на инфранизких частотах модуляции

2.3. Координатно-чувствительный приемник излучения

2.4. Ориентационная зависимость пропускания системы поляризатор-кристалл-кристалл-анализатор
Глава 3. Влияние внешних воздействий на оптические свойства кристаллов
3.1. Коноскопические фигуры оптических кристаллов
3.2. Исследования оптической неоднородности кристаллов бесконтактным методом
3.3. Анализ индикатрисы фотоиндуцированного рассеяния света в кристаллах ниобата лития
3.4. Электрорефракция в кристалле ниобата лития
3.5. Электрогирация в кристалле ниобата лития
3.6. Особенности вольт-амперных характеристик кристалла ниобата лития в области высоких напряжений
Глава 4. Электрооптическая модуляция света
4.1. Особенности изменения индикатрисы показателя преломления кристаллов во внешнем электрическом поле
4.2. Изменение угла между индуцированными оптическими осями ниобата лития во внешнем электрическом поле
4.3. Экспериментальное определение угла между наведенными оптическими осями кристалла ниобата лития во внешнем электрическом поле
4.4. Элекгрооптический метод определения направлений кристаллофизических осей в кристалле ЫЫЬ03
4.5. Модуляция монохроматического излучения в кристалле
1л№>Оз
4.6. Определение угловых характеристик амплитудных электрооптических модуляторов
4.7. Модуляция интенсивности лучей в призме типа ромба

Френеля
4.8. Электрооптический затвор немонохроматического света на
кристалле ниобата лития
Глава 5. Спектральное преобразование широкополосного
излучения
5.1. Расчет спектра преобразованного широкополосного
излучения в кристалле 1л№Юз для случаев коллинеарного и векторного взаимодействя
5.2. Спектры преобразованного ИК-излучения в кристалле
1л№>03
5.3. Преобразование излучения в кристалле иодата лития
5.4. Экспериментальные исследования спектральных
характеристик преобразователя теплового изображения
Глава 6. Управление спектральным составом преобразованного
излучения
6.1. Экспериментальные исследования преобразованного
широкополосного излучения по частоте в нелинейнооптическом кристалле
6.2. Влияние температуры объекта на процесс преобразования
ИК-излучения
6.3. Зависимость состава преобразованного излучения от
ширины спектра теплового излучения
6.4. Влияние поляризации РЖ излучения на спектр
преобразованного излучения
6.5. Повышение эффективности нелинейно-оптического
преобразования теплового излучения за счет использования нескольких кристаллов
6.6. Элекгрооптическое управление преобразованным
излучением
Глава 7. Электрооптические модуляторы и затворы
немонохроматического света
7.1. Электрооптический модулятор немонохроматического света
7.2. Линейный эффект’Керра
7.3. Электрооптический затвор на линейном эффекте Керра
Заключение
Библиографический список

ВВЕДЕНИЕ
Использование света, излучаемого лазером или мощным нелазерным источником, приводит к нелинейному взаимодействию поля световой волны со средой, при котором нарушается принцип суперпозиции, создаются условия для генерации излучения на кратных частотах, а также суммарных и разностных частотах. Это происходит из-за того, что напряженность поля световой волны становится соизмеримой с внутренними полями в кристаллах. Нелинейно-оптические кристаллы широко используются в качестве преобразующих и управляющих элементов во многих оптоэлектронных приборах [1].
Среди устройств, использующих принципы нелинейной ОПТИКИ, особое место занимают преобразователи теплового широкополосного излучения. Генерация суммарных частот используется в «ап-конверторах», то есть преобразователях частоты вверх, с их помощью оптические сигналы инфракрасного (ИК) диапазона трансформируются в видимую область, что применяется для визуализации тепловых инфракрасных объектов [2]. В последнее время вызывают интерес процессы преобразования по частоте излучения с широким спектром в нелинейных оптических кристаллах. Было показано, что при одинаковых уровнях накачки эффективность преобразования широкополосного излучения может быть даже значительно выше, чем для лазерного излучения [3]. Основным преимуществом в данном способе преобразования ИК изображения является отсутствие геометрических искажений, изображения.
При приложении внешнего электрического поля изменяются показатели преломления обыкновенного и необыкновенного лучей, что сказывается на синхронных взаимодействиях световых волн, а, следовательно, и на спектре преобразованного излучения. Перспективны для использования методы управления процессами преобразования, основанные на электрооптической модуляции излучения на частоте второй и третьей гармоники, так как электрооптический эффект является очень быстрым.
Процессы преобразования излучения в оптическом кристалле подвержены влиянию внешних воздействий. В результате взаимодействия высокоинтенсивного оптического излучения с кристаллами в последних могут возникать изменения оптических свойств в результате

Прямым доказательством ионного характера проводимости служит электролиз кристаллов в процессе электропереноса, сопровождающийся ростом дендритов лития у отрицательного электрода [247]. Электропроводность а-ШОз подчиняется экспоненциальному закону энергией активации для электропроводности в направлении оси 6-го порядка Н(озз) = 0,5...0,6 эВ и для электропроводности в направлении, нормальном оси 6-го порядка, Н(ап)=1,0 эВ. Величины электропроводности и энергии активации зависят от pH раствора, в котором выращивались кристаллы: при изменении pH от 2 до 11 электропроводность <7зз возрастает более чем на порядок.
Основными носителями заряда в кристаллах а-ЫЮз являются [46] внедренные ионы Ы+, движущиеся по винтовым каналам вдоль оси с, и вакансии лития, также движущиеся вдоль оси с. Замечено, что при изменении полярности приложенного напряжения электропроводность кристалла меняется. В результате температурные зависимости электропроводности - о(Т), измеренные для направлений электрического тока [0001] и [0001], оказываются различными. Такое различие а(Т) свидетельствует о наличии внутренней э.д.с. Действительно, в отсутствие внешнего напряжения между электродами, приложенными к плоскостям (0001) и (0001) кристалла, протекает ток короткого замыкания. Появление токов короткого замыкания в а-ЫЮз было объяснено тем, что в полярном кристалле возможно протекание процесса электрохимического разложения из-за различия электрохимического потенциала разнополярных поверхностей кристалла. В кристалле а-ЫЮз идет процесс разложения, сопровождающийся восстановлением ионов йода по реакции 15+ + п(е) —> 1(5'п) и переходом ионов кислорода в атомарное состояние (О2' —» О + 2е). Скорость этих реакций различна на поверхностях (0001) и (0001). Процесс восстановления йода быстрее идет на поверхности (0001), что было