М. Н. ЛИТВИНОВА, В. А. ЛИТВИНОВА,
С. Г. ДЯТЕЛ, Н. Д. ЛИННИК
Дальневосточный государственный университет путей сообщения, Хабаровск
СПЕКТРЫ ПРЕОБРАЗОВАННОГО ТЕПЛОВОГО ИЗЛУЧЕНИЯ В СТЕХИОМЕТРИЧЕСКОМ
И КОНГРУЭНТНОМ КРИСТАЛЛАХ НИОБАТА ЛИТИЯ
Получены спектры широкополосного теплового излучения, преобразованного в видимый диапазон в кристаллах ниобата лития стехиометрического и конгруэнтного составов. Показано, что характеристики спектров преобразованного излучения определяются составом кристалла и могут быть применены для определения отношения R = Li/Nb в кристалле ниобата лития.
Для практического применения кристаллов ниобата лития важнейшей является зависимость от стехиометрии показателей преломления, которая определяет влияние стехиометрии на условия синхронизма при нелинейно-оптическом взаимодействии [1, 2]. Прямое определение соотношения R = Li/Nb в расплаве связано с определенными трудностями, поэтому для определения стехиометрии кристалла ниобата лития используются зависимости физических характеристик ниобата лития от его состава.
Наиболее широкое применение получили кристаллы ниобата лития конгруэнтного состава благодаря их высокому оптическому качеству, однако данные кристаллы обладают высоким фоторефрактивным эффектом. Кристаллы ниобата лития стехиометрического состава R = 1 более стойки к оптическому повреждению, но обладают большой оптической неоднородностью, которая резко снижает эффективность нелинейно-оптических преобразований [3].
В работе исследованы монокристаллы ниобата лития стехиометрического состава (Li/Nb=1), выращенные методом Чохральского из расплава с 58,6 моль % Li2O, и монокристаллы ниобата лития конгруэнтного состава, выращенные методом Чохральского из расплава конгруэнтного состава с 48,6 моль % Li2O. Эти образцы отличаются упорядочением структурных единиц катионной подрешетки вдоль полярной оси кристалла.
При распространении расходящегося пучка широкополосного ИК излучения в нелинейно-оптическом кристалле, в направлении фазового синхронизма для одной из входящих частот происходит генерация второй гармоники и суммарных частот [4]. Условия синхронизма при нелинейно-оптическом взаимодействии определяются зависимостью показателей преломления от отношения R = Li/Nb в кристалле ниобата лития.
Получены спектры широкополосного излучения, преобразованного в монокристаллах ниобата лития стехиометрического и конгруэнтного составов в условиях некритичного 90-градусного синхронизма при реализации векторных взаимодействий оо-е типа (рис. 1). Максимум спектра соответствует длине волны λ0, для которой выполняется условие 90-градусного фазового синхронизма. Ширина спектра преобразованного излучения зависит от типа кристалла, его толщины, типа взаимодействия и от положения частоты синхронизма в спектре падающего излучения [4].
Максимум в спектре кристалла стехиометрического состава наблюдается на длине волны λ0 = 495 нм, а максимум в спектре кристалла конгруэнтного состава соответствует длине волны λ0 = 525 нм (рис. 1). Полуширина спектра ΔλI/2, а также относительная эффективность преобразования η, для кристалла конгруэнтного состава превышают данные значения для кристалла стехиометрического состава.
Полученные результаты хорошо коррелируют с данными спектроскопии комбинационного рассеяния света (КРС) и результатами, полученными с помощью метода оценки отношения R = Li/Nb, использующего особенности векторного синхронизма в ниобате лития [2, 3].
Таким образом, при увеличении отношения R = Li/Nb в кристалле ниобата лития максимум спектра преобразованного широкополосного излучения смещается в область коротких длин волн, а эффективность преобразования уменьшается. Изменение отношения R = Li/Nb на тысячные доли приводит к смещению максимума на 10-30 нм.
Список литературы
1. Кузьминов и нелинейно-оптический кристалл ниобата лития. М.: Наука, 1987.
2. Блистанов квантовой и нелинейной оптики. М.: МИСИС, 2000.
3. Сидоров Н. В., Палатников М. Н., Габриелян В. Т. и др. Неорганические материалы. 20№1. С.66-73.
4. Кривощеков Г. В., Колпаков Ю. Г., Самарин В. И. и др. Журнал прикладной спектроскопии. 1979. Т.30. №5. С. 884–889.
