А. С. ПЕРИН, В. Ю. РЯБЧЁНОК, А. О. МАРКИН, В. М. ШАНДАРОВ, А. Н. ПАРХАНЮК
Томский государственный университет систем управления и радиоэлектроники
ФОРМИРОВАНИЕ ВОЛНОВОДНО-ОПТИЧЕСКИХ СИСТЕМ В КРИСТАЛЛАХ НИОБАТА ЛИТИЯ ПРИ ВОЗДЕЙСТВИИ ПИРОЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ЭФФЕКТА
Рассмотрены возможности формирования волноводно-оптических систем в кристалле ниобата лития при воздействии пироэлектрического эффекта, а также экспериментально исследуются особенности распространения световых полей в таких системах.
В пироэлектрических материалах возможна компенсация дифракционной расходимости световых пучков и формирование так называемых пиролитонов [1]. Целью данной работы явилось исследование возможности формирования в кристаллах ниобата лития (LiNbO3) многоэлементных волноводно-оптических систем за счет пироэлектрического эффекта.
Одномерные системы планарных оптических волноводов формировались в данном кристаллическом образце с помощью амплитудного транспаранта с периодом 18 мкм (методика подобного эксперимента описана в [2]). Экспонирование проводилось непрерывным излучением YAG:Nd3+ лазера (λ=532 нм) в кристалле LiNbO3, нагретого до температуры порядка 50ºС. На рис. 1 представлены картины световых полей на выходной грани кристалла, полученные после завершения процесса экспонирования при возбуждении волноводных систем коллимированным световым пучком.
а 
б
Рис. 1. Картины световых полей на выходной грани образца:
система волноводов, сформированная без нагревания образца (а);
система волноводов, сформированная при нагревании (б)
Для определения характеристик волноводно-оптических систем использовался зондирующий пучок с той же длинной волны. Дифракционная эффективность системы, сформированной при воздействии пироэлектрического эффекта, в условиях брегговской дифракции составила 38%. При формировании аналогичной системы без нагревания образца, дифракционная эффективность не превышала 7%.
На рис. 2 представлены некоторые результаты исследования эффекта дискретной дифракции света при одноэлементном методе возбуждения света в полученной волноводно-оптической системе. В качестве источника излучения использовался He-Ne лазер (λ=633 нм), световая мощность составляла Р=0,1 мВт, диаметр светового пятна на входной плоскости волноводной системы составлял ~10 мкм.
а |
б |
в |
Рис. 2. Картина распределения светового поля на выходной грани кристалла
Проведенные исследования показали возможности компенсации линейной и нелинейной дифракции лазерных световых пучков и индуцирования сложных волноводных систем в кристаллах ниобата лития при вкладе пироэлектрического эффекта. Работа выполнена при финансовой поддержке Минобрнауки РФ (НИР РНП.2.1.1.429, НИР по госконтракту No 02.740.11.0553), РФФИ (совместный проект РФФИ-ГФЕН Китая, грант -ГФЕН_а) и фонда естественно-научных исследований Китая (грант No NSFC).
Список литературы
1. Safioui J., Devaux F., Chauvet M. Pyroliton: pyroelectric spatial soliton. Optics Express. 2009. V.17. N.24. P.205-212.
2. Davydov S. A., Trenikhin P. A., Shandarov V. M., et. al. Quasi-one-dimensional photonic lattices and superlattices in litium niobate: linear and nolinear discrete light diffraction. Physics of Wave Phenomena. 2010. V.18. N.1. P.1-6.
