Дисперсія в поляритонної області спектру

2.2 Дисперсія в поляритонної області спектру

Дисперсійні характеристики кристалів в середньому ГИК діапазоні ми отримали використовуючи спонтанне параметричне розсіяння. Цей метод дозволяє зміряти уявну і дійсну частину діелектричної проникності в області спектру, де поглинання кристала велике: на частотах фононного поляритону і на верхній поляритонній гілки. На відміну від прямого вимірювання ми отримуємо інформацію про ГИК спектрі використовуючи дисперсійні характеристики у видимій області спектру. При процесі СПР частоти і хвилеві вектора взаємодіючих хвиль повинні задовольняти умовам частотного і просторового синхронізму (1). Якщо ми знаємо дисперсію кристала на частотах накачування і сигнальної хвилі, то ми можемо отримати дисперсію на поляритонних частотах, використовуючи рівняння (1). На установці, зображеній на рис.3, отримані двовимірні частотно-кутові розподіли інтенсивності розсіяного випромінювання кристалів No.2,3,4,5. По цих спектрах визначена дисперсія звичайного показника заломлення кристалів на частотах 1.7-10 мкм і 17,5-20,8 мкм. На нижній поляритонной гілки вказана помилка, яка з'являється при вимірюванні частоти і кута розсіяння сигнальної хвилі. На верхній поляритонній гілці помилка не перевищує розміру символу, що позначає експериментальну крапку. Таким чином погрішність вимірювання показників заломлення спектру методом СПР не дозволяє нам відмітити вплив домішки на дисперсію кристалів в ГИК області. Слід відмітити, що тільки в кристалі No.5 використовувалася геометрія розсіяння, в якій “еліпс ” розсіяння на верхній поляритонній гілці досягав довгохвильової області видимої частини спектру. Можливо, якщо розглянути всі кристали в тій геометрії розсіяння, в якій можна отримати дисперсію верхньої поляритонній гілці на частотах поляритону великих 3000 см-1^, то ми зможемо виявити відмінність в дисперсійних характеристиках кристалів на відповідних частотах. Але поблизу фононної частоти методом СПР це зробити неможливо, оскільки дисперсія тут має велику крутизну.

Мал.8. Полярітонная дисперсія кристалів:

No.2....n,

No.3.....s,

No.4........l,

No.5.........

§3. СПР в моно- і полідоменних кристалах

У шаруватих кристалах може спостерігатися лінійна дифракція світла. Лінійна дифракція може відбуватися на варіаціях діелектричної проникності, тобто зміні показника заломлення кристала. Хвилевий вектор діфрагованого променя повинен лежати на тій же поверхні Френеля, що і падаючий промінь, оскільки лінійна дифракція відбувається без зміни частоти випромінювання. При параметричному розсіянні діфрагувати може будь-яка з хвиль тих, що беруть участь у взаємодії (накачування, розсіяне, поляритон), якщо її хвилевий вектор в кристалі задовольняє попередній умові. На рис.9,10 дано два спектри для монодоменного No.3 і полідоменного No.2 кристалів відповідно з однаковою товщиною шарів і в однаковій геометрії (поза кристалом кут між накачуванням і нормаллю до шарів 9,6о⁾. Особливістю розсіяння в області частот від 4000 см-1 до 900 см-1 є падіння інтенсивності до нуля в околиці 1700 см-1. Це явище пояснюється інтерференцією електронної і ґратчастої частин сприйнятливості [12].

У разі моно доменного кристала спостерігається декілька додаткових “еліпсів” в червоній області спектру. Це явище не можна пояснити, як лінійну дифракцію, оскільки відбувається зміна частоти в порівнянні з основним “еліпсом”. А усередині кристала вектор нормальний шарам, майже паралельний накачуванню, тому він не може перевести хвилевий вектор  на ту ж поверхню Френеля. Аналогічна ситуація для сигнальної хвилі, оскільки вона розсівається на невеликий кут. Виникнення додаткових “еліпсів” на спектрі (рис.9) можна пояснити неоднорідністю кристала або відхиленням його складу від складу, відповідного хімічній формулі. У ніобіті літію відмінність, як правило, полягає в невідповідності числа атомів літію в елементарному осередку числу, визначуваному хімічною формулою. Цей ефект можна теж віднести до просторової неоднорідності кристала. Судячи по спектру, можна сказати, що в кристалі існує чотири області з різним власним складом. Згідно [13] у видимому діапазоні спектру звичайний показник заломлення не залежить від стехиометрии кристала. Проте в інфрачервоному діапазоні ця залежність достатньо сильна. Можна визначити показник заломлення поляритону по перебудованих кривих для областей кристала різного складу. Наприклад, на частоті 2700 см-1 він має значення np=2.133; 2.143; 2.154; 2.167. Це відповідає максимальному розкиду коефіцієнта стехиометрии на 0.01.

У полідоменних кристалах додатково до варіацій показника заломлення варіюється нелінійна сприйнятливість другого порядку. Але вона може зміняться набагато сильніше за лінійну характеристику, в нашому зразку (2)c міняється від - (2)|c до + (2)|c від шару до шару. Нелінійна дифракція відбувається на варіаціях цієї нелінійної сприйнятливості. Сусідні домени мають антипаралельну поляризацію, причому вектора поляризації орієнтовані уздовж оптичної осі кристала. На рис.10 зображений спектр полідоменного кристала ніобіту літію No.2. Окрім основного “еліпса” верхньої поляритонной гілки, видно частина “еліпса” розсіяння в перший порядок нелінійної дифракції. Розсіяння в інші дифракційні максимуми не спостерігається, оскільки для них не виконується умова просторового синхронізму. Також на спектрі, окрім поляритонного розсіяння на фононі 580 см-1, видно частина поляритонного розсіяння в перший дифракційний максимум. На рис.11 зображений спектр цього ж кристала No.2 в іншій геометрії розсіяння (кут між накачуванням і нормаллю до шарів -9,2^о поза кристалом). “Еліпс” розсіяння на верхній поляритонної гілці збільшився і торкається кривий розсіяння в перший дифракційний максимум. Тепер ми маємо розсіяння в нульовий і перший порядки дифракції на однакових частотах, це дозволяє визначити період доменної структури.

Мал.9. Спектр параметричного розсіяння в монодоменному Nd:Mg:LiNbO3.

=47.4o поза кристалом.

Мал.10. Спектр параметричного розсіяння в полидоменном Nd:Mg:LiNbO3.

=47.4o поза кристалом.

Мал.11. Спектр параметричного розсіяння в полідоменном Nd:Mg:LiNbO3.

=66.2o поза кристалом.

§4. Товщина шаруючи в полидоменном LiNbO3

На рис.13. зображена дисперсія звичайного показника заломлення полідоменного кристала ніобіту літію No.2 на верхній поляритонної гілці, яка отримана по перебудованих кривих рис.10,11. Ця дисперсія використовується при обчисленні хвилевого вектора оберненої сітки, відповідній доменній структурі кристала. Оскільки при нелінійній дифракції в умову просторового синхронізму входять чотири хвилеві вектори, то для цього явища доступна більш велика частотна і кутова область при параметричному розсіянні, чим для лінійної дифракції. Векторна діаграма цієї взаємодії зображена на рис.12. Хвилевий вектор оберненої сітки можна отримати з рівнянь:

  (11)

Вектор  по порядку величини такий же, як і хвилевий вектор поляритону, тому не виконується умова просторового синхронізму для нелінійної дифракції в другій і подальші максимуми. Товщина шару була отримана з рівнянь (11) при розсіянні на поляритонах з різними частотами в трьох геометрії =47.4o, 57о, 66.2o. Її значення склало d=5.60.1 ±мкм.

Мал.12. Векторна діаграма взаємодії параметричного розсіяння і нелінійної дифракції.

Мал.13. Дисперсія звичайного показника заломлення полідоменного кристала ніобіту літію, отримана в різній геометрії:

l =47.4o поза кристалом.

 ¦ =66.2o поза кристалом.

Розділ 3. Чотирьохфотонне розсіяння світла на поляритонах

§1. Огляд ефектів в нецентросиметричних середовищах

Випадок нецентросиметричного середовища є найбільш загальним при розгляді процесів активної спектроскопії. У кристалах без центру симетрії в інтенсивність сигналу активної спектроскопії комбінаційного розсіяння (АСЬКР) дають внесок як прямі чотирьохфотонні процеси, так і каскадні трьоххвилеві процеси, що йдуть через проміжні збуджені стани. Ці процеси йдуть на різних нелінійних восприимчивостях: на кубічній і квадратичній відповідно. Унаслідок когерентності розсіяння різні внески не підсумовуються, а інтерферують. Тому вони можуть приводити до значних змін спектрів АСЬКР: деформації форми лінії і появі дублетної структури[14]. Детально проаналізовано явище інтерференції трьох- і чотирьоххвильового механізму утворення розсіяних хвиль в роботі [15].

У роботі [2] отримано збудження поляритонної хвилі методом чотирьохфотонної спектроскопії в кристалі GAP. Був визначений показник заломлення і коефіцієнт загасання для трьох частот поляритонной хвилі. Проте при розрахунку коефіцієнта загасання не враховувалися расходимости променів, немонохроматичність збудливих накачувань, а також вплив довжини взаємодії на ширину лінії розсіяння. Також проводилися експерименти із збудженням поверхневих поляритонов в кристалі GAP [16].

При каскадному процесі, що складається з двох трьох хвильових взаємодій, спочатку збуджується поляритонний стан з хвилевим вектором рівним ефективному збудливому, яке може розповсюджуватися за межі області збудження. Потім на нім розсівається пробна хвиля. У зв'язку з цим генерація сигналу може мати набагато більшу не локальність. У роботі [17] досліджувалися піко секундні поляритонні збудження в хлориді амонію. Спочатку збуджувався поляритон двома накачуваннями, а потім пускався пробний промінь із зрушенням в просторі у напрямі розповсюдження поляритону і із затримкою в часі. При цьому спостерігалося розсіяння на поляритоні поза областю його збудження. Це дозволило зміряти групову швидкість поляритону прямим методом, а не через похідну . Також було заміряно час життя збудженого поляритонного стану.

§2. Пряма чотирьохфотонна взаємодія

Розглянемо стоксову компоненту розсіяного випромінювання (рис.14). Співвідношення між частотами для даного випадку виконується у вигляді:

  (12)

де w_{L-частота}пробного випромінювання, що подається на зразок, _ws - частота розсіяного на поляритоні випромінювання. При цьому для спостереження ефективного прямого процесу повинна виконуватися умова просторового синхронізму:

 (13)

Приведемо вираз для інтенсивності сигнальної хвилі з частотою w_s [18]:

 , (14)

IL, II-інтенсивність хвиль з частотами w_L wі w

, (15)

де  - похідна чисто електронній поляризованості в рівноважному положенні ядер, N, M - концентрація і маса ядер відповідно. У останньому виразі де w_ph- фононна частота, Г- коефіцієнт, що описує загасання. Резонансна сприйнятливість зростає при наближенні різницевої частоти до частоти фонона.

Мал.14. Прямий чотирьохфотонний процес.

§3. Каскадні трьох хвильові процеси

У чотирьох фотонні процеси в нецентросиметричних кристалах вносять свій внесок каскадні трьох хвилеві процеси (рис.15). В даному випадку створюється підвищена (в порівнянні з рівноважною) населеність поляритоних станів “розігріваючими” променями з частотами w₁, w₂. Каскадному когерентному розсіянню відповідає приватне вирішення неоднорідного хвилевого рівняння, в правій частині якого коштує нелінійна поляризація, збуджена “розігріваючими” променями. Окрім співвідношень (12) і (13), в даному випадку необхідне виконання ще однієї умови просторового синхронізму:

\  (16)

Мал.15. Каскадний трьох хвильовий процес

Такий процес є когерентним, тому що відбувається розсіяння пробної хвилі безпосередньо на збудженні з хвилевим вектором . Каскадна сприйнятливість третього порядку когерентного процесу задається виразом:

 (17)

Знаменник цього виразу указує на те, що на інтенсивність у виразі (14) впливає ще один розлад хвилевих векторів:

Процеси із збудженням поляритонного стану і подальшого розсіяння на нім відбуваються як два трьох хвильові процеси на квадратичній сприйнятливості (2)c [19]. Квадратична сприйнятливість теж ділиться на резонансну і нерезонансну частини. Нерезонансна складова  де b- квадратична поляризованість, а резонансна складова:

  (16)

m- дипольний момент молекули.

Внески від прямого чотирьох фотонного процесу, що йде на кубічній нелінійності, і від двоступінчатих трьох хвильових процесів можуть бути соизмеримы. Використовуючи відмінності в умовах фазового синхронізму, можна розділяти прямі і каскадні процеси.

§4. Експериментальна установка для спостереження чотирьох фотонного розсіяння світла на поляритонах

У більшості виконаних раніше робіт використовувалася традиційна схема КАРС-СПЕКТРОСЬКОПІЇ, в якій одне з накачувань є двічі виродженим з погляду процесу чотирьох хвилевого зміщення, і реєстрація сигналу ведеться на антистоксовій частоті. В даному випадку використовувався найбільш загальний варіант чотирьох хвилевої взаємодії, в якій всі хвилі мають різні частоти і реєструється стоксова компоненту розсіяного випромінювання. Схема експериментальної установки приведена на рис.16. Джерелами хвиль збудливого випромінювання з частотами w₁ і w₂ служать YAG: Nd+3-лазер і перебудований лазер на кристалі  що мають довжини хвиль генерації l_1=1,064 мкм і l₂ в інтервалі 1,08-1,22 мкм відповідно і повторення 1-33 Гц, що працюють з частотою. Накачуванням для перебудованого лазера на кристалі з центрами забарвлення служить випромінювання основної гармоніки YAG:Nd+3-лазера, що пройшло через YAG:Nd+3-усилитель і поляризаційну призму Глана-Томсона Пг1. Як зондуюча хвиля використовується випромінювання другої гармоніки YAG:Nd+3-лазера (довжина хвилі _lL=532 нм), частоти ГВГ, що генерується подвоювачем, яке відділяється від випромінювання основної гармоніки за допомогою дзеркала з селективним по частоті коефіцієнтом віддзеркалення. Завдяки використанню джерел ближнього ГИК діапазону для збудження поляритонної хвилі, паразитні засвічення, викликані люмінесценцією досліджуваного середовища під дією їх випромінювання, потрапляють в ГИК діапазон, далекий від області реєстрації сигналу, лежачої у видимій частині спектру. Необхідна поляризація променів, падаючих на кристал, визначається поляризаційними призмами Глана-Томсона Пг1 і Пг2. Кути падіння променів накачування на досліджуваний кристал задаються системою дзеркал З2-з4. Крім того, введення в промені накачувань додаткових фокусуючих лінз Л1-л3 дозволяє варіювати значення щільності потужності накачувань в області їх взаємодії і їх кутову расходимість. Розсіяне випромінювання збирається трьохлінзовою системою ЛС в площині вхідної щілини спектрографа СП, пройшовши заздалегідь через поляризаційну призму Глана-Томсона Пг3, службовку аналізатором розсіяного випромінювання і що відсікає що пройшло через зразок Об випромінювання пробної хвилі.

На виході спектрографа формувалася двовимірна частотно-кутова картина розсіяння. Відхилення світла по горизонталі відповідало частоті розсіяної хвилі, по вертикалі - куту розсіяння в площині хвилевих векторів накачувань. Пристрій касетної частини спектрографа дозволяє проводити як фотографічну, так і електронну реєстрацію сигналу. У останньому випадку приймачем сигналу служить Феу2, що працює в аналоговому режимі. Його сигнал через широкосмуговий підсилювач з регульованим коефіцієнтом передачі поступає в швидкодіючий стробований АЦП інтегруючого типу, такий, що входить до складу крейта КАМАК і далі в ЕОМ типу IBM PC/AT, що управляє. ЕОМ за допомогою блоків, що входять до складу крейта КАМАК, що управляє, здійснює синхронізацію і управління роботою окремих вузлів установки. У справжньому варіанті установки, при фотоелектронній реєстрації спектру, ФЕУ був нерухомий, і перед ним була поміщена щілина змінної ширини з мікрометричним гвинтом. Сканування спектру по частоті здійснювалося шляхом повороту призматичної частини спектрографа кроковим двигуном Шд1. Інший двигун Шд2 служить для повороту кристала в площині, що містить всі промені накачувань, що дає можливість змінювати розлад фазового синхронізму в зразку. Додатковий фотоприймач Феу1 служить для контролю потужності накачування. Використання переривника пробного променя ПЛ дозволяє автоматично віднімати фон, пов'язаний із засвіченням фотоприймача випромінюванням сумарної частоти двох інфрачервоних лазерів. Оптична схема установки орієнтована на реєстрацію стоксовой компоненти розсіяного випромінювання. Це дозволяє легко переходити від спостереження спонтанного трьох фотонного розсіяння світла на поляритонах до спостереження розсіяння на когерентно збуджених станах середовища простим включенням ГИК накачувань, оскільки в обох випадках розсіяне випромінювання лежить в одному частотно-кутовому інтервалі.

Розділ 4. Дослідження характеристик кристалів методом активної спектроскопії

Чотирьох хвильове розсіяння світла збуджувалося в кристалах ніобіту літію, легованих магнієм Mg: LiNbO3 з концентрацією домішки Мg 0.68масс.% і 0.79масс.% (кристали No.4,5). Дані за показниками заломлення у видимій і ближній ГИК області для кристала No.4 були отримані шляхом інтерполяції даних для кристалів No.3,5. У експерименті збуджувався поляритон в околицях частот 541см-1, 550см-1, 558.5см-1, 560см-1. Для цього для кожного вибраного значення частоти поляритону _wP встановлюється частота генерації перебудованого лазера _w2 відповідно до другого рівняння з (12). Потім промені ГИК накачувань прямували на кристал під фіксованими кутами 1 qі 2 qдо напряму розповсюдження зондуючого накачування. Далі вимірювалася залежність інтенсивності сигналу на частоті S=L-1+2 wwwвід кута повороту кристала aв площині хвилевих векторів накачувань.

Спектральна ширина ліній накачувань складала приблизно 1см-1 для випромінювання основної і другої гармонік YAG:Nd+3-лазера і не більше 6см-1 для перебудованого лазера. Ширина ліній сигнального випромінювання, що народжувалося, повністю відповідала частотній структурі накачувань. Пікова потужність накачувань на вході в кристал: пробної хвилі ~0.25 Мвт, першого збудливого променя ~0.05 Мвт, другого збудливого променя ~0.01 Мвт. У експерименті використовувалися накачування з частотами w_L і w₁ з незвичайною поляризацією, випромінювання перебудованого -лазера мало звичайну поляризацію. Величина інтенсивності сигналу чотирьох фотонного розсіяння при точній настройці кутового синхронізму істотно - майже на 4 порядки - перевищувала інтенсивність спонтанного трьох хвильового розсіяння. При цьому сигнал спонтанного розсіяння збирався зі всієї довжини зразка 1 ~см, а сигнал чотирьох фотонного розсіяння - лише з області перетину променів накачувань завдовжки 0,5-1мм.

Для кожної фіксованої сигнальної (а, означає, і поляритонної) частоти область вирішень умов точного синхронізму в просторі кутівa, q₁ і q₂ є ділянкою кривої. З урахуванням можливого розладу синхронізму ця крива повинна розмиватися. Для кожної різниці частот _w1-2=Pwwбула проведена серія вимірювань форми лінії Is(), у якій взаємна орієнтація зондуючої хвилі і одній з ГИК накачувань залишалася постійною на вході кристала, а кут падіння інший ГИК накачування мінявся від постанова до постанову. Типовий вид окремої форми лінії розсіяння приведений на рис.17. На нижній осі абсцис відкладений розлад просторового синхронізму прямого процесу, на верхній осі абсцис відкладений кут повороту кристала. Лінія розсіяння має один яскраво виражений максимум з кутовою шириною порядка 0.50, в одиницях хвилевих розладів - 600 см-1 . Проте, по ширині цієї лінії не можна визначити величину поглинання, оскільки істотна расходимость променів. Було перевірено, що при зменшенні расходимости першого збудливого променя зменшується ширина лінії розсіяння. Також в інтенсивність сигналу складається розсіяння на сусідніх частотах з певним розладом, оскільки збуджується поляритон з частотною шириною порядка 5 см-1. Кожна серія подібних вимірювань форми лінії Is(), знята при фіксованому вугіллі _q2 і змінному вугіллі _q1, була розподілом Is(а,1).

На верхньому графіку рис.18 на площині координат кут повороту кристала a - кут падіння ГИК хвилі q₁ представлені результати вимірювань для однієї серії, в рамках якої зберігалися постійними кут падіння q₂₌₄₁₀ і центральна частота генерації w₂ перебудований ГИК лазера, при якій збуджується поляритон на частоті _np=541 см-1. Крапками відмічені положення максимумів кривих Is, що експериментально спостерігалися(a). Розмір вертикальних штрихів відповідає ширині максимумів. На нижньому графіку рис.18 представлена інтенсивність розсіяного випромінювання в максимумі при кожному положенні кута ₁. При проходженні цієї серії вимірювань при кутах закладу першого “розігріваючого” променя _q1=600-680, послідовно збуджувався поляритон на частотах n_p=539-543см-1. Спостерігалося збільшення інтенсивності розсіяної хвилі при _q1=640-650, оскільки інтенсивність другого “розігріваючого” променя має максимум на частоті, відповідній частоті поляритону _np=541 см-1. Знаючи взаємну орієнтацію і довжини хвилевих векторів  можна визначити з рівнянь (13) і (16) довжину хвилевого вектора і показник заломлення поляритону. Основну помилку до точності вимірювання показника заломлення вносить ширина лінії генерації лазера, що перебудовується.

На графіках рис.19 представлені результати серії вимірювань для кута q_2=29.50 і центральної частоти генерації w₂ перебудований ГИК лазера, при якій збуджується поляритон на частоті n_p=550см-1. В даному випадку спостерігається максимальна інтенсивність сигнальної хвилі при вугіллі _q1=570, це говорить про те, що при цьому вугіллі збуджується поляритон на частоті _np=550см-1. На рис.20 представлені перебудовані криві серії вимірювань для двох кристалів з концентрацією домішки магнію 0.68масс.% і 0.79масс.% для кута _2=18.50. При цьому збуджується поляритон в околиці частоти _p=560см-1. Очевидна відмінність в перебудованих кривих і в положенні максимуму інтенсивності розсіяної хвилі для двох кристалів. На рис.21 представлена перебудована крива серії вимірювань для кристала з концентрацією домішки магнію 0.41масс.% для кута _q2=00. Цей кристал має відмінний від двох попередніх кристалів напрям осі Z, тому необхідні інші значення кутів закладу променів, щоб порушити таку ж частоту поляритону. Аналогічно можна визначити показник заломлення поляритону для цих трьох зразків кристалів на частоті _p=560см-1.

Набутих за допомогою чотирьох хвилевої методики значень звичайного показника заломлення на частоті 560 см-1 для кристалів з різною концентрацією магнію рівні: no(0.41масс.%Mg) =6.53, no(0.68масс.%Mg) =6.37, no(0.79масс.%Mg) =6.2. Основну частку до погрішності вимірювання no вносить точність вимірювання частоти лазера, що перебудовується і частотна ширина його генерації. Проте, при фіксованій частоті поляритону точність вимірювання частоти цього лазера на помилку величини зміни показника заломлення не впливає. Тому в даному випадку помилка вимірювання зміни показника заломлення залежно від концентрації домішки не перевищує ±0.02. Таким чином, ми можемо сказати, що на верхньому фононному поляритоні виявляється аналогічна залежність, як і у видимому діапазоні: при збільшенні концентрації приміси показник заломлення падає.

Мал.17. Форма лінії розсіяння при повороті кристала

Мал.18. Перебудована крива (1) aqі інтенсивність розсіяного випромінювання I(1) qпри вугіллі падіння q₂₌₄₁₀ і збудженні поляритону в околиці частоти _np=541см-1 для кристала ніобіту літію з концентрацією домішки магнію 0.68масс.%.

Мал.19. Перебудовна крива (1) aqі інтенсивність розсіяного випромінювання I(1) qпри вугіллі падіння q_2=29,50 і збудженні поляритону в околиці частоти _np=550 см-1 для кристала ніобіту літію з концентрацією домішки магнію 0.68масс.%.

Мал.20. Перебудовна крива (1) aqі інтенсивність розсіяного випромінювання I(1) qпри вугіллі падіння q_2=18,50 і збудженні поляритону в околиці частоти _np=560 см-1 для кристалів ніобіту літію з концентрацією домішки магнію: 0.68масс.% l; 0.79масс.% n.

Мал.21. Перебудовна крива (1) aqі інтенсивність розсіяного випромінювання I(1) qпри вугіллі падіння q₂₌₀₀ і збудженні поляритону в околиці частоти _np=560см-1 для кристала ніобіту літію з концентрацією домішки магнію 0.41масс.%.

Мал.22. Дисперсія поляритонов, зміряна по трьох хвильовій і чотирьох хвилевій методиці для кристалів ніобіту літію з концентрацією домішки магнію: 0.41масс.% s; 0.68масс.% l; 0.79масс.% .

Висновок

У роботі досліджувалися кристали ніобіту літію з різною концентрацією магнію. При цьому використовувалися метод спонтанного параметричного розсіяння і чотирьох хвильове зміщення.

1. Отримані залежності показників заломлення у видимому і ближньому інфрачервоному діапазоні від концентрації домішки магнію. Концентрація домішки магнію мінялася в межах 0-1%.

2. Виявлена аномальна поведінка незвичайного показника заломлення в полідоменному кристалі.

3. Спостерігалася нелінійна дифракція при спонтанному параметричному розсіянні в полідоменном кристалі. Визначений період доменної структури в полідоменному кристалі методом СПР.

4. Отримані дисперсії звичайного показника заломлення на поляритонних частотах для кристалів з різною концентрацією домішки методом СПР. Проте, цей метод не дозволив виявити відмінності дисперсійних характеристик кристалів в дальній інфрачервоній області.

5. Зміряний звичайний показник заломлення на поляритоні фонона 580 см-1 для трьох концентрацій домішки магнію методом чотирьох хвильового зміщення. Цей метод дає набагато більшу точність, що дозволило виявити різницю в показнику заломлення для кристалів з різною концентрацією домішки магнію.

6. Розроблена методика чотирьох хвильового зміщення на когерентне порушуваних поляритонах.

Список літератури

1. Д.Н. Клишко. Фотони і нелінійна оптика, Наука, М., 1980 р.

2. J.P. Coffinet and F. De Martini. Phys.Rev.Lett. vol.22 №2, pp.60-64 (1969).

3. Д.Н. Клишко. Листи в ЖЕТФ, 6, 490, 1967.

4. Д.Н. Клишко, В.Ф. Куцов, А.Н. Пенін, Б.Ф.Полковников. ЖЕТФ, 62

1846, 1972.

5. Ф. Цернике, Д. Мідвінтер. ”Прикладна нелінійна оптика”. “Мир”; М.; 1976.

6. А.Л. Александровський, Г.Х. Китаєва, С.П. Кулік, А.Н. Пенін. “Нелінійна дифракція при параметричному розсіянні світла”.ЖЭТФ, 63, 613-615, 1986.

7. А.Л. Александровський, П. Посмикевіч, І.А. Яковльов. ФТТ, 25, 1199, 1983.

8. A.L. Aleksandrovski, I.I. Naumova, V.V. Tarasenko. Ferroelectrics, 141, 147-152, 1993.

9. А.Л. Александровський, О.А. Гліко, І.І. Наумова, В.І. Прялкин. “Лінійна і нелінійна дифракційні грати в монокристалах ніобіту літію з періодичною доменною структурою”. Квантова електроніка, т.23 №7, с. 1-3, 1996.

10. А.Л. Александровський, Г.І. Ершова, Г.Х. Китаєва, С.П. Кулік, І.І.Наумова, В.В. Тарасенко.”Дисперсия показників заломлення в кристалах LiNbO3:Mg і LiNbO3:Y”. Квантова електроніка, 18, 254-256, фев., 1991.

11. Г.М. Георгиев, Г.Х. Китаєва, А.Г. Міхайловський, А.Н. Пенін, Н.М. Рубініна. Фіз. Твердий. Тіла (Ленінград), 16, 3524, 1974.

12. Д.Н. Клишко, А.Н. Пенін, Б.Ф. Поліванов. “Параметрична люминисценция і розсіяння світла на поляритонах”. Листи в ЖЕТФ, 2, 11-14, 1970.

13. Winter F.X, Claus R. Optic Communication, 6, 22-25, 1972.

14. Ю.Н. Поліванов, А.Т. Суходольський. “Спостереження інтерференції прямих і каскадних процесів при активній спектроскопії поляритонов”. Листи в ЖЕТФ, 25, 240-244, 1977.

15. В.Л. Стріжевський, Ю.Н. Яшкир. Квантова електроніка, т.2 №5, стр.995, 1975.

16. F. DeMartini, G. Giuliani, P. Mataloni, E. Palange and Y.R. Shen. Phys.Rev.Lett. vol.37 №7, pp.440-443, 1976.

17. G.M. Gale, F. Vallee, and C. Flitzanis. Phys.Rev.Lett. vol.57 №15, pp.1867-1870, 1986.

18. Ахманов С.А., Коротєєв Н.І. “Методи нелінійної оптики в спектроскопії розсіяння світла”. с. 38, 1981.

19. Д.Н. Клишко. Квантова електроніка, т. 2, 2, с. 265-271,1974.