Исследование модуляторов на кубических кристаллах

 

Уравнение индикатрисы

Весьма перспективными для модуляции лазерного излучения являются кубические кристаллы классов симметрии 3m, 23. В отсутствие электрического поля индикатриса имеет форму шара, т.е. кристалл является изотропным.

Для этих типов кристаллов остаются не равными нулю следующие электрооптические коэффициенты:

 

r₄₁ = r₅₂ = r₆₃ = r

т.е.

n_x = n_y = n_z = n

 

Тогда уравнение оптической индикатрисы можно записать:

 

(2.25)

 

При приложении электрического поля индикатриса деформируется. Если поле приложено вдоль оси Z: E Z (0,0,E), тогда уравнение (2.25) примет вид:

 

(2.26)

 

Из (2.26) видно, что индикатриса повернется на угол 45⁰ в плоскости xy. После приведения к новым главным осям получим:

 

(2.27)

В качестве примера исследуем модуляционные характеристики германата висмута (Bi₁₂GeO₂₀).

В результате приложения электрического поля по оси Z показатели преломления трансформированной индикатрисы запишутся в виде:

(2.28)

Сечения индикатрисы различными главными плоскостями представлены на рисунке 2.10.

Z X nx Z X’ X Y’ Y Y Y ny X’ Y X X Y’   а) Рис.2.10 б)

 

При распространении излучения через кристалл Bi₁₂GeO20 вдоль его оси Y’, получим зависящую от величины электрического поля фазовую задержку между компонентами, поляризованными вдоль осей x и z, поэтому этот кристалл также можно использовать в качестве модулятора света.

 

[ Для кристалла германата висмута величина прикладываемого напряжения должна быть достаточно велика (до 3,5 - 4 кВ). Найти регулируемый источник питания на такое напряжение весьма затруднительно (обычно 1,5-2,0 кВ), поэтому после подачи максимального напряжения необходимо после образца поставить пластинку и снова повторить опыт. При построении СМХ следует учитывать, что введение этой пластинки эквивалентно подаче на кристалл половины полуволнового напряжения. Таким образом, чтобы построить график, необходимо будет интерполировать полученные данные (совместить две части графика) ].