Фоторефрактивные материалы

Фоторефракция – это явление изменения коэффициента преломления под воздействием света. Этот эффект позволяет получить в среде заданное пространственное распределение значений коэффициента преломления и находит применение в голографии, устройствах оптической памяти и согласования фаз, в пространственных модуляторах света.

Наиболее популярными фоторефрактивными материалами являются Fe:LiNbO₃ и кристаллы со структурой силленита Bi₁₂MO₂₀ (M=Si, Ge, Ti). Эти материалы имеют удачную комбинацию фоторефрактивных, электрооптических и ряда других свойств, делающих эти материалы привлекательными для оптоэлектроники.

Свойства материалов

	BSO	BGO	Fe:LiNbO₃
Симметрия кристалла	Кубическая, 23	Кубическая, 23	Тригональная,3m
Плотность, г/см³	9,20	9,22	4,64
Твердость по Моосу	5	4,5	5
Температура плавления, °C	900	925	1255 (Tc=1140)
Область пропускания, мкм	0,45 - 6	0,45 - 7	0,35 – 5,5
Показатель преломления на λ = 0,63 мкм	2,54	2,55	2,29 (n_o) 2,20 (n_e)
Электрооптический коэффициент, пм/В при λ = 0,63 мкм	5,0 (r₄₁)	3,5 (r₄₁)	32 (r₃₃) 10 (r₃₁) 6,8 (r₂₂)
Диэлектрическая проницаемость (низкочастотная)	56	40	85 (e₁₁) 30 (e₃₃)

Примечания

1. Выращенные из расплава конгруэнтного состава кристаллы Fe:LiNbO₃ имеют различную степень легирования Fe: от 0,005 до 0,05 мол.%.

2. Размер полированных элементов: (3–20) x (3–20) x (3–20) мм; пластин и дисков: 30 x 30 мм либо до 40 мм;

3. толщина 0,5–1,0 мм.

4. Стандартная полировка: Р IV/III; N0,5; клиновидность < 2'

5. Покрытия:
a) просветляющее на 514 нм, 532 нм и другие λ

b) Проводящие и пропускающие покрытия на основе оксида олова-индия.

Электреты, диэлектрики, сохраняющие поляризованное состояние длительное время после снятия внешнего воздействия, вызвавшего поляризацию. Если вещество, молекулы которого обладают постоянными дипольными моментами, расплавить и поместить в сильное постоянное электрическое поле, то молекулы частично ориентируются по полю. При охлаждении расплава до затвердевания и выключения электрического поля в затвердевшем веществе поворот молекул затруднён, и они длительное время сохраняют ориентацию. Э., изготовленный таким способом, может оставаться в поляризованном состоянии в течение довольно длительного времени (от нескольких суток до многих лет). Первый такой Э. был изготовлен из воска японским физиком Ёгути в 1922.

Остаточная поляризация диэлектрика может быть обусловлена также ориентацией «квазидиполей» в кристаллах (2 вакансии противоположного знака, примесный атом и вакансия и т. п.), миграцией носителей заряда к электродам, а также инжекцией носителей заряда из электродов или межэлектродных промежутков в диэлектрик во время поляризации. Носители могут быть введены искусственно, например облучением диэлектрика электронным пучком. Поляризация Э. со временем уменьшается, что связано с релаксационными процессами (см. Релаксация), а также с перемещением носителей заряда во внутреннем поле Э.

Практически все известные органические и неорганические диэлектрики могут быть переведены в электретное состояние. Стабильные Э. получены из восков и смол (канаубский воск, пчелиный воск, парафин и т. д.), из полимеров (полиметилметакрилат, поливинилхлорид, поликарбонат, политетрафторэтилен и др.), неорганических поликристаллических диэлектриков (титанаты щёлочноземельных металлов, стеатит, фарфор и другие керамические диэлектрики), монокристаллических неорганических диэлектриков (например, галогениды щелочных металлов, корунд), стекол и ситаллов и др.

Стабильные Э. можно получить, нагревая диэлектрики до температуры, меньшей или равной температуре плавления, а затем охлаждая их в сильном электрическом поле (термоэлектреты), освещая в сильном электрическом поле (фотоэлектреты), радиоактивным облучением (радиоэлектреты), просто помещая в сильное электрическое поле (электроэлектреты), в магнитное поле (магнетоэлектреты), при застывании органических растворов в электрическом поле (криоэлектреты), с помощью механической деформации полимеров (механоэлектреты), путём трения (трибоэлектреты), помещая диэлектрик в поле коронного разряда (коронноэлектреты). Все Э. имеют стабильный поверхностный заряд ~10^-8 к/см².

Э. применяются как источники постоянного электрического поля (электретные микрофоны и телефоны, вибродатчики, генераторы слабых переменных сигналов и т. п.), для создания электрического поля в электрометрах, электростатического в вольтметрах и др. Э. могут служить чувствительными элементами в устройствах дозиметрии, электрической памяти, как фокусирующие устройства в барометрах, гигрометрах и газовых фильтрах, пьезодатчиками и др. Фотоэлектреты применяются в электрофотографии.

По материалам сайта www.elan.spb.ru