Кристаллы квантовой и нелинейной оптики, Блистанов А.А., 2000

Кристаллы квантовой и нелинейной оптики, Блистанов А.А., 2000.
Рассмотрены особенности получения, структура, ее дефекты н свойства кристаллов, используемых в лазерной, нелинейной и акустооптике. Кратко изложена физика явлений, лежащих в основе применения кристаллов, что позволяет обосновать критерий их качества. Теория явлений изложена на уровне, доступном для студентов-материаловедов и в то же время позволяющем оценивать свойства и качество кристаллов. Вопросы получения тонких кристаллических слоев весьма актуальны в связи с развитием интегральной оптики.
Рекомендовано в качестве учебного пособия для студентов, обучающихся по направлениям "Техническая физика", "Электроника и микроэлектроника" и специальности "Электроника и микроэлектроника". Может быть полезно специалистам-материаловедам, занимающимся получением и исследованием свойств оптических монокристаллов.

Глава 1. Характеристики кристаллов, используемых для генерации лазерного излучения
1.1. Поглощение и усиление света
1.2. Оптический резонатор.
1.3. Пороговые условия для усиления света.
1.3.1. Пороговые условия в импульсном режиме
1.3.2. Пороговые условия в непрерывном режиме
1.4. Энергетические характеристики и к.п.д. лазера.
1.5. Ионы - активаторы
1.6. Тепловые свойства кристаллов.
1.7. Требования, предъявляемые к кристаллам
Глава 2. Кристаллы-оксиды
2.1. Кристаллы соединений, выращиваемые в системе У2Оз-Аl2Оз.
2.1.1. Соединения Аl2О3, Y3Al5O15, YАIO3
2.1.2. Структура кристаллов
2.2. Кристаллические среды для высокоэффективных неодим о вы х лазеров.
2.2.1. Свойства галлиевых гранатов.
2.2.2. Выращивание и ростовые дефекты кристаллов галлиевых гранатов.
2.2.3. Разупорядочение в галлиевых гранатах
2.2.4. Центры окраски в галлиевых гранатах.
Глава 3. Кристаллы фторидов.
3.1. Кристаллы YLiF4
3.2. Кристаллы LiCaAlFe6 и LiSrAlFe6.
3.2.1. Структура кристаллов LiCaAlF6 и LiSrAJF6
3.2.2. Оптические и генерационные свойства LiCaAlFe6 и LiSrAJFe6.
Глава 4. Кристаллы для лазеров с перестраиваемой частотой.
4.1. Александра,
4.2. Корунд с титаном
4.3. Центры окраски - активаторы лазерных кристаллов.
Глава 5. Дефекты лазерных кристаллов, возникающие при пластической деформации
5.1. Дислокации
5.2. Двойникование
Глава 6. Кристаллы для проходной оптики мощных лазеров.
6.1. Собственные механизмы оптического разрушения.
6.2. Несобственные механизмы оптического разрушения.
6.2.1. Оптическое разрушение поверхности
6.2.2. Разрушение в объеме кристалла
6.3. Оптическая прочность в сфокусированных и широко-апертурных пучках
6.4. Оптическая прочность кристаллов при воздействии импульсно-периодического излучения.
6.5. Выбор материала для проходной оптики мощных лазеров.
6.6. Возможности повышения оптической прочности кристаллов и оптических элементов.
Часть II. Нелинейно - оптические и электрооптические кристаллы
Глава 7. Линейный электрооптический эффект и характеристики электрооптического качества кристаллов.
7.1. Уравнение электрооптического эффекта
7.2. Поляризационно - оптические затворы и модуляторы света
7.3. Электрооптические затворы на регулярной доменной структуре
Глава 8. Распространение света в нелинейных оптических средах.
8.1. Интенсивность взаимодействующих лучей
8.1.1. Взаимодействие трех оптических полей.
8.2. Условия сохранения энергии и импульса при взаимодействии фотонов в нелинейных средах.
8.3. Реализация условий синхронизма.
8.4. Эффективные коэффициенты нелинейности
8.5. Рассогласование фаз взаимодействующих волн под действием внешних факторов. Полоса пропускания
8.6. Расчет преобразователя частоты.
8.7. Квазисинхронное взаимодействие
Глава 9. Кристаллы на основе оксидов.
9.1. Структурные типы кислородно-октаэдрических кристаллов.
9.2. Выращивание кристаллов
9.3. Фазовые переходы в кислородно-октаэдрических кристаллах
9.4. Дефекты структуры
9.4.1. Макронеоднородность кристаллов.
9.4.2. Двойникование.
9.5. Монодоменизация кристаллов.
9.6. Получение регулярных доменных структур
9.6.1. Формирование регулярных доменных структур в процессе выращивания кристаллов.
9.6.2. Послеростовая электротермическая обработка.
9.6.3. Получение регулярных доменных структур в поверхностных слоях.
9.6.4. Получение регулярных доменных структур сканированием по кристаллу электронным лучом
9.7. Дислокации и пластичность кислородно-октаэдрических кристаллов.
9.8. Точечные дефекты
9.8.1. Влияние отклонения от стехиометрии на свойства кристаллов ниобата лития
9.9. Перенос заряда и электропроводность кислородно-октаэдрических кристаллов.
9.10. Фоторефрактивный эффект в кислородно-октаэдрических кристаллах.
9.10.1. Основные причины фоторефракции
9.10.2. Механизмы возникновения пространственного заряда.
9.10.3. Возможность ослабления фоторефракции.
9.10.4. Фоторефракция в практически важных кристаллах.
9.11. Оптическая неоднородность и нестабильность свойств кристаллов.
9.11.1. Характеристики оптической неоднородности и методы ее измерения.
9.11.2. Оптическая неоднородность кристаллов ниобата лития
Глава 10. Кристаллы группы KDP (KH2PO4)
10.1. Основные свойства кристаллов группы KDP.
10.2. Структура и методы выращивания кристаллов
10.3. Влияние примесей и кислотности раствора на рост кристаллов KDP и ADP.
10.4. Скоростное выращивание кристаллов.
10.5. Пластичность и дислокации в кристаллах группы KDP.
Глава 11. Иодат лития.
11.1. Структура и выращивание кристаллов иодата лития
11.2. Вхождение примесей в кристалл LilO3.
11.3. Габитус кристаллов а-LiIO3 и выращивание профилированных кристаллов
11.4. Электрические свойства кристаллов а-LilO3
11.5. Оптические и нелинейно-оптические свойства кристаллов LiIОз
Глава 12. Титанилфосфат калия.
12.1. Особенности кристаллов титанилфосфата калия.
12.2. Структура кристаллов КТР
12.3. Выращивание кристаллов.
12.4. Свойства КТР.
12.5. Оптическая нелинейность кристаллов КТР
Глава 13. Бораты
13.1. Структура, свойства и методы получения кристаллов боратов
13.2. Оптические и нелинейно-оптические свойства боратов
Часть III. Кристаллы в акустооптике
Глава 14. Основные принципы акустооптики.
14.1. Законы сохранения при акустооптическом взаимодействии
14.2. Акустооптическая дифракция Брэгга в анизотропных кристаллах.
14.2.1. Дифракция в плоскости, перпендикулярной оптической оси кристалла
14.2.2. Акустооптическое взаимодействие в плоскости, лежащей под углом к оптической оси кристалла.
14.3. Интенсивность дифракции и акустооптическая эффективность среды.
14.4. Коллинеарное акустооптическое взаимодействие. Влияние синхронизма на эффективность дифракции
Глава 15. Основные области применения акустооптического взаимодействия
15.1. Акустооптический модулятор света
15.2. Акустооптический дефлектор.
15.3. Акустооптический фильтр
15.3.1. Характеристики акустооптического фильтра
15.3.2. Примеры реализация коллинеарного взаимодействия при создании акустических фильтров
Глава 16. Акустооптическое качество кристаллов.
16.1. Связь акустооптического качества и основных свойств кристаллов
16.2. Монокристаллический кварц.
16.2.1. Структура и свойства кристаллического кварца.
16.2.2. Дефекты кварца
16.3. Парателлурит (ТеО2).
16.3.1. Структура и свойства парателлурита.
16.3.2. Выращивание парателлурита
16.3.3. Дефекты структуры парателлурита.
16.3.4. Применение ТеО2 в акустооптических приборах.
16.4. Молибдаты щелочноземельных ионов.
Часть IV. Кристаллические элементы интегральной оптики
Глава. 17. Оптические волноводы, их свойства и характеристики
17.1. Условия «отсечки».
17.2. Распространение оптических волн в плоском волноводе
17.3. Потери в волноводе.
Глава 18. Методы получения волноводов
18.1. Ti - диффузионная технология
18-1.1. Выбор кристаллов и подготовка поверхности.
18.1.2. Диффузионный отжиг.
18.2. Получение оптических волноводов методом ионного обмена (протонного замещения).
18.2.1. Диффузионные процессы при ионном обмене Н -> Li в LiNbO3
18.2.2. Получение волноводов методом ПЗ в кристаллах LiTaO3.
18.3. Получение оптических волноводов с помощью ионной имплантации.
Библиографический список

ЛАЗЕРНЫЕ КРИСТАЛЛЫ.
Квантовая электроника используется практически во всех отраслях науки и хозяйства - от оборонной промышленности до медицины и сельского хозяйства. Во многих областях (дальнометрия, силовое воздействие на материалы, медицина и др.) большую роль играют твердотельные лазеры на основе ионных кристаллов. Отличительными чертами таких лазеров являются компактность и относительно высокая мощность при высоком качестве излучения (когерентность, направленность, модовый состав). Квантовая электроника позволяет решать задачи усиления слабых сигналов, передачи и обработки информации.
Базой для развития твердотельной квантовой электроники является производство лазерных монокристаллов. В последние три десятилетия исследованию физических свойств и технологии получения лазерных кристаллов посвящено большое число работ, в результате чего развита промышленность лазерных монокристаллов. Основными лазерными кристаллами в настоящее время, как и 20 лет назад, являются кристаллы на основе соединений А2Оз - Y2O3. Наряду с этими кристаллами исследованы сложные гранаты и развита технология их производства, получены кристаллы, позволяющие создавать лазеры с перестраиваемой частотой. Рассматривается возможность использования в качестве лазерных матриц кристаллов-фторидов.