Кристаллы квантовой и нелинейной оптики - Блистанов А.А.
ISBN 5-87623-065--0
Скачать (прямая ссылка):
Первый тип Второй тип
К, {0001} Ki { 10Tl }
т] | < 1210 > тц < 10T2 >
Кг { 2021 } Кг {10T2}
г|2< 2021 > Т|2< 2021 >
i — 0,635 а s = 0,202 а
Двойникование по плоскостям {101 1} характеризуется меньшим удельным сдвигом и наблюдается при самых низких температурах.
Из-за относительно большого удельного сдвига двойникование по базису наблюдается в ограниченной температурной области.
Сверху эта область лимитируется трансляционным скольжением, снизу - двойникованием по плоскостям {1011}. Двойники в корунде представляют собой либо области, ограниченные плоскопа-
123
раллельными когерентными границами, либо клинья, границы которых некогерентны, и их можно представить как ряды частичных дислокаций.
Для иттрий-алюминиевого граната двойники не являются характерным дефектом. Поскольку ИАГ имеет кубическую симметрию и его решетку можно представлять как сильно искаженную решетку шпинели, можно полагать, что в ИАГ плоскостью двойникования является плоскость {111}. То, что двойникование в гранате не распространено, можно объяснить отсутствием в этих кристаллах частичных дислокаций с малым вектором Бюргерса из-за сильного искажения анионной решетки граната по сравнению с решеткой шпинели. Следует заметить, что существующие в ИАГ (как и в корунде) дефекты упаковки можно представить как полисинтетические двойники толщиной в одно или несколько межплоскостных расстояний.
В алюминате иттрия двойники являются очень распространенным дефектом. Причиной возникновения двойников в ИАП является то, что ИАП имеет ромбическую решетку с небольшой разницей параметров по осям а(Х) иЬ(У) (а[100] = 0,5170 нм, ?>[010] = 0,5329 нм). В процессе кристаллизации и остывания нормальные механические напряжения ст по осям а (А') и b( Y) в различных частях кристалла могут иметь разные знаки (рис. 5.9). В той части кристалла, где ахх < 0, в результате сжатия по оси X образуется структура с параметрами а[100] = 0,5170 нм, ?>[010] = 0,5329 нм, а в соседней области, где ахх > 0 - с параметрами а[100] = 0,5329 нм, ?>[010] = 0,5170 нм. Таким образом, две соседние области кристалла оказываются развернутыми друг относительно друга на 90°, образуя двойники [27, 28]. Плоскостью когерентного сопряжения (плоскостью двойникования) этих двойников является плоскость {110}. Такие двойники наблюдаются визуально, как
слабо отражающие зеркальные плоскости. Присутствие двойников резко ухудшает оптическую однородность кристалла и снижает его генерационные свойства. Пересечение двойников приводит к растрескиванию кристалла, поэтому борьба с двойниками является важнейшей технологической задачей. Так как возникновение двойников в ИАП вызвано термическими напряжениями, то уменьшение термических напряжений - важный фактор снижения вероятности двойникования.
Рис. 5.9. Схема двойникования в кристаллах ИАП (S - плоскость двойникования)
124
В кристаллах ИАП, имеющих орторомбическую симметрию, при радиальном градиенте температур возможны две причины возникновения термических напряжений:
1) радиальные напряжения растяжения (на периферии) и сжатия (в центре), возникающие из-за того, что внешние слои кристалла охлаждаются быстрее, чем внутренние;
2) напряжения, тоже вызванные радиальным градиентом температуры, но связанные с анизотропией радиального градиента термического расширения.
Коэффициенты термического расширения ИАП по осям а[100] и с[001] приблизительно одинаковы, а по оси b коэффициент термического расширения аь существенно (более, чем в два раза) отличается от а„ и ас. Поэтому при выращивании кристалла вдоль направления [001] из-за радиального градиента температуры возникают значительные напряжения, вызванные неравенством аа < щ. При выращивании кристаллов с осью роста [010] (ось Ь) из-за приблизительного равенства аа = ас радиальные градиенты температуры вызывают значительно меньшие напряжения, чем при выращивании вдоль оси [001] (ось с). Экспериментально показано [27, 28], что именно те напряжения, которые связаны с анизотропией коэффициента термического расширения, являются основной причиной двойникования в ИАП. Поэтому для устранения двойникования выращивание кристаллов ИАП проводится с осью роста в направлении [010].
Глава 6 КРИСТАЛЛЫ ДЛЯ ПРОХОДНОЙ ОПТИКИ МОЩНЫХ ЛАЗЕРОВ
С появлением мощных СО- и СОг-газовых лазеров с плотностью мощности излучения до 10ю Вт/см2 в импульсном режиме и более 104 Вт/см2 в непрерывном режиме возникла проблема стойкости проходной (силовой) оптики (окна, призмы, линзы) к воздействию излучения. Обычно используемая в видимом диапазоне частот стеклянная проходная оптика не выдерживает воздействия столь мощных световых пучков, так как излучение этих лазеров приходится на ту область оптического спектра (10,6 мкм для СО2 и 5,3 мкм для СО-лазеров), которая находится за пределами края ИК-поглощения стекол. Например, край ИК-поглощения кварцевого стекла 5 мкм. Поэтому для проходной оптики мощных газовых ИК-лазеров приходится использовать те материалы, край ИК-поглощения которых существенно дальше, чем 10 мкм. На сегодняшний день такими материалами являются диэлектрические монокристаллы (щелочногалоидные кристаллы, BaFi) и широкозонные полупроводники. Для кристалличе-
