Способ изготовления параметрического преобразователя частоты оптического излучения из монокристалла z g р

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИН ПЭ ОВ 10 1)5 С 30 В 33/О02 Г 1/35 ЕНИЯ Н ыть ис- парамет повьппение выховлена схема раз- иэготовления ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР к двтоРСКОм СвиДЕТЕЛЬСт(71) Институт оптики атмосферы СО АВ СССР и Сибирский физико-технический институт им. В.Д.Кузнецова при Томском государственном университете(56) Андреев Н.П, и др. Параметрическое преобразование излучения ИК диапазона в цинкгерманиевом дифосфиде.Квантовая электроника, 1979, т. 6,11 2, с. 357-359. 54) СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ПАРАМЕТРИЕСКОГО ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ ЧАСТОТЫ ОПИзобретение относится к области нелинейной оптики и может использоваться при изготовлении параметрических преобразователей частоты оптического излучения (ППЧОИ) на основе моокристаплов ЕпСеР.Цель изобретенияда преобразователя.На чертеже предстарезания кристалла дляППЧОИП р и и е р. Направления синхро" ниэма заданы углом синхрониэма Вс и азимутальным углом ц, " 0 (для реализации параметрического преобразования частоты по 1 типу трехчастотных взаимодействий). Эквивалентные направления сюхрониэма н кристалле обозначены векторами АА , Аи А. Для кристяллогр;11 ических осей использованы сллувие о 6 оэачения: ось х ТИЧЕСКОГО ИЗЕпСеР,(57) Изобретение относится к области нелинейной техник 1 и может б пользовано для изготовления рических преобразователей частотыоптического излучения (ППЧОИ), обеспечивает повышение выхода преобразователя. Способ включает выявление направлений фазового синхрониэма и формирование рабочих поверхностей преобразователя в плоскости, ортогональной направлению фазового синхроннзма. Выбирают направление фазового синхро-. низма с наименьшим углом отклонения от оси роста кристалла. Увеличен выход ППЧОИ в 4 раза, 1 табл, 1 ил. ЛУЧЕНИЯ ИЗ МОНОКРИСТАЛЛА 200, ось у " 003 и ось х - 0013 последняя в кристаллах класса 42 ш к которому принадлежит и ЕпСеР явля ется тетрагональной и оптической осью с.Круг с центром в точке О и окружностью, обозначенной точками САВС, является сечением монокристалла ЕпСеР йпоскостью, ортогональной к оси роста кристалла. Сечение, контур которого обозначен точками АВРИЕИ,10, представляет собой неполное сечение крйсталла ЕпСеР сингулярной кристаллографической плоскостью (00)которая ортогональка оси х (направлению 1,1001). Сечение контур которого обозйачен точками РИ,СМявляется неполным сечением кристалла ЕпСаР другой сингулярн й кристаллографической плоскост.ю(О 0), которая ортогональна оси у (направлениюОО.Векторами 1 и 1обозначены1 проекции осина кристаллографичес" кие плоскости ХО У (плоскость (001 и ХОЕ (плоскость (010) соответственно.Монокристаллы ЕпСеР были получены путем направленной кристаллизации вертикальным методом Вриджмена расплава предварительносинтезированного поликристаллического материала ЕпСеР, Результаты около 200 экспериментов показывают, что кристаллографическое направление 100 монокристаллов ЕпСеР (ось х), выращенных указанным способом, отклоняется от оси росте 1 кристалла ЕпСеР на уголвеличина которого не превышает 15 ф. При большем значении угла, Ы монокристаллы ЕпСеР растрескинаются при охлаждении из"эа анизотропии коэффициента термического расширения и оказываются непригодными для использования в нелинейной оптике.Расположение сингулярных кристаллографических направлений семейства 100 1 в кристалле ЕпСеР определялось с помощью установки ДРОН. Последующее уточнение индексов плоскостей (направлений) и определение направления тетрагональной оси в кристалле ЕпСеР. проводилось на рентгеновском дифрактометре УРС 50-ИМ.Выращенные монокристаллы ЕпСеРогранялись последовательно плоскостью (100), при этом получали сечение, ограниченное контуром АВГМ ЕМЦ и плоскостью (010), при этом получали сечение, ограниченное контуром ГИ,СМ Р. Любой вектор, лежащий в плоскостях полученных сечений моно- кристалла ЕпСеР 1, имеет азимутальный Угол Ч " 0 ипи90 , что экви- валентно у, Оф из-за физической неразличимости направлний х и у в кристалле 2 аСеР (это также следует иэ выражений для эффективной нелинейной восйриимчивости для трехчас"тотного параметрического взаимодействия).Пересечение плоскостей ( ОО) и(010) - на чертеже эти плоскостинредставленм сечениями кристаллаЕпСеР с контурами, обозначенными соответственно точками АВГМ ЕМ,Р и ГМ,СИ 3 - аредставляеФ собой отрезокоптической осн кристалла с, обозначенный отрезком РР, относительно которого проводился отсчет углов синхрониэма О . Разметка эквивалентных направлений синхронизма АА, А, и А и измерение угловых отклонений этих направлений относительно оси роста монокристалла ЕпСеР, обозначенных м, , Ь исоответственно проводились транспортиром. Послевыбора направления синхрониэма с минимальным угловым отклонением от оси роста кристалла ЕпСеР формировались рабочие плоскости ППЧОИ путем разре" зания кристалла ортогонально выбран" ному направлению с помощью станка для резки полупроводниковых кристаллов, на котором проводилась также иапертурная огранка, Окончательная обработка рабочих поверхностей проводилась путем шлифовки микропорошками М 28-М 5 с последующей полировкой.Эффективность преобразования частоты оптического излучения определялась в ППЧОИ иэ монокристаллов ЕпСеР,предназначенных для удвоения частоты излучения СО лазера, работающего в диапазоне длин волн 5,3-6,1 мкм, приугле синхрониэма Ос= 48 и азимутальном угле р, = О . В экспериментах использовался непрерывный лазер ЛГНс выходной мощностью до 10 Вт, излучение которого модулировалось с частотой от 1 О до 200 Гц,Сравнение характеристик преобразователей частоты оптического излучения иэ монокристалла ЕпСеР, изготовленных по базовому и предложенному способам проводилось для ППЧОИ, изготовленных иэ одного монокристалла ЕпСеР, рабочие плоскости которых были сформированы ортогонально к направлениям фазового синхронизма, обозначенных А , Л , Аи А . Преобразователи имели одинаковую длину взаимодействия, равную 5 мм. Полировка рабочих поверхностей всех четырех преобразователей одновременно, чтобы избежать возможного влияния качества подготовки рабочих поверх- ностей на эффективность преобразования оптического излучения. Полученные результаты приведены в таблице. Из полученных данных следует, что эффективность ППЧОИ из монокристаллов ЕпСеР имеет максимум при ориентации рабочюс поверхностей ортогонально направлению фазового синхро1452223 Угол отклонеОбозначение наффективость пребразовйния 1Х ния налравле"ния синхроннэмв от оси роста монокристалла 2 пСеР правлениясинхронизма 3,2 А" 35 О 52 о Мз,5.РешеткиПодписное открытиям при ГКНТ СССР, д. 4/5 акаэ 3476 ТиражНИИПИ Государственного комитета по изобретениям113035, Москва, Ж, Раушская на Проиэводстэенно-полиграфическое предприятие, г. Уагород, ул. Проек 4 ниэма, у которого угол отклонения от осн кристалла достигает наименьшего значения.Увеличение выхода высокоэффектив-5 ныл преобразователей в 4 раза позволяет снизить расход дорогостоящих материалов, необходимых для получения монокристаллов 2 пСеР (все компоненты соединения и хнмреактивы - особо чистые вещества, контейнеры из оптического кварца), уменьшить потребление электроэнергии и износ технологического оборудования без дополнительных затрат рабочего времени, так как затратами времени на выбор в кристалле 2 пСеР направления фазового синхрониэма с минимальным отюклонением от оси роста 1 составляют пренебрежимо малую величину по сравнению с общими затратами времени на изготовление ППЧОИ иэ монокристаллаК дополнительным преимуществам предлагаемого способа можно отнести 25 общее повышение эффективностиреобразования частоты излучения в моно- кристалле 2 пСеР, что позволило получить абсолютно рекордные значения эффективности преобразования частоты ЗО ИК"излучения - до 37 для излучения импульсных лазеров с длительностью импульсов излучения более 50 нс и до ЗОБ при длительности импульсов излучения 2 нс. Формула изобретения Спо соб изготовле ния параметричес" кого преобразователя частоты оптического излучения из монокристаллв 2 пСеР, включающий выявление нвпрвв" лений фазового синхронизма и формирование рабочих поверхностей преобразователя в плоскости, ортогональной направлению фазового синхрониэмв, о Т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения выхода преобразователя, пля формирования рабочих поверх- . ностей преобразователя выбирают направление фазового синхронизма с наименьшим углом отклонения от оси роста кристалла.