ПОККЕЛЬСА ЭФФЕКТ


ПОККЕЛЬСА ЭФФЕКТ
ПОККЕЛЬСА ЭФФЕКТ

       
линейный электрооптич. эффект, изменение показателя преломления света в кристаллах, помещённых в электрич. поле, пропорциональное напряжённости приложенного поля. Как следствие этого эффекта в кристаллах появляется двойное лучепреломление или меняется его величина. П. э. наблюдается только у пьезоэлектриков. Был обнаружен в 1894 нем. физиком Ф. Поккельсом (F. Pockels), затем длит. время исследовался мало и находил ограниченное применение. Гл. причина — высокие электрич. напряжения (десятки и сотни кВ) для получения заметного эффекта.
Появление лазеров стимулировало исследования П. э. В последние десятилетия было обнаружено и исследовано большое число крист. систем, обладающих большим линейным электрооптич. эффектом и, соответственно, требующих малых управляющих напряжений (порядка десятков или сотен вольт). На основе П. э. разработан ряд устройств управления когерентным оптич. излучением. Почти все созданные модуляторы света (см. МОДУЛЯЦИЯ СВЕТА) основаны на П. э. Важное свойство П. э.— малая инерционность, позволяющая осуществлять модуляцию света до частот =1013 Гц. Кроме того, из-за линейной зависимости между показателем преломления и напряжённостью электрич. поля нелинейные искажения при модуляции света относительно невелики. Малая инерционность позволяет использовать П. э. для модуляции добротности лазеров, с помощью к-рой получают г и г а н т с к и е по мощности световые импульсы малой длительности. П. э. находит применение также в системах углового отклонения светового пучка и в устройствах создания двумерного оптич. изображения.

Физический энциклопедический словарь. — М.: Советская энциклопедия. . 1983.

ПОККЕЛЬСА ЭФФЕКТ

- линейный электрооптич. эффект, состоящий в изменении показателей преломления света в кристаллах под действием внеш. электрич. поля пропорционально напряжённости электрич. поля Е. Следствием этого эффекта в кристаллах является двойное лучепреломление или изменение величины уже имеющегося двулучепреломления.

П. э. был впервые изучен Ф. Поккельсом (F. Ро-ckels) в 1893. Квадратичный и др. эффекты более высокого порядка много меньше П. э., однако в центро-симметричных средах П. э. обращается в нуль и осн. роль играет квадратичный Керра эффект.

Математически П. э. описывается изменением оптич. индикатрисы, кристалла (см. Кристаллооптика)- эллипсоида показателей преломления, к-рый в главной кристаллофиз. системе координат имеет вид

4001-16.jpg

Здесь 4001-17.jpg- гл. оси кристалла, т. е. направления, вдоль к-рых векторы электрич. поля Е и электрич. индукции D параллельны друг другу,4001-18.jpg показатели преломления 4001-19.jpgдля света, поляризованного вдоль осей х, у и z соответственно. Величины показателей преломления определяются распределением зарядов внутри кристалла. Наложение внеш. электрпч. поля, малого по сравнению с внутр. полем кристалла, приводит к перераспределению связанных зарядов и небольшой деформации ионной решётки, что сопровождается изменением показателей преломления и, следовательно, коэф. эллипсоида 4001-20.jpgГл. оси нового эллипсоида в общем случае не будут совпадать с исходными гл. осями, ур-ние эллипсоида примет вид:

4001-21.jpg

В П. э., как эффекте линейном, рассматривается только линейная по полю Е часть изменения коэф. эллипсоида, поэтому

4001-22.jpg

где k =1, 2...6; 4001-23.jpg-4001-24.jpg=4001-25.jpg- 0. Коэф. 4001-26.jpg наз. постоянными Поккельса и определяют величину П. э. в разл. кристаллах.

П. о. существует в средах, лишённых центральной симметрии, называемых пьезоэлектриками. Симметрия кристаллов накладывает определённые ограничения на постоянные Поккельса, часть из них обращается в нуль, нек-рые могут оказаться равными между собой. Материал считается обладающим значит. электрооптич. эффектом, если его коэф.4001-27.jpgпорядка 4001-28.jpg Поэтому при обычных внеш. полях 4001-29.jpgВ/см линейное изменение показателя преломления составляет 4001-30.jpg Это означает, что существенные изменения оптич. длины под действием П. э. могут быть получены только в тех случаях, когда длина кристалла в направлении распространения света 4001-31.jpgв 4001-32.jpgраз превышает длину волны света.

П. э. широко применяется при создании разл. устройств управления оптич. излучением, таких, как модуляторы света, дефлекторы, переключатели оптич. каналов и т. п. Обычно в этих устройствах используются кристаллы 4001-33.jpg 4001-34.jpg=4001-35.jpg см/В), 4001-36.jpg4001-37.jpg = 33·4001-38.jpgсм/В), 4001-39.jpg 4001-40.jpg= = 11·4001-41.jpgсм/В), 4001-42.jpg= 26,8-4001-43.jpgсм/В) и др.

Значит. увеличение постоянных Поккельса происходит в сегнетоэлектрич. кристаллах при приближении к точке Кюри. Из зависимости r63 от темп-ры для кристаллов 4001-44.jpg (рис. 1) видно, что в точке Кюри постоянные Поккельса увеличиваются в 4001-45.jpgраз по сравнению с комнатной темп-рой, что позволяет снизить управляющие напряжения. Однако трудности охлаждения кристаллов и поддержания с высокой точностью ихтемп-ры ограничивают применение устройств, работающих при темп-ре, близкой к темп-ре Кюри. Сегнетоолектрики 4001-46.jpg имеющие точки Кюри вблизи комнатной темп-ры и большие коэф.4001-47.jpgсм/В, непригодны, однако, для создания устройств управления светом по своим оптич. качествам.

На практике П. э. часто маскируется вторичным электрооптич. эффектом, обусловленным деформациями пьезокристалла при наложении электрич. поля за счёт обратного пьезооптического эффекта. Эти деформации из-за наличия фотоупругости приводят к изменению показателя преломления, к-рое складывается с первичным П. э. При наличии деформаций изменение коэф. эллипсоида (3) должно быть записано в виде

4001-48.jpg

где 4001-49.jpg- коэф. фотоупругости, 4001-50.jpg- компоненты деформации, 4001-51.jpg- проекции электрич. ноля на оси координат. Если к кристаллу не приложены внеш. напряжения, то деформации обусловлены только электрич. полем 4001-52.jpg где 4001-53.jpg- пьезоэлектрич. коэф. Подставив (5) в (4), имеем

4001-54.jpg

Выражение в скобках наз. низкочастотной постоянной Поккельса, т. к. именно эта величина измеряется при НЧ изменения электрич. поля. На очень высоких частотах деформации кристалла малы и имеет место только первичный П. э.

Особенно резко увеличиваются деформации на частотах, соответствующих собств. колебаниям кристалла. Когда частота внеш. электрич. поля совпадает с одной из собств. частот, деформации увеличиваются в Qраз, где Q- добротность соответствующего колебания. При таком резонансе электрооптич. коэф. может возрасти в 103 раз, что позволяет во столько же раз снизить управляющее напряжение. Однако это явление наблюдается в узкой полосе частот и сильно зависит от темп-ры. Для улучшения частотной характеристики широкополосной модуляции света с помощью П. э. приходится специально демпфировать собств. колебания электрооптич. кристалла, однако и в этом случае переход от низких частот к высоким сопровождается изменением постоянной Поккельса за счёт пьезоэффекта.

4001-55.jpg

На рис. 2 приведены зависимости 4001-56.jpg и 4001-57.jpg для кристалла LiNb03 с размерами 41 X 3,3 X 3,3 мм 3 от частоты, измеренные экспериментально. На низких частотах 4001-58.jpgопределяются суммой первичного и вторичного П. э. При этом для 4001-59.jpg оба эффекта имеют одинаковый знак, а для 4001-60.jpg вторичный эффект имеет знак, противоположный первичному. Поэтому на высоких частотах 4001-61.jpg больше своего квазистатич. значения, а 4001-65.jpg- меньше. На частотах около 0,6 МГц имеет место собств. резонанс кристалла. ВЧ-значение постоянных Поккельса обычно не меняется вплоть до частот 4001-66.jpgГц, соответствующих частоте резонанса кристаллич. решётки.

4001-62.jpg

Рис. 2. Экспериментальная частотная зависимость постоянных Поккельса 4001-63.jpgи 4001-64.jpg для кристалла LiNbO3.

Лит.: Мустель Е. Р., Парыгин В. Н., Методы модуляции и сканирования света, М., 1970; Сонин А. С., Василевская А. С., Электрооптические кристаллы, М., 1971. В. Н. Парыгин.

Физическая энциклопедия. В 5-ти томах. — М.: Советская энциклопедия. . 1988.


.

Смотреть что такое "ПОККЕЛЬСА ЭФФЕКТ" в других словарях:

  • ПОККЕЛЬСА ЭФФЕКТ — возникновение двойного лучепреломления в кристаллах, лишенных центра симметрии (нелинейных кристаллах), помещенных в постоянное электрическое поле. Используется в системах управления световыми потоками с помощью электрических полей. Открыт… …   Большой Энциклопедический словарь

  • Поккельса эффект — возникновение двойного лучепреломления в кристаллах, лишённых центра симметрии (нелинейных кристаллах), помещённых в постоянное электрическое поле. Используется в системах управления световыми потоками с помощью электрических полей. Открыт… …   Энциклопедический словарь

  • Поккельса эффект — Эффект Поккельса (электрооптический Эффект Поккельса) это явление возникновения двойного лучепреломления в оптических средах при наложении постоянного или переменного электрического поля. Он отличается от эффекта Керра тем, что линеен по полю, в… …   Википедия

  • Поккельса эффект —         линейный электрооптический эффект, изменение преломления показателя (См. Преломления показатель) света в кристаллах, помещенных в электрическое поле, пропорциональное напряжённости электрического поля. П. э. наблюдается только у… …   Большая советская энциклопедия

  • ПОККЕЛЬСА ЭФФЕКТ — возникновение двойного лучепреломления в кристаллах, лишённых центра симметрии (нелинейных кристаллах), помещённых в постоянное электрич. поле. Используется в системах управления световыми потоками с помощью электрич. полей. Открыт Ф. Поккельсом… …   Естествознание. Энциклопедический словарь

  • Эффект Керра — Эффект Керра, или квадратичный электрооптический эффект  явление изменения значения показателя преломления оптического материала пропорционально второй степени напряженности приложенного электрического поля. В сильных полях наблюдаются… …   Википедия

  • Эффект Поккельса — (электрооптический Эффект Поккельса)  это явление возникновения двойного лучепреломления в оптических средах при наложении постоянного или переменного электрического поля. Он отличается от эффекта Керра тем, что линеен по полю, в то время… …   Википедия

  • эффект Поккельса — Электрооптический эффект Поккельса это явление возникновения двойного лучепреломления в оптических средах при наложении постоянного или переменного элетрического поля. Он отличается от эффекта Керра тем, что линеен по полю, в то время как эффект… …   Справочник технического переводчика

  • ЭЛЕКТРООПТИЧЕСКИЙ ЭФФЕКТ — ЭЛЕКТРООПТИЧЕСКИЙ ЭФФЕКТ, изменение оптических свойств показателя преломления, формы и ориентировки оптической индикатрисы (см. ИНДИКАТРИСА) под действием электрического поля. Изменение поляризационных констант под действием электрического поля… …   Энциклопедический словарь

  • Электрооптический эффект — Квадратичный электрооптический эффект Продольный электрооптических эффект электрооптический Эффект Поккельса …   Википедия


Поделиться ссылкой на выделенное

Прямая ссылка:
Нажмите правой клавишей мыши и выберите «Копировать ссылку»

We are using cookies for the best presentation of our site. Continuing to use this site, you agree with this.