Ниобат лития

Кристаллическая структура LiNbO₃

Ниобат лития (LiNbO₃) — это соединение ниобия, лития и кислорода. Бесцветное твёрдое вещество с ромбоэдрической структурой (а = 0,547 нм, $\alpha$ = 53,72°, пространств. группа R3с). Температура плавления 1257 °C, плотность 4.65 г/см³. Кристаллы оптически прозрачны в области длин волн 0,4-5,0 мкм; показатель преломления обыкновенного луча 2,29, необыкновенного — 2,20 (для длины волны 0,63 мкм). Не растворим в воде. Не взаимодействует с кислотами кроме фтористоводородной кислоты; реагирует с NH₄HF₂.

Является сегнетоэлектриком с температурой Кюри ~1210 °C и величиной спонтанной поляризации 50--80 мкКл/см² при 300 K. Обладает высокими нелинейно-оптическими характеристиками, поэтому используется в лазерах для генерации второй гармоники. Кроме того, LiNbO₃ используется в качестве преобразователей энергии и звукопроводов (линии задержки, полосовые фильтры), элементов в электрооптических устройствах (модуляторы, дефлекторы и др.), пироэлектрических приемников излучения и др.

Получают LiNbO₃ взаимодействием Li₂CO₃ с Nb₂O₅ при 1050--1100 °C. Монокристаллы выращивают методом Чохральского.

Кристаллы ниобата лития имеют тригональную сингонию и относятся к кристаллографической точечной группе 3m (C_3v) (дитригонально-пирамидальная). Его кристаллическая структура не имеют центральной симметрии и поэтому ниобат лития является сегнетоэлектриком, и демонстрирует эффект Поккельса, пьезоэлектрический эффект, фотоупругость, и нелинейную оптическую поляризуемость.

Уравнения Селльмайера

Уравнения Селльмайера для необыкновенного показателя преломления:

$n^2_e = 5.35583 + 4.629 \times 10^{-7} f + {0.100473 + 3.862 \times 10^{-8} f \over \lambda^2 - (0.20692 - 0.89 \times 10^{-8} f)^2 } + { 100 + 2.657 \times 10^{-5} f \over \lambda^2 - (11.34927 )^2 } - 1.5334 \times 10^{-2} \lambda^2$

Уравнение применимо при температурах 20-250 градусов Цельсия для длин волн от 0.4 мкм до 5 мкм.

Денг^[1], проведя измерения для бóльших длин волн, даёт уравнение

$n^2_e = 5.39121 + 4.968 \times 10^{-7} f + {0.100473 + 3.862 \times 10^{-8} f \over \lambda^2 - (0.20692 - 0.89 \times 10^{-8} f)^2 } + { 100 + 2.657 \times 10^{-5} f \over \lambda^2 - (11.34927 )^2 }- (1.544 \times 10^{-2} + 9.62119 \times 10^{-10} \lambda) \lambda^2$

применимое при T = 25-180 °C, для длин волн от 2.8 до 4.8 мкм. В этих уравнениях $\lambda$ измеряется в микрометрах, а $f = (T-24.5)\times(T+570.82)$, где $T$ измеряется в градусах Цельсия.

Примечания

1. ↑ LH Deng et al. (2006). «Improvement to Sellmeier equation for periodically poled LiNbO$_3$ crystal using mid-infrared difference-frequency generation». Optics Communications 268.

Внешние ссылки

• Inrad data sheet on lithium niobate