Анотація до роботи:

Мись О.Г. Комбінований п’єзоелектрооптичний ефект в сегнетоелектричних кристалах. -Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата фізико-математичних наук за спеціальністю 01.04.05.-Оптика, лазерна фізика. - Інститут фізичної оптики, вул. Драгоманова 23,

79005, Львів, 2006.

В роботі представлено результати дослідження п’єзоелектрооптичного ефекту в сегнетоелектричних кристалах NaKC₄H₄O₆4H₂O, Pb₅Ge₃O₁₁, LiNbO₃, LiTaO₃. Показано, що п’єзоелектрооптичний ефект полягає у зміні компонент тензора поляризаційних констант внаслідок спільної дії електричного поля та механічного напруження і описується полярним тензором п’ятого рангу з внутрішньою симетрією [V²]²V. Використовуючи метод Фумі та метод циклічних координат, отримано матричний вигляд полярних тензорів п’ятого та шостого рангу даного ефекту для кристалів які належать до точкових груп симетрій 2, 222, 3, , 3m. На прикладі кристалів LiTaO₃ та LiNbO₃ експериментально показано, що цей ефект є взаємним, тобто зміна компонент тензора електрооптичного ефекту під дією механічного напруження та зміна відповідних компонент тензора п’єзооптичного ефекту під дією електричного поля описується одними і тими ж коефіцієнтами тензора п’єзоелектрооптичного ефекту.

В кристалах LiNbO₃ виявлено, що значення коефіцієнту електрооптичного ефекту зростає вдвічі під дією механічного напруження =210⁶Н/м², а відповідне значення півхвильової напруги – удвічі зменшується.

На основі експериментальних досліджень температурної поведінки п’єзооптичних коефіцієнтів в кристалах Pb₅Ge₃O₁₁ та NaKC₄H₄O₆4H₂O в області фазових переходів, показано, що температурну зміну п’єзооптичних коефіцієнтів при власних сегнетоелектричних фазових переходах можна трактувати, як результат дії комбінованого спонтанного п’єзоелектрооптичного ефекту. В кристалах Pb₅Ge₃O₁₁ в області сегнетоелектричного фазового переходу та в кристалах NaKC₄H₄O₆4H₂O при сегнетоелектричному-сегнетоеластичному фазовому переході (Т_с=297К) виявлено аномальне зростання величини коефіцієнтів комбінованого п’єзоелектрооптичного ефекту та показано, що така температурна залежність цих коефіцієнтів зумовлена аномальною поведінкою діелектричної проникливості і описується законом Кюрі - Вейса.

1. Вперше експериментально виявлено п’єзоелектрооптичний ефект в кристалах LiNbO₃, LiTaO₃, Pb₅Ge₃O₁₁, NaKC₄H₄O₆4H₂O, який полягає у зміні показників заломлення кристалів при спільній дії електричного поля та механічного напруження. На основі феноменологічного аналізу показано, що білінійний за напруженням електричного поля та механічним напруженням п’єзоелектрооптичний ефект, описується полярним тензором п’ятого рангу з внутрішньою симетрією [V²]²V і тому може існувати лише в ацентричних середовищах.

2. Показано, що комбінований п’єзоелектрооптичний ефект є взаємним, тобто зміна компонент тензора електрооптичного ефекту під дією механічного напруження та зміна відповідних компонент тензора п’єзооптичного ефекту під дією електричного поля описується одними і тими ж коефіцієнтами тензора п’єзоелектрооптичного ефекту. Експериментально підтверджено взаємність п’єзоелектрооптичного ефекту на прикладі кристалів LiNbO₃, LiTaO₃. Показано, що коефіцієнти п’єзоелектрооптичного ефекту, отримані з залежностей електрооптичного коефіцієнта від механічного напруження та залежностей п’єзооптичного коефіцієнта від напруженості електричного поля мають однакове значення як в кристалах LiTaO₃ так і в кристалах LiNbO₃. Значення коефіцієнтів становлять: для кристалів LiTaO₃ та для кристалів LiNbO₃ відповідно при l=632,8нм, Т=293К.

3. Експериментально досліджено комбінований п’єзоелектрооптичний ефект, білінійний за напруженістю електричного поля та механічним напруженням в кристалах LiNbO₃. Визначені значення коефіцієнтів тензора даного ефекту при l=632,8нм, Т=293К становлять , . Експериментально показано, що в кристалах LiNbO₃ значення коефіцієнта лінійного електрооптичного ефекту вдвічі зростає під дією механічного напруження =210⁶Н/м², а відповідне значення півхвильової напруги – удвічі зменшується.

4. Виявлено, що зміну п’єзооптичних коефіцієнтів при власних сегнетоелектричних фазових переходах можна трактувати, як результат комбінованого п’єзоелектрооптичного ефекту індукованого спонтанною поляризацією. На основі експериментальних досліджень температурної поведінки п’єзооптичних коефіцієнтів в кристалах Pb₅Ge₃O₁₁ та сегнетової солі в області фазових переходів, показано, що зміна цих коефіцієнтів при T_c пропорційна квадрату спонтанної поляризації у випадку сегнетоелектриків Pb₅Ge₃O₁₁, а в сегнетоелектричних-сегнетоеластичних кристалах сегнетової солі – залежність ефективного п’єзооптичного коефіцієнта від спонтанної поляризації містить як лінійну так і квадратичну складову. Отримане значення коефіцієнта спонтанного комбінованого п’єзоелектрооптичного ефекту становить: для кристалів Pb₅Ge₃O₁₁ - , а для кристалів сегнетової солі коефіцієнти лінійного та квадратичного п’єзоелектрооптичного ефекту - ², ², відповідно

5. Досліджено температурну поведінку коефіцієнтів п’єзоелектрооптичного ефекту в околі фазових переходів в кристалах Pb₅Ge₃O₁₁ та NaKC₄H₄O₆4H₂O. Показано, що аномальна поведінка коефіцієнтів індукованого п’єзоелектрооптичного ефекту в області сегнетоелектричного фазового переходу в кристалах Pb₅Ge₃O₁₁ та сегнетоелектричному-сегнетоеластичному фазовому переході (Т_с=297К) в кристалах NaKC₄H₄O₆4H₂O зумовлена аномальною поведінкою діелектричної проникливості і описується законом Кюрі-Вейса. Значення константи Кюрі-Вейса, отримане з температурних залежностей п’єзоелектрооптичного коефіцієнта в кристалах германату свинцю (С=1,2210⁴К) узгоджується з значенням отриманим іншими авторами з діелектричних досліджень (С=1,0410⁴К).