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

 

Изобретение относится к области нелинейной техники и может быть использовано для изготовления параметрических преобразователей частоты оптического излучения (ППчОИ), обеспечивает повышение выхода преобразователя. Способ включает выявление направлений фазового синхронизма и формирование рабочих поверхностей преобразователя в плоскости, ортогональной направлению фазового синхронизма. Выбирают направление фазового синхронизма с наименьшим углом отклонения от оси роста кристалла. Увеличен выход ППчОИ в 4 раза. 1 табл., 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СО1.1ИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

А1

09) 01) (51) 5 С 30 В 33/00, 29/10, С 02 F i/35

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР н двтоРСКом г СвиДЕТКЛЬСтвМ (46) 30.08. 92. Бюл. Р 32 (21) 4244902/76 (22) 14.05.87 (71) Институт оптики атмосферы СО AH

СССР и Сибирский физико-технический институт им. В.Д.Кузнецова при Томском государственном университете (72) Ю.М.Андреев, В.Г.Воеводин, А.И.Грибенюков и В.В.3yeв (53) 621.315.592 (088.8) (56) Андреев H.П. и .др. Параметрическое преобразование излучения HK диапазона в цинкгерманиевом дифосфиде.

Квантовая электроника, 1979, т. 6, Ф 2, с. 357-359. (54) СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ПАРАМЕТРИЧЕСКОГО ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ ЧАСТОТЫ ОП1

Изобретение относится к области нелинейной оптики H может использоваться при изготовлении параметрических преобразователей частоты .оптического излучения (ППЧОИ) на основе монокристаплов ZnGeP>.

Цель изобретения - повьппение выхода преобразователя.

На чертеже представлена схема разрезания кристалла для изготовления

ППЧОИ»

П р и и е р. Направления синхро" ниэма заданы углом синхрониэма añ и азимутальным углом ц, 0 (дл1я реализации параметрического преобразования частоты по 1 типу трехчастотных взаимодействий). Эквивалентные направления с шхрониэма н кристалле обозначены векторами A „А, А > и А4 °

Для кристяллогр;.всяческих осей использованы слi лунiя,ие обозначения: ось -x

ТИЧЕСКОГО ИЗЛУЧЕНИЯ ИЗ MOHOKPHCTAJIJIA

ZnGeP< (57) Изобретение относится к области нелинейной техник 1 и может быть использовано для изготовления параметрических преобразователей частоты оптического излучения (ППЧОИ), обеспечивает повышение выхода преобразователя. Способ включает выявление направлений фазового синхрониэма и фор» мирование рабочих поверхностей преобразователя в плоскости, ортогональной направлению фазового синхронизма. Выбирают направление фазового синхро-. низма с наименьшим углом отклонения от оси роста кристалла. Увеличен вы- g ход ППЧОИ в 4 раза. 1 табл. 1 ил.

С.

f100) ось у - f010) и ось в — j0013- 1» последняя в кристаллах класса 42 ш, к котороиу принадлежит и ZnGeP> является тетрагональной и оптической осью с.

Круг с центром в точке О и окружностью, обозначенной точками САВС, является сечением ионокристалла

ZnGeP< йпоскостью, ортогональной к оси роста кристалла. Сечение, контур которого обозначен точками

АВРМ ЕИ,10, представляет собой неполное сечение кристалла ЕпСеР сингулярной кристаллографической плоскостью (100) ° которая ортогональка оси х (направлению (100 1). Сечение, контур которого обозначен точками

FM,GN > является неполным сечением кристалла ЕпСаР другой сингулярн« и кристаллографической плоскост;-ю

1452223 (0l О), которая ортогональна оси у (направлению (О!О)).

Векторами 1„„ и 1 qz обозначены

1 проекции оси t на кристаллографичес" киа плоскости ХО У (плоскость (001) ) и ХО Е (плоскость (010) соответственно.

Ионокристаллы ZnGeP< были получе« ны путем направленной кристаллизации вертикальным методом Вриджмена расплава предварительно синтезированного поликристаллического материала

ZnGePz. Результаты около 200 экспериментов показывают, что кристаллографическое направление F100 J монокристаллов ZnGePz (ось х), выращенных указанным способом, отклоняется от оси роста 1 кристалла ЕпбеР на угол величина которого не превышает

15 . При большем значении угла, монокристаллы ZnGeP< растрескиваются при охлаждении из-эа анизотропии коэффициента термического расширения и оказываются непригодными для использования в нелинейной оптике.

Расположение сингулярных кристаллографических направлений семейства

II!00 j в кристалле ZnGeP< определялось с помощью установки ДРОН-3. Последующее уточнение индексов плоскостей (направлений) и определение направления тетрагональной оси в кристалле

ZnGeP< проводилось на рентгеновском дифрактометре УРС50-ИМ.

Выращенные монокристаллы ЕпСеР огранялись последовательно плоскостью (100) при этом получали сечение, ограниченное контуром АЗАМ ЕМ Ц и плоскостью (OIO)s при этом получали сечение, orðàíè÷åÿíoå контуром

FN,ÑÈ Р. Любой вектор, лежащий в плоскостях полученных сечений монокристалла ZnGeP|, имеет азимутальный

Угол Lg " 0 ипй g 90, что экви- валентно у, 0 из-за физической не» раэличимости направлний х и у s кристалле ZnGeP< (это также следует иэ выражений для эффективной нелинейной восприимчивости для трехчас" тотного параметрического взаимодействия).

Пересечение плоскостей (1 00) и (0I0) - на чертеже эти плоскости нредставленм сечениями кристалла

ZnGePg с контураии, обозначенными соответственно точками ABFM ЕМ,D и

FN СИ 3 - представляет собой отрезок оптической осн кристалла с, обозначенный отрезком FD, относительно которого проводился отсчет углов синхрониэма 0 . Разметка эквивалентных направлений синхронизма А „ А, А, и Аь и измерение угловых отклонений этих направлений относительно оси роста монокристалла ZnGeP<, обозначенных м„,, и соответственно проводились транспортиром. После выбора направления синхрониэма с минимальным угловым отклонением от оси роста кристалла ZnGeP< формировались рабочие плоскости ППЧОИ путем разре" зания кристалла ортогонально выбранному направлению с помощью станка для резки полупроводниковых кристаллов, на котором проводилась также и

25 предназначенных для удвоения частоты излучения СО лазера, работающего в диапазоне длин волн 5,3-6,1 мкм, при угле синхрониэма О = 48 и азимутальном угле

ЛГН-706 с выходной мощностью до

10 Вт, излучение которого модулировалось с частотой от 10 до 200 Гц.

Сравнение характеристик преобразователей частоты оптического излучения иэ монокристалла ZnGeP<, 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 „, А и А <. Преобразователи имели одинаковую длину взаимодействия, равную 5 мм. Полировка рабочих поверхностей всех четырех преобразователей одновременно, чтобы избежать возможного влияния качества подготовки рабочих поверх-

aocteA на эффективность преобразования оптического излучения. Полученнме результаты приведены в таблице.

Из полученных данных следует, что эффективность ППЧОИ из монокристалAoB ZnGePg имеет максимум при ориентации рабочюс поверхностей ортогонально направлению фазовагo синхроапертурная огранка, Окончательная обработка рабочих поверхностей проводилась путем шлифовки микропорошками

М28-М5 с последующей полировкой.

Зффективность преобразования частоты оптического излучения определялась в ППЧОИ иэ монокристаллов ZnGeP>, 1452223

Формула изобретения

Угол отклонеОбозначение наффективость пребразования1

Х ния направления синхроннэма от оси роста монокристалла Е СеР правления синхронизма

3,2

А, ," 35

11ж 52 и

Мз 8815

О,б

0,06 м 79,5

А4

0,008

Составитель В,Безбородова

Редактор М. Самерханова Техред И.Ходанич корректор Г. Решетник

Заказ 3476 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва,. Ж-35, Раушская наб, д. 4/5

Проиэводстэенно-полиграфическое предприятие, r. Уагород, ул . Проектная, 4 ниэма, у которого угол отклонения от осн кристалла достигает наименьшего значения.

Увеличение выхода высокозффектив-

5 ныл преобразователей в 4 раза позволяетт снизить р асход дорого стоящих материалов, необходимых для получения монокристаллов ZnGeP< (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 ZnGeP< направления фазового синхрониэма с минимальным отклонением от оси роста 1 составляют пренебрежимо малую величину по сравнению с общими затратами времени на изготовление ППЧОИ иэ монокристалла

ZnGeP<

К дополнительным преимуществам предлагаемого способа можно отнести 25 общее повышение эффективности преобразования частоты излучения в монокристалле ZnGeP< что позволило получить абсолютно рекордные значения эффективности преобразования частоты д0

ИК-излучения — до 37 для излучения импульсных лазеров с длительностью импульсов излучения более l50 нс и до 80Х при длительности импульсов излучения 2 нс.

Спо соб изготовле ния параметрического преобразователя частоты оптического излучения из монокристалла

ZnGeP, включающий выявление направ" лений фазового синхронизма и формирование рабочих поверхностей преобразователя в плоскости, ортогональной направлению фазового синхрониэма, отличающийся тем, что, с целью повышения выхода преобразователя, для формирования рабочих поверх- . ностей преобразователя выбирают направление фазового синхронизма с наи» меньшим углом отклонения от оси роста кристалла.