Исследование физических свойств и областей применения кристаллов ниобата лития | Статья в журнале «Техника. Технологии. Инженерия»

Авторы: ,

Рубрика: Электротехника

Опубликовано в Техника. Технологии. Инженерия №1 (3) январь 2017 г.

Дата публикации: 30.12.2016

Статья просмотрена: 349 раз

Библиографическое описание:

Альдебенева Е. П., Достовалов А. А. Исследование физических свойств и областей применения кристаллов ниобата лития // Техника. Технологии. Инженерия. — 2017. — №1. — С. 14-17. — URL https://moluch.ru/th/8/archive/46/1840/ (дата обращения: 24.05.2018).



Ниобат лития имеет кристаллическую структуру. Закономерности строения элементарных структурных единиц, в особенности, степень симметричности, определяют физические свойства материала

Благодаря теории групп было доказано, что все типы кристаллических структур можно разложить на 14 типов решеток Браве [1] (рисунок 1).

Рис. 1. Решетки Браве

Каждая система (ромбическая, тригональная, кубическая и прочие) обладают собственными соотношениями сторон элементарной ячейки и кристаллографическими углами . На рисунке 2 изображены кристаллографические оси координат и углы между ними.

Рис. 2. Кристаллографические оси координат [1]

Для связи с внешней огранкой кристалла в геометрической кристаллографии применяется кристаллографическая система осей — X, Y, Z. Оси могут быть неортоганальными. При выборе системы координат руководствуются, в первую очередь, симметрией внешней огранки.

Кристалл ниобат лития в сегнетоэлектрической фазе при низкой температуре имеет ромбическую решетку [2]. Кристалл лития подвержен явлению анизотропии — показатель преломления, электропроводность и другие свойства меняются в зависимости от направления. Этот факт становится очевидным, если принять во внимание кристаллическую структуру ниобата лития, показанную на рисунке 3.

Рис. 3. Структура [2]

Для разных применений из материала вырезают пластину с нужной ориентацией кристаллической структуры. Срез кристалла обозначается с помощью декартовых координат. В общем случае, принимают кристалл идеальным, и привязывают к нему декартовы координаты [1]. Для лучшего понимания, рассмотрим на рисунке 4 самый простой случай: срез совпадает с плоскостью, которая определяется двумя осями координат, к примеру, X, Y.

Рис. 4. Схематичное изображение пластины Z-среза [1]

Нормаль к данной плоскости совпадает с осью Z. Срезы подобного вида называются стандартными, а данный срез, в частности, называется Z-срезом. Аналогично определяют кристаллы X и Y-срезов.

У ниобата лития неравное соотношение сторон кристаллической решетки. Главным отличием свойств кристаллов разных срезов является то, что X-срез обладает двулучепреломлением, а Z-срез — нет. В добавление к этому, у них разные электрооптические, акустооптические, пироэлектрические и др. коэффициенты. Отсюда и различное применение, обусловленное анизотропией физических свойств. На рисунке 5 изображена фотография пластин из ниобата лития.

Рис. 5. Пластины из ниобата лития

В 80-х годах прошлого столетия, в исследованиях посвященных стабильности работы интегральных оптических систем, рассматривались модуляторах, основанные на титанодиффузионных волноводах, подложки которых были созданы из ниобата лития Z-среза [3]. Однако в 2000-х годах выходят работы о волноводах, сформированных на подложках X-среза. Модуляторы, образованные на X-срезе имеют лучшую стабильность, обладают схожими процессами образования дрейфа показателя преломления оптических волноводов для титанодиффузионных и протонообменных модуляторов.

Поляризованные по Z-оси кристаллы ниобата лития приобрели широкое распространение в акустооптических системах, применяются как удвоители частот, как оптические параметрические генераторы, а также, в качестве устройств с квази-согласованной фазой.

Кристаллы X-среза используются для создания гироскопов в авиационной и морской навигации. Из этих кристаллов делают пьезоэлектрические преобразователи.

Пластины X-среза могут пропускать узкий диапазон длин волн. Благодаря этому свойству большое распространение пластины X-среза имеют в создании интерференционно-поляризационных фильтров.

Таким образом, ниобат лития имеет широчайшее применение, как в исследовательской работе, так и в прикладных задачах. Данный факт подчеркивает актуальность изучения данного кристалла. Однако для его эффективного использования необходимо учитывать структуру кристалла, и, соответственно, зависящие от этого физические свойства.

Литература:

  1. Блистанов А. А. Кристаллы квантовой и нелинейной оптики [Текст] / А. А. Блистанов. — М.: МИСИС, 2000. — 426 с.
  2. Sanna S. Lithium niobade X-cut, Y-cut and Z-cut surfaces from ab initio theory / Sally Sanna // Physical Review Letters. — NY., 2010 — P. 28–34.
  3. Ярив А. Оптические волны в кристаллах: пер. с англ. [Текст] / А. Ярив, П. М. Юх, А. В. Газорян. — М.: Мир, 1987. — 616 с.
Основные термины (генерируются автоматически): ниобата лития, ниобат лития, кристаллов ниобата лития, структуру ниобата лития, ниобата лития неравное, ниобата лития z-среза, Ниобат лития, Кристалл лития подвержен, Кристалл ниобат лития, кристаллы ниобата лития, оси координат, кристаллическую структуру, Кристаллографические оси координат, кристаллографические оси координат, физических свойств, физические свойства, помощью декартовых координат, выборе системы координат, внешней огранкой кристалла, физические свойства материала.

Обсуждение

Социальные комментарии Cackle

Посетите сайты наших проектов

Задать вопрос