16.2.2. ДЕФЕКТЫ КВАРЦА

В природных кристаллах кварца часто встречаются включения, трещины, пузырьки газа или жидкости, фантомы, свили. Специфическим дефектом кварца являются так называемые «голубые лучи», возникающие из-за включений рутила Рутил кристаллизуется в виде длинных игл и не поглощает свет в голубой области спектра. Присутствие этих включений приводит к возникновению голубых парных полос. Современная технология получения искусственных кристаллов достаточно хорошо отработана, так что искусственные кристаллы обычно не содержат значительных макродефектов и имеют высокую оптическую однородность.

Наиболее часто встречающимся дефектом и в естественном, и в искусственном кварце являются двойники [7]. Двойники в кварце возникают как в результате срастания разориентированных областей, так и в результате деформации. Деформация кристаллов может происходить при выращивании и при последующей обработке (в частности, из-за нагрева кристаллов до температур, превышающих 573 °С). В кристаллах кварца наблюдается двойникование по трем основным законам: дофинейскому, бразильскому, японскому, а также встречаются двойники Лейдольта. Чаще других встречаются дофинейские (электрические) и бразильские (оптические) двойники. При двойниковании кристалла кварца по дофинейскому закону (рис. 16.5, а) два левых или два правых кристалла пронизывают друг друга. Эти двойники могут быть получены при механическом двойникованин и являются двойниками вращения (аксиальные двойники). Их возникновение можно описать поворотом вокруг оси или оси (рис. 16.6). При двойникованин по бразильскому закону (рис. 16.5, 6) правый кварц срастается с левым по плоскости призмы (1120). Оси этих двойников параллельны.

Бразильские двойники являются двойниками отражения. Такие двойники не возникают при механической деформации и могут быть получены только в результате срастания. Двойники Лейдольта возникают в результате сочетания дофинейского и бразильского двойников. Двойникование по японскому закону (рис. 16.5, в) происходит при срастании так, что угол между осями сростков составляет

Из-за различия ориентации кристаллофизических осей в правом и левом кристаллах кварца в дофинейских двойниках (и в двойниках Лейдольта) в соседних сдвойникованных областях кристалла различаются знаки компонент тензора фотоупругих постоянных и компонент тензора упругой жесткости. В результате изменения знаков отмеченных компонент при переходе через границу двойника меняется эффективная фотоупругая постоянная для анизотропной (в том числе

(кликните для просмотра скана)

коллинеарной) дифракции света на сдвиговых волнах, распространяющихся в плоскости ху. Кроме того, изменение компонент тензора приводит к отражению и преломлению упругих волн на границе двойника. Поэтому присутствие в кристаллах кварца дофинейских двойников или двойников Лейдольта не позволяет применять такие кристаллы в акусгооптических устройствах, использующих анизотропную АО дифракцию на сдвиговых волнах, распространяющихся в плоскости

Компоненты тензора определяющие распространение акустических волн вдоль оси х, и фотоупругие постоянные, от которых зависит коллинеарная дифракция света на продольных волнах, бегущих вдоль х, не меняются при переходе границы дофинейского двойника. Поэтому присутствие дофинейских двойников в АО элементах, использующих коллинеарную дифракцию на продольных волнах, бегущих вдоль х, не сказывается на работе АО устройств.

В бразильских двойниках при переходе границы двойника компоненты тензоров не меняются ни по знаку, ни по величине. Поэтому присутствие в кристаллах бразильских двойников не влияет на упругие и фотоупругие свойства и, следовательно, АО элементы, содержащие бразильские двойники, не отличаются от элементов, изготовленных из монокрисгаллического кварца.