Глава 7. ЛИНЕЙНЫЙ ЭЛЕКТРООПТИЧЕСКИЙ ЭФФЕКТ И ХАРАКТЕРИСТИКИ ЭЛЕКТРО-ОПТИЧЕСКОГО КАЧЕСТВА КРИСТАЛЛОВ

7.1. УРАВНЕНИЕ ЭЛЕКТРООПТИЧЕСКОГО ЭФФЕКТА

Уравнение линейного электрооптического эффекта (II.4) представляет зависимость диэлектрической проницаемости (или поляризуемости) от электрического поля. Такой подход позволяет использовать для описания электрооптического эффекта аппарат линейной оптики с учетом того, что характеристики линейной оптики оказываются зависимыми от электрического поля [1]. Более удобно в этом случае вместо зависимости от электрического поля диэлектрической проницаемости (или поляризуемости) использовать зависимость от электрического поля диэлектрической восприимчивости

где - электрооптические коэффициенты.

Выражение (7.6) позволяет рассматривать электрооптический эффект как влияние электрического поля на оптическую индикатрису, являющуюся характеристической поверхностью тензора диэлектрической восприимчивости. Это очень удобно, так как оптическая индикатриса - основная поверхность, с помощью которой рассматривается распространение оптических волн в рамках линейной оптики.

Коэффициенты являются тензором третьего ранга и, следовательно, линейный электрооптический эффект может наблюдаться только в кристаллах, принадлежащих к нецентросимметричным группам симметрии. Поскольку тензор симметричен, то и тензор третьего ранга симметричен по первым двум индексам и в общем случае имеет 18 независимых компонент.

Рабочей характеристикой электрооптического эффекта является наведенное электрическим полем двупреломление Величину следует определить, используя связь Взяв дифференциал от получим

Если к кристаллу приложена разность потенциалов и расстояние между электродами то и (7.7) можно переписать как

Величина - эффективный электрооптический коэффициент, рассчитанный с учетом симметрии кристалла для заданного направления электрического поля и направления волновой нормали оптических волн. В квадратных скобках в (7.8) находится комбинация величин, характеризующих кристалл. Чем больше величина, стоящая в квадратных скобках, тем сильнее электроогггический эффект в данном кристалле. Эта величина может быть использована для характеристики электрооптического качества кристаллического элемента

Возможно несколько различных вариантов применения электрооптического эффекта для управления оптическим лучом:

1. Фазовая и амплитудная модуляция с применением поляризационно-оптических систем.

2. Использование наведенного изменения показателя преломления для изменения направления луча в пространстве (создание дефлекторов).

3. Использование управляемой дифракции света на электрических неоднородностях (доменах) в сегнетоэлектриках для создания оптических модуляторов и затворов.