7.3. ЭЛЕКТРООПТИЧЕСКИЕ ЗАТВОРЫ НА РЕГУЛЯРНОЙ ДОМЕННОЙ СТРУКТУРЕ
Принцип действия электрооптического затвора на кристаллах с регулярной доменной структурой (РДС) основан на том, что в этих кристаллах создается структура, модулированная по электрооптическим свойствам. В частности, в кристалле ниобата лития (оптически одноосный кристалл симметрии
с РДС создаются домены, с антипараллельными векторами спонтанной поляризации. Следовательно, в соседних доменах меняет знак кристаллофизическая ось 3 (ось z). В отсутствие внешнего электрического поля такие домены оптически неразличимы, так как оптическая индикатриса при изменении знака оси 1 не меняется. Однако изменение знака оси
меняет знак тех электроопгических коэффициентов
которых в состав индексов входит индекс 3. В частности, меняет знак коэффициент
(в матричной записи
. В результате под действием электрического поля изменение показателя преломления в соседних доменах может отличаться по знаку, а в кристалле с РДС возникает фазовая дифракционная решетка.
Период дифракционной решетки (размер доменов) составляет несколько десятков микрон, и для света с направлением волнового вектора, параллельного доменной стенке, реализуется режим дифракции Рамана - Ната. Интенсивность излучения в дифракционном максимуме порядка
составляет
где
- интенсивность света, прошедшего через кристалл с РДС в отсутствие электрического поля;
- интенсивность света в дифракционном максимуме порядка
прошедшего через кристалл с РДС, на который действует электрическое поле Е, создающее двупреломление
- функция Бесселя
рода порядка т.
Таким образом, при включении электрического поля появляются дифракционные максимумы высоких порядков, а интенсивность дифракции нулевого порядка падает. Такой электрооптический элемент, установленный на оптической оси внутри резонатора лазера, обеспечивает модуляцию добротности лазера с частотой изменения электрического поля. Уменьшение интенсивности света, распространяющегося вдоль оси резонатора, приводит к снижению его добротности и прекращению генерации света. Этот электрооптический элемент может работать как внутрирезонаторный дифракционный
затвор. В отличие от поляризационно-оптических затворов, дифракционные затворы могут управлять неполяризованным излучением, что очень важно для использования их внутри лазерных резонаторов.