10.4. Кристаллы с квадратичным электрооптическим эффектом

Все материалы, пригодные для использования в качестве электрооптических модуляторов, могут быть названы ферроэлектриками (в виду сходства их с ферромагнетиками). При наложении внешнего поля они обладают в определенном интервале температур способностью к поляризации, значительно большей, чем обычные материалы. Типичная температурная зависимость диэлектрической постоянной показана на рис. 10.11. При температурах выше точки Кюри эта зависимость имеет вид кривой Кюри — Вейсса, соответствующей равенству

где — величина, независящая от температуры; С — постоянная Кюри, а — температура Кюри. Поскольку электрооптический эффект примерно пропорционален поляризации, то при температурах выше точки Кюри можно ожидать аномально высокие величины эффекта.

Рис. 10.11. Зависимость диэлектрической проницаемости ферроэлектрика от температуры.

Особенно это проявляется в кристаллах группы перовскитов (табл. 10.5). В этих кристаллах в центросимметричной параэлектрической фазе (выше наблюдается

Таблица 10.5 Электростатические свойства кристаллов перовскитов

аномально высокий квадратичный электрооптический эффект (Керра). Он особенно велик в кристаллах танталата-ниобата калия и титаната бария.

В параэлектрической фазе перовскитовые кристаллы имеют кубическую структуру с центром симметрии; они оптически изотропны и поэтому обладают квадратичным эффектом. Они отличаются высокой диэлектрической проницаемостью ( в титанате бария).

Управляющее поле может быть приложено произвольно, но удобнее, если поле параллельно одной из кристаллографических осей, например оси . В этом случае

т. е. в электрическом поле кристалл становится одноосным.

Небольшие кристаллы (кубик со стороной 3 мм) работают с управляющим напряжением 38 В. Для сравнения: управляющее напряжение кристаллов ниобата лития таких же размеров — больше на порядок, а у теллурида цинка — на два порядка.

Широкому использованию кристаллов в системах модуляции и отклонения излучения ОКГ препятствуют технологические трудности выращивания оптически однородных монокристаллов. Практически однородность их в 100—1 000 раз хуже, чем