Экспериментальная проверка уравнения изохром на монокристаллах парателлурита и ниобата лития

Для сопоставления теоретических и экспериментальных форм изохром были изготовлены и исследованы как можно более крупные образцы кристаллов. Во-первых, это диктовалось тем, что число наблюдаемых изохром тем больше, чем больше толщина кристалла, а наиболее информативная часть коноскопической картины соответствует изохромам высоких порядков.

Из крупногабаритных буль были вырезаны, сориентированы рентгенографически, отшлифованы и отполированы оптические элементы меньших размеров в различных кристаллографических направлениях. Нормали к углам взаимно параллельных граней этих элементов составляли с оптическими осями углы ψ,значения которых соответствовали как простым кристаллографическим индексам ([001], [ИО], [100]), так и таким

направлениям, в которых ранее коноскопические картины не получались и не исследовались. На рисунке 43 представлен оптический элемент из кристалла парателлурита с наибольшими по площади гранями, нормали к которым имеют ориентацию оси симметрии 2-го порядка [110]. Данный элемент был

использован при сравнительных исследованиях теоретических и

экспериментальных коноскопических картин вдоль этого направления.

Рисунок 41. Монокристаллическая крупногабаритная буля ниобата лития диаметром 75 мм и высотой 130 мм, исследованная методом лазерной

коноскопии

Рисунок 42. Монокристаллическая крупногабаритная буля парателлурита диаметром 68 мм м высотой 40 мм, исследованная методом лазерной

коноскопии

Рисунок 43. Элемент из кристалла парателлурита с двумя наибольшими

гранями, ортогональными направлению [110]

Рисунок 44. Элемент из кристалла парателлурита - светозвукопровод с

пьезопреобразователем из ниобата лития - в виде прямоугольного параллелепипеда с длиной стороной вдоль оптической оси [001]

На рисунке 44 показан крупногабаритный элемент из парателлурита с длинной стороной (h=53 мм) вдоль оптической оси [001], являющийся СЗП (светозвукопроводом) акустооптического электронного-перестраиваемого фильтра, на одной из грани которого был приварен пьезопреобразователь из кристалла ниобата лития. Помимо установления соответствия теоретических и экспериментальных форм изохром, данный элемент был использован для

исследования оптической однородности материала методом лазерной коноскопии.

При получении коноскопических картин была использована оптическая схема (рисунок 45), включающая лазер с длиной волны излучения λ = 533 нм, поляризатор, линзу, преобразующую лазерный пучок в конический, анализатор, проекционную линзу и полупрозрачный экран, за которым находилась цифровая камера для фиксации изображений - изохром.

Рисунок 45.

кристаллов с помощью лазера

Рисунок 46. Крупногабаритная буля монокристалла LiNbO₃на стенде для

изучения коноскопических картин, получаемых с помощью лазера. Ось цилиндрической були совпадает с направлением оси конуса лазерных лучей

Процесе получения коноскопических картин крупногабаритного кристалла ниобата лития с помощью лазера «QuautumTorτus>>Ha YAG.Nd³⁺c удвоением частоты представлен на рисунке 46.

Наиболее ярким подтверждением выведенных теоретических соотношений, описывающих форму изохром, явились опыты, проведенные на черезвычайно крупном оптическом элементе из парателлурита, вырезанным и отполированным по кристаллографическим плоскостям с ориентациями, никогда ранее не обсуждавшимися в научной литературе. Одна из пар граней соответствовала углу ф В 16°, другая - углу ψ = 84°. Данный оптический элемент представлен на рисунке 46.

Рисунок 47. Экспериментальный образец одноосного монокристалла

парателлурита с гранями, нормали к которым составляют с оптической осью углы ψ = 16° и ф — 84°

Теоретические и экспериментальные коноскопические картины для кристалла парателлурита с гранями, нормали к которым составляют с оптической осью углы ψ —16° (а) и ψ ? 84° (б), представлены на рисунке 47. картина изохром для ориентации граней с углом ф = 84° получена с

помощью излучения лазера на Ar (аргоне) с длиной волны λ =488нм (синий цвет).

Рисунок 48. Экспериментальные (верхний ряд) и теоретические (нижний ряд) картины изохром в лазерных коноскопических картинах крупногабаритного монокристалла парателлурита для пар граней с углами между нормалью и осью ≠ = 16° (а) и ≠ = 84° (б)

Результаты сравнения форм изохром, полученных расчетным путем и экспериментально, говорят о том, что они совпадают в пределах влияния шумов в реальных изображениях, связанных с неидеальностью внутренней

структуры и поверхностей кристалла, с неидеальностью структуры лазерного пучка и с проявлением спекл-структуры на экране.

Важно отметить, что еще до изготовления исследованного оптического элемента с редкими ориентациями граней этот же кристалл с первоначальными гранями, ортогональными оси [001], также был исследован методом коноскопии. При этом на всех картинах, одна из которых представлена на рисунке 49, изохромами являлись окружности, что для такой ориентации в точности соответствует их теоретической форме в случае идеального кристалла.

Таким образом, наличие в коноскопических картинах исследованного одноосного кристалла изохром, не являющихся кривыми второго порядка, является естественным фактором, вытекающим из разработанной теории.

Рисунок 49. Коноскопическая картина кристалла парателлурита, полученная

в направлении оптической оси [0111

3.2.