Ukrainian Journal of Physical Optics 
Home page
 
 

Other articles 

in this issue
Interferometric measurements of piezooptic coefficients by means of four-point bending method
Download this article

Krupych O., Savaryn V., Skab I. and Vlokh R.

Abstract. A new technique is suggested for determination of piezooptic coefficients, which represents a combination of digital imaging laser interferometry and a canonical four-point bending method. The design of interferometer, measurement procedures, and data processing are described in detail. Potentials of the present technique are tested on the example of widely used optical glass BK7. High enough precision, together with unambiguity in determination of the sign of both piezooptic (qm) and photoelastic (pqm) coefficients, allow us to claim it to be one of the most accurate and reliable techniques for the measurements of 
qm and pqm parameters.

Keywords: piezooptic effect, interferometry, measuring techniques

PACS:  78.20.Hp, 42.25.Hz
UDC: 535.551, 535.417
Ukr. J. Phys. Opt. 12 150-159
doi: 10.3116/16091833/12/3/150/2011
Received: 14.07.2011
 

Анотація. 
Анотація. В даній роботі запропоновано новий метод вимірювання п’єзооптичних коефіцієнтів, який є комбінацією цифрової лазерної інтерферометрії зображення і відомого методу чотирьох-точкового згину. Детально описані конструкція інтерферометра, процедура вимірювання і обробка результатів. Можливості даного методу випробувані на прикладі, широко вживаного оптичного скла BK7. Висока точність разом з можливістю визначення знаку, як п’єзооптичних (qm) так і фотопружних (pqm) коефіцієнтів дозволяє стверджувати, що запропонований метод є найточнішим і надійним при визначенні коефіцієнтів qm і pqm.
.
REFERENCES
  1. Brewster D, 1816. On the communication of the structure of doubly-refracting crystals to glass, murite of soda, flour spar, and other substances by mechanical compression and dilation. Phil. Trans.: 156–178.
  2. Grakh I I and Mozhanskaya A F, 1971. A type of mechanically anisotropic, optically sensitive material. Mekhanika Polimerov. 5: 835–839. 
  3. Weber Y-J, 1995. Determination of internal strain by optical measurements. Phys. Rev. B 51: 12209–12215. doi:10.1103/PhysRevB.51.12209
  4. Narasimhamurty T S, Photoelastic and electrooptic properties of crystals. New York: Plenum Press (1981). 
  5. Slezinger I I, Alievskaya A N and Mironov Yu V, 1985. Piezooptic devices. Izmeritelnaya Tekhnika. 12: 17–19. 
  6. Billardon M and Badoz J, 1966. Birefringence modulator. C. R. Acad. Sci. Ser. B. 262: 1672–1675. 
  7. Kemp J C, 1969. Piezo-optical birefringence modulators: new use for a long-known effect. J. Opt. Soc. Amer. 59: 950–954. 
  8. Auld B A, Acoustic fields and waves in solids. Malabar, FL: Krieger (1990). 
  9. Balakshii V I, Parygin V N and Chirkov L E, Physical fundamentals of acoustooptics. Moscow: Radio i Sviaz’ (1985). 
  10. Xu J and Stroud R, Acousto-optic devices: principles, design, and applications. New York: Wiley (1992). 
  11. Shaskolskaya M P, Acoustic crystals. Moscow: Nauka (1982). 
  12. http://www.schott.com/advanced_optics/us/abbe_datasheets/schott_datasheet_all_us.pdf,

    13. http://www.us.schott.com/advanced_optics/english/download/schott_tie-27_stress_in_optical_glass_july_2004_us.pdf
  13. Pockels F, Lehrbuch der Kristallooptik. Leipzig: Teubner Berlin (1906). 
  14. Mytsyk B H, 2003. Methods for the studies of the piezo-optical effect in crystals and the analysis of experimental data. Part I. Methodology for the studies of piezo-optical effect. Ukr. J. Phys. Opt. 4: 1–26. doi:10.3116/16091833/4/1/1/2003
  15. Ajmera P K, Huner B, Dutta A K and Hartley C S, 1988. Simulation and observation of infrared piezobirefringent images in diametrically compressed semiconductor disks. Appl. Opt. 27: 752–757. doi:10.1364/AO.27.000752PMid:20523677
  16. Andrushchak A S, Bobitski Ya V, Kaidan M V, Mytsyk B G, Kityk A V, Schranz W, 2005. Two-fold interferometric measurements of piezo-optic constants: application to β-BaB2O4 crystals. Opt. Laser Technol. 37: 319–328. doi:10.1016/j.optlastec.2004.04.014
  17. Mys O, Adamiv V, Martynyuk-Lototska I, Burak Ya and Vlokh R, 2007. Piezooptic and acoustic properties of KLiB4O7 crystals. Ukr. J. Phys. Opt. 8: 138–142. doi:10.3116/16091833/8/3/138/2007
  18. Vasylkiv Yu, Kvasnyuk O, Krupych O, Mys O, Maksymuk O and Vlokh R, 2009. Reconstruction of 3D stress fields basing on piezooptic experiment. Ukr. J. Phys. Opt. 10: 22–37. doi:10.3116/16091833/10/1/22/2009
  19. Frocht M M, Photoelasticity. London: J. Wiley and Sons (1965). 
  20. Vasylkiv Yu, Savaryn V, Smaga I, Skab I and Vokh R, 2010. Determination of piezooptic coefficient π14 of LiNbO3 crystals under torsion loading. Ukr. J. Phys. Opt. 11: 156-164. doi:10.3116/16091833/11/3/156/2010
  21. Skab I, Smaga I, Savaryn V, Vasylkiv Yu and Vlokh R, 2011. Torsion method for measuring piezooptic coefficients. Cryst. Res. & Technol. 46: 23–36. doi:10.1002/crat.201000495
  22. Timoshenko S P, Strength of materials. Moscow: Izdatelstvo NTL (1965). 
  23. http://edit.schott.com/advanced_optics/english/abbe_datasheets/schott_datasheet_n-bk7.pdf
  24. Weber M J, Handbook of optical materials. Boca Raton, FL: CRC Press (2003).
  25. Vasylkiv Yu, Savaryn V, Smaga I, Skab I and Vlokh R, 2011. On determination of sign of the piezo-optic coefficients using torsion method. Appl. Opt. 50: 2512–2518. doi:10.1364/AO.50.002512 PMid:21673752
  26. Dixon R W and Cohen M G, 1966. A new technique for measuring magnitudes of photoelastic tensor and its application to lithium niobate. Appl. Phys. Lett. 8: 205–207. doi:10.1063/1.1754556
  27. Dixon R W, 1967. Photoelastic properties of selected materials and their relevance for applications to acoustic light modulators and scanners. J. Appl. Phys. 38: 5149–5152. doi:10.1063/1.1709293
(c) Ukrainian Journal of Physical Optics