Ukrainian Journal of Physical Optics 
Home page
 
 

Other articles 

in this issue
Highly efficient acoustooptic diffraction in -BaB2O4 crystals: improving of geometry of acoustooptic interaction
Download this article

Martynyuk-Lototska I. 

Abstract. In the present work we show experimentally on the example of -BaB2O4 crystals that a choice of the slowest acoustic wave for acoustooptic interaction made on the basis of acoustic anisotropy of crystals can essentially increase the acoustooptic figure of merit. The latter parameter for -BaB2O4 obtained by us is equal to M2=(211±31)10-15s3/kg. We demonstrate that the acoustooptic diffraction effi-ciency in -BaB2O4 increases for shorter wavelengths of optical radiation and reaches almost ~ 75% at the wavelength 325 nm (at the acoustic signal power 0.04 W). This fact, along with transparency of those crystals in the ultraviolet spec-tral range and their high resistance against a powerful laser radiation, make them at-tractive materials for operating high-power ultraviolet laser radiation. 

Keywords: acoustooptic diffraction, -BaB2O4 crystals, acoustooptic figure of merit, acoustic anisotropy

PACS: 78.20.Hp
UDC: 535.42
Ukr. J. Phys. Opt. 13 28-35
doi: 10.3116/16091833/13/1/28/2012
Received: 25.01.2012

Анотація. На прикладі кристалів -BaB2O4 експериментально показано, що вибір повільної акустичної хвилі для акустооптичної взаємодії на основі акустичної анізотропії кристалів може значно збільшити коефіцієнт акустооптичної якості. Коефіцієнт акустооптичної якості для -BaB2O4, отриманий експериментально, дорівнює M2=(211±31)10-15с3/кг.. По-казано, що ефективність акустооптичної дифракції в -BaB2O4 зростає зі зменшенням довжини хвилі оптичного випромінювання і досягає майже ~ 75% на довжині хвилі оптичного випромінювання 325 нм та при акустичній потужності сигналу 0,04 Вт. Цей факт, разом з прозорістю цих кристалів в ультрафіолетовій області спектру та їхньою високою стійкістю до потужного лазерного випромінювання, робить їх привабливим матеріалом для керування потужним ультрафіолетовим лазерним випромінюванням

 
REFERENCES
  1. Komatsu R, Sugawara T, Sassa K, Sarukura N, Liu Z, Izumida S, Segawa Y, Uda S, Fukuda T and Yamanouchi K, 1997. Growth and ultraviolet application of Li2B4O7 crystals: generation of the fourth and fifth harmonics of Nd : Y3Al5O12 lasers. Appl. Phys. Lett. 70: 3492–3494. DOI:10.1063/1.119210
  2. Ishida Y and Yajima T, 1987. Characteristics of a new-type SHG crystal β-BaB2O4 in the femto-second region. Opt. Commun. 62: 197–200. DOI:10.1016/0030-4018(87)90027-7
  3. Cheng L K, Bosenberg W and Tang C L, 1988. Broadly tunable optical parametric oscillation in β-BaB2O4. Appl. Phys. Lett. 53: 175–177. DOI:10.1063/1.100582
  4. Mori Y, Yap Y K, Kamimura T, Yoshimura M and Sasaki T, 2002. Recent development of nonlinear optical borate crystals for UV generation. Opt. Mater. 19: 1–5. DOI:10.1016/S0925-3467(01)00194-X
  5. Petrov V, Rotermund F, Noack F, Komatsu R, Sugawara T and Uda S, 1998. Vacuum ultraviolet application of Li2B4O7 crystals: generation of 100 fs pulses down to 170 nm. J. Appl. Phys. 84: 5887–5892. DOI:10.1063/1.368904
  6. Petrov V, Noack F, Shen D, Pan F, Shen G, Wang X, Komatsu R and Alex V, 2004. Application of the nonlinear crystal SrB4O7 for ultra-fast diagnostics converting to wavelengths as short as 125 nm. Opt. Lett. 29: 373–375. DOI:10.1364/OL.29.000373PMid:14971757
  7. Chen C, Wu B, Jiang A and You G, 1985. A new type ultraviolet SHG crystal – β-BaB2O4. Sci. Sinica, Ser. B. 28: 235–243. 
  8. Bhar G, Das S and Chatterjee U, 1989. Evaluation of beta barium borate crystal for nonlinear devices. Appl. Opt. 28: 202–204. DOI:10.1364/AO.28.000202 PMid:20548451
  9. Zhou Guoging, Xu Jun, Chen Xingda, Zhong Heyu, Wang Siting, Xu Ke, Deng Piezhen and Gan Fuxi, 1998. Growth and spectrum of a novel birefringent α-BaB2O4 crystal. J. Cryst. Growth. 191: 517–519. 
  10. Oseledchik Yu, Prosvirnin A, Pisarevskiy A, Starshenko V, Osadchuk V, Belokrys S, Svitanko N, Korol A, S. Krikunov A and Selevich A, 1995. New nonlinear optical crystals: strontium and lead tetraborates. Opt. Mater. 4: 669–676. DOI:10.1016/0925-3467(95)00027-5
  11. Oseledchik Yu, Prosvirnin A, Svitanko N, Zhagrov A, Kudrjavtzev D and Shvets D, 2000. Elec-trooptical properties of strontium and lead tetraborate crystals. Visn. Zaporizh. Derzh. Univ. 1: 189–193. 
  12. Vlokh R, Dyachok Ya, Krupych O, Burak Ya, Martynyuk-Lototska I, Andrushchak A and Ad-amiv V. 2003. Study of laser induced damage of borate crystals. Ukr. J. Phys. Opt. 4: 101–104. DOI:10.3116/16091833/4/2/101/2003
  13. Martynyuk-Lototska I, Dudok T, Krupych O, Adamiv V, Smirnov Ye and Vlokh R, 2004. Acousto-optic diffraction in borate crystals. Ukr. J. Phys. Opt. 5: 111–114. DOI:10.3116/16091833/5/4/111/2004
  14. Martynyuk-Lototska I, Mys O, Krupych O, Adamiv V, Burak Ya, Vlokh R and Schranz W, 2004. Elastic, piezooptic and acousto-optic properties of borate crystals (BaB2O4, Li2B4O7 and CsLiB6O10). Integr. Ferroelectrics. 63: 99–103. DOI:10.1080/10584580490458801
  15. Martynyuk-Lototska I, Dudok T, Mys O and Vlokh R, 2008. Elastic, piezooptic and acousto-optic properties of SrB4O7 and PbB4O7 crystals. Opt. Mater. 31: 660–667. DOI:10.1016/j.optmat.2008.06.020
  16. Martynyuk-Lototska I, Mys O, Dudok T, Adamiv V, Smirnov Ye and Vlokh R, 2008. Acousto-optic interaction in α-BaB2O4 and Li2B4O7 crystals. Appl. Opt. 47: 3446–3454. DOI:10.1364/AO.47.003446 PMid:18594591
  17. Martynyuk-Lototska I, Mys O, Adamiv V, Burak Ya and Vlokh R, 2002. Elastical, piezooptical and acousto-optic properties of lithium tetra borate crystals. Ukr. J. Phys. Opt. 3: 264–266. DOI:10.3116/16091833/3/4/264/2002
  18. Andrushchak A, Adamiv V, Krupych O, Martynyuk-Lototska I, Burak Ya and Vlokh R, 2000. Anisotropy of piezo- and elastooptical effect in β-BaB2O4 crystals. Ferroelectrics. 238: 299–305. DOI:10.1080/00150190008008796
  19. Mys O, 2008. Obliquity of the acoustic energy flow in the acousto-optic α-BaB2O4 and Li2B4O7 crystals. Ukr. J. Phys. Opt. 9: 256–260. DOI:10.3116/16091833/9/4/256/2008
  20. Aleksandrov K, Zamkov A, Zaitsev A, Turchin P, Sysoev A and Parfenov A, 2004. Acoustic and acousto-optic properties of lead tetraborate crystals. Fiz. Tverd. Tela. 46: 1586–1587. 
  21. M.P. Shaskolskaya, Acoustic crystals (Moscow: Nauka, 1982). 
  22. http://www.casix.com
  23. Vlokh R and Martynyuk-Lototska I 2009. Ferroelastic crystals as effective acoustooptic materials. Ukr. J. Phys. Opt. 10: 89–99. DOI:10.3116/16091833/10/2/89/2009
  24. A. Yariv and P. Yeh, Optical waves in crystals: propagation and control of laser radiation (New York: Wiley, 1984). 
  25. J Xu and R Stroud, Acousto-optic devices: principles, design, and applications (New York: Wiley, 1992). 
  26. A Goutzoulis and D Pape, Design and fabrication of acousto-optic devices (New York: Marcel Dekker, 1994). 
  27. Andrushchak A S, Bobitski Ya V, Kaidan M V, Tybinka B V, Kityk A V and Schranz W, 2004. Spatial anisotropy of photoelastic and acoustooptic properties in -BaB2O4 crystals, Opt. Mater. 27 619–624. DOI:10.1016/j.optmat.2004.08.075
  28. Andrushchak A S, Bobitski Ya V, Kaidan M V, Mytsyk B G, Kityk A V and Schranz W, 2005. Two-fold interferometric measurements of piezo-optic constants: Application to -BaB2O4 Crystals, Opt. & Laser Technol. 37: 319–328. http://dx.doi.org/10.1016/j.optlastec.2004.04.014
  29. Martynyuk-Lototska I, Dudok T, Mys O, Romanyuk G and Vlokh R, 2009. Acoustooptic interac-tion and photoelastic properties of Li2B4O7 and alpha-BaB2O4 crystals at the wavelength of 442 nm. Ukr. J. Phys. Opt. 10: 218–225. DOI:10.3116/16091833/10/4/218/2009
(c) Ukrainian Journal of Physical Optics