Ukrainian Journal of Physical Optics 

Home page

Other articles 

in this issue
Optical chaos and oscillations in photorefractive LiNbO3:Fe

Obukhovsky V. and Lemeshko V.

Download this article

Abstract. Autowaves of scattering appear under excitation of nonlinear  LiNbO3:Fe crystals by a focused laser radiation, manifesting themselves as moving light-ring structures. A periodic behaviour of generation of the rings could be related to competition of refractive index gratings of the two types, reflecting and transmission ones. A chaotic regime arises if the control parameters, the pump intensity and the impurity concentration, become less than a threshold

Keywords: LiNbO3:Fe crystals, photorefraction, optical chaos, autowave light scattering

PACS: 42.65.Hw, 42.65.Sf
UDC: 535.321+544.032.65+530.182.2
Ukr. J. Phys. Opt. 15 68-78
doi: 10.3116/16091833/15/2/68/2014
Received: 16.12.2013

Анотація. Автохвилі розсіяння з’являються при збудженні нелінійних кристалів LiNbO3:Fe  сфокусованим лазерним випромінюванням і мають вигляд рухомих світлових кільцевих структур. Періодичну поведінку генерації кілець можна пов’язувати з конкуренцією ґраток показників заломлення двох типів – відбивного і пропускного. Якщо значення контрольних параметрів (інтенсивності нагнітання та концентрації домішок) нижчі за порогові, то виникає хаотичний режим розсіяння автохвиль.

  1. Lemeshko V V and Obukhovsky V V, 1985. Autowaves of photoinduced light scattering. Pisma Zhurn. Techn. Fiz. 11: 573–574.
  2. Liu Si-Min, Zhang Guang-Yin, Wang Jin-Long, Ma Xiao-Yan and Fu Yuan-Fen, 1989. Quasi-periodic oscillations in photoinduced conical light scattering from LiNbO3:Fe crystals. Opt. Commun. 70: 185–189. doi:10.1016/0030-4018(89)90062-X
  3. Lemeshko V V, Obukhovsky V V and Stoyanov A V, 1992. Autowave origin under optical excita-tion of lithium niobate. Izv. RAN, Ser. Fiz. 56: 7–14.
  4. Furman A S, 1987. Spontaneous growth of trap charge exchange waves in crystals without inver-sion center under homogeneous illumination. Fiz. Tverd. Tela. 29: 1076–1085.
  5. Safiman M, Zozulya A and Anderson D Z, 1994. Transverse instability of energy-exchanging counterpropagating waves in photorefractive media. J. Opt. Soc. Amer. B. 11: 1409–1417. doi:10.1364/JOSAB.11.001409
  6. Leonardy J, Kaiser F, Belic M and Hess O, 1996. Running transverse waves in optical phase con-jugation. Phys. Rev. A. 53: 4519–4527. doi:10.1103/PhysRevA.53.4519
  7. Sandfuchs O, Leonardy J, Kaiser F and Belic M, 1997. Transverse instabilities in photorefractive counterpropagating two-wave mixing. Opt. Lett. 22: 498–500. doi:10.1364/OL.22.000498
  8. Haken H, Synergetics. Berlin–Heidelberg–New York: Springer (1978). doi:10.1007/978-3-642-96469-5
  9. Morozovskaya A N and Obukhovskii V V, 2000. Autowave instability in refractive crystals. Opt. Spectr. 88: 225–231. doi:10.1134/1.626783
  10. Morozovskaya A N and Obukhovskii V V, 2005. Optical autowaves in photorefractive ferroelectric crystals. Opt. Spectr. 98: 247–256. doi:10.1134/1.1870068
  11. Kukhtarev N V, Markov V B, Odulov S G, Soskin M M and Vinetskii V L, 1978. Holographic storage in electrooptic crystals. Ferroelectrics. 22: 949–964. doi:10.1080/00150197908239450
  12. Morozovska A N and Eliseev E A, 2004. Modeling of dielectric hysteresis loops in ferroelectric semiconductors with charged defects. J. Phys.: Condens. Matter. 16: 8937–8956. doi:10.1088/0953-8984/16/49/010
  13. Morozovska A N, Eliseev E A, Svechnikov G S and Kalinin S V, 2011. Nanoscale electromechan-ics of paraelectric materials with mobile charges: Size effects and nonlinearity of electromechanical response of SrTiO3 films. Phys. Rev. B. 84: 045402. doi:10.1103/PhysRevB.84.045402
  14. Yariv A, Quantum electronics. Wiley (1989).
  15. Born M and Wolf E, Principles of optics. Cambridge: Cambridge University Press (2002).
  16. Shamonina E, Sturman B, Odoulov S and Ringhofer K, 1996. Investigation of stochastic photore-fractive backscattering. J. Opt. Soc. Amer. B. 13: 2242–2251. doi:10.1364/JOSAB.13.002242
  17. Odoulov S, Sturman B, Shamonina E and Ringhofer K, 1996. Stochastic photorefractive backscat-tering from LiNbO3 crystals. Opt. Lett. 21: 854–856. doi:10.1364/OL.21.000854
(c) Ukrainian Journal of Physical Optics