Ukrainian Journal of Physical Optics 
Home page
 
 

Other articles 

in this issue
Acoustic and elastic anisotropies of acoustooptic AgGaGeS4 crystals

1Martynyuk-Lototska I., 2Parasyuk O., 1Vlokh R.

1Vlokh Institute of Physical Optics, 23 Dragomanov Street, 79005 Lviv, Ukraine;
2Department of Inorganic and Physical Chemistry, Eastern European National University, 13 Voli Ave., 43025 Lutsk, Ukraine

Download this article

Abstract.  We have experimentally studied the acoustic and elastic anisotropies of AgGaGeS4 crystals. Basing on the acoustic wave velocities measured, we have determined the complete matrices of elastic stiffnesses and compliances. We have found that the orthorhombic unit cell of AgGaGeS4 is only slightly distorted with respect to the prototypical tetragonal lattice. We have revealed a quite rare effect in AgGaGeS4 crystals, an equality of the velocities of quasi-transverse and quasi-longitudinal waves. When propagating along the direction of a so-called longitudinal-transverse ‘acoustic axis’, these waves become ‘half-transverse’ and ‘half-longitudinal’. It has been found that the quasi-transverse acoustic wave that propagates in the crystallographic plane ac with the velocity 1570m/s is the slowest wave in AgGaGeS4. The acoustooptic figure of merit for our crystals calculated following from the velocity of the slowest acoustic wave and rough estimation of the elastooptic coefficient can reach 500*10-15s3/kg . This suggests that AgGaGeS4 can be a promising material for acoustooptic applications in the mid-IR spectral range.

Keywords: AgGaGeS4 crystals, elastic properties, acoustic wave velocities.

PACS: 78.20.hb, 43.20.-f
UDC: 535.42+ 534.221
Ukr. J. Phys. Opt. 17 141-147
doi: 10.3116/16091833/17/4/141/2016
Received: 05.08.2016

Анотація. Експериментально досліджено акустичну і пружну анізотропію кристалів AgGaGeS4. На основі виміряних швидкостей акустичних хвиль визначено повні матриці коефіцієнтів пружних жорсткостей і податливостей. Виявлено, що орторомбічність кристалів AgGaGeS4 представляє собою слабку дисторсію прототипної тетрагональної ґратки. В кристалах AgGaGeS4 виявлено рідкісний ефект, що полягає в рівності швидкостей поширення квазіпоперечної та квазіпоздовжньої хвиль. При поширенні в напрямку поздовжньо-поперечної акустичної осі обидві згадані хвилі стають напівпоздовжніми і напівпоперечними. Встановлено, що найповільнішою хвилею в кристалах AgGaGeS4 є квазіпоперечна хвиля, яка поширюється в кристалографічній площині ac зі швидкістю 1570м/с. Значення коефіцієнта акустооптичної якості для кристалів AgGaGeS4, розраховане з використанням швидкості поширення найповільнішої акустичної хвилі і грубої оцінки пружнооптичного коефіцієнта, може досягати значення 500*10-15с3/кг . Це говорить про те, що кристали AgGaGeS4 можуть виявитися перспективним акустооптичним матеріалом для використання в середній ІЧ-області спектру. 
REFERENCES
  1. Pobedimskaya E A, Alimova L L, Belov N V and Badikov V V, 1981. The crystal structure of the Ag-germano-gallium sulfide and GeS2. Sov. Phys. Doklady. 26: 259–263.
  2. Chbani N, Loireau-Lozac'h A M, Rivet J and Dugue J, 1995. Systeme pseudo-ternaire Ag2S–Ga2S3–GeS2: Diagramme de phases – Domaine vitreux. J. Solid State Chem. 117: 189–200. doi:10.1006/jssc.1995.1262
  3. Yurchenko O M, Olekseyuk I D, Parasyuk O V and Pankevich V Z, 2005. Single crystal growth and properties of Ag-GaGeS4. J. Cryst. Growth. 275: 1983–1985. doi:10.1016/j.jcrysgro.2004.11.319
  4. Davidyuk G Y, Myronchuk G L, Lakshminarayana G, Yakymchuk O V, Reshak A H, Wojciechowski A, Rakus P, AlZayed N, Chmiel M, Kityk I V and Parasyuk O V, 2012. IR-induced features of AgGaGeS4 crystalline semi-conductors. J. Phys. Chem. Solid. 73: 439–443. doi:10.1016/j.jpcs.2011.11.026
  5. Miyata K, Petrov V and Kato K, 2007. Phase-matching properties for AgGaGeS4. Appl. Opt. 46: 5728–5731. doi:10.1364/AO.46.005728
  6. Das Subhasis, Ghosh Chittaranjan, Gangopadhyay Sudipta, Andreev Y M and Badikov V V, 2006. AgGaGeS4 crys-tals for nonlinear laser device applications. Japan. J. Appl. Phys. 45: 9000–9002. doi:10.1143/JJAP.45.9000
  7. Ren D-M, Huang J-Z, Qu Y-C, Hu X-Y, Andreev Y, Geiko P, Badikov V and Shaiduko A, 2004. Optical properties and frequency conversion with AgGaGeS4 crystal. Chin. Phys. 13: 1468–1473. doi:10.1088/1009-1963/13/9/019
  8. Petrov V, Badikov V, Shevyrdyaeva G, Panyutin V and Chizhikov V, 2004. Phase-matching properties and optical parametric amplification in single crystals of AgGaGeS4. Opt. Mater. 26: 217–222. doi:10.1016/j.optmat.2004.04.007
  9. Papadakis E, 1967. Ultrasonic phase velocity by the pulse-echo-overlap method incorporating diffraction phase cor-rections. J. Acoust. Soc. Amer. 42: 1045–1051. doi:10.1121/1.1910688
  10. Ohmachi Y, Uchida N and Niizeki N, 1972. Acoustic wave propagation in TeO2 single crystals. J. Acoust Soc. Amer. 51: 164–168. doi:10.1121/1.1912826
  11. Balakshyi V I, Parygin V N and Chirkov L E. Physical principles of acoustooptics. Moscow: Radio & Svyaz (1985).
(c) Ukrainian Journal of Physical Optics