Ukrainian Journal of Physical Optics 
Home page
 
 

Other articles 

in this issue
Anisotropy of acousto-optic figure of merit in tetragonal crystals with accounting for non-orthogonality of acoustic eigenwave polarizations. 
2. The cases of Li2B4O7 and TeO2 crystals

Mys O., Savaryn V., Kostyrko M., Adamenko D., Krupych O. and Vlokh R.

Vlokh Institute of Physical Optics, 23 Dragomanov Street, 79005, Lviv, Ukraine

Download this article

Abstract. We analyze anisotropy of acousto-optic figure of merit (AOFM) M2 at the isotropic acousto-optic (AO) diffraction in Li2B4O7 and TeO2 crystals. The diffraction takes place inside crystallographic planes, under the condition that the effect of non-orthogonality of acoustic-wave polarizations is taken into account. The geometries of AO diffraction, at which maximal AOFM values are reached, are determined for all the types of isotropic AO interactions. It is found that the global AOFM maximum for Li2B4O7 in the case of isotropic diffraction is equal to M2 = 3.4×10–15s3/kg. It is achieved using the type I of AO interactions with a so-called acoustic wave QT1 in the crystallographic planes ac or bc. For TeO2 crystals, the AOFM maximum for the isotropic AO interactions (M2 = 71.0×10–15s3/kg) is achieved at the type IV of AO interactions in the principal planes ac or bc.

Keywords: acousto-optic figure of merit, anisotropy, tetragonal crystals, Li2B4O7, TeO2, non-orthogonality of acoustic wave polarization

PACS: 78.20.Hp, 42.79.Jq
UDC: 535.42, 535.012.2
Ukr. J. Phys. Opt. 20 23-36

doi: 10.3116/16091833/20/1/23/2019

Received: 05.02.2019

Анотація. Проаналізовано анізотропію акустооптичного параметра якості (АОПЯ) M2 для ізотропної акустооптичної (АО) дифракції в кристалах Li2B4O7 і TeO2 Розглянуто дифракцію в межах кристало¬графічних площин за умови врахування ефекту неортогональності поляризацій акустичних хвиль. Для всіх типів ізотропних АО-взаємодій визначено ті геометрії дифракції, для яких досягаємо максимальних значень АОФМ. Встановлено, що глобальний максимум АОПЯ для Li2B4O7 у разі ізотропної дифракції дорівнює M2 = 3.4×10–15с3/кг. Він має місце для типу I АО-взаємодій із акустичною хвилею QT1 у кристалографічних площинах ac або bc. Для кристалів TeO2 максимум АОПЯ для ізотропних АО-взаємодій (М2 = 71,0×10–15с3/кг) досягаємо для типу IV АО-взаємодій у головних площинах ac або bc.
 
REFERENCES
  1. Mys O, Kostyrko M, Adamenko D and Vlokh R, 2018. Anisotropy of acousto-optic figure of merit in tetragonal crystals with accounting for non-orthogonality of acoustic eigenwave polarizations. 1. The cases of KH2PO4 and NH4H2PO4 crystals. Ukr. J. Phys. Opt. 19: 220–236. doi:10.3116/16091833/19/4/220/2018
  2. Shaskolskaya M P. Acoustic crystals. Moscow: Nauka (1982).
  3. Yano T and Watanabe A, 1974. Acoustooptic figure of merit of TeO2 for circularly polarized light. J. Appl. Phys. 45: 1243–1245. doi:10.1063/1.1663396
  4. Vlokh R, Dyachok Ya, Krupych O, Burak Ya, Martunyuk-Lototska I, Andrushchak A and Adamiv 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
  5. 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
  6. Martynyuk-Lototska I, Mys O, Dudok T, Adamiv V, Smirnov Y and Vlokh R, 2008. Acousto-optic interaction in α-BaB2O4 and Li2B4O7 crystals. Appl. Opt. 47: 3446–3454.  doi:10.1364/AO.47.003446
  7. Martynyuk-Lototska I, Mys O, Krupych O, Adamiv V, Burak Ya, Vlokh R and Schranz W, 2004. Elastic, piezooptic and acoustooptic properties of borate crystals (BaB2O4, Li2B4O7 and CsLiB6O10). Integrated Ferroelectrics. 63: 99–103. doi:10.1080/10584580490458801
  8. Krupych O, Mys O, Kryvyy T, Adamiv V, Burak Y and Vlokh R, 2016. Photoelastic properties of lithium tetraborate crystals. Appl. Opt. 55: 10457–10462. doi:10.1364/AO.55.010457
  9. Mys O, Krupych O and Vlokh R, 2018. Anisotropy of acousto-optic figure of merit in lithium tetraborate crystals. J. Mod. Opt. 65: 1486–1494. doi:10.1080/09500340.2018.1455906
  10. Mys O, Kostyrko M, Smyk M, Krupych O and Vlokh R, 2014. Anisotropy of acoustooptic figure of merit for TeO2 crystals. 1. Isotropic diffraction. Ukr. J. Phys. Opt. 15: 132–154. doi:10.3116/16091833/15/3/132/2014
  11. Mys O., Kostyrko M., Zapeka B., Krupych O. and Vlokh R. 2016. Anisotropy of acoustooptic figure of merit for TeO2 crystals. 2. Anisotropic diffraction: Errata. Ukr. J. Phys. Opt. 17: 148–166. doi:10.3116/16091833/17/4/148/2016
  12. Mys O, Adamenko D, Krupych O and Vlokh R, 2018. Effect of deviation from purely transverse and longitudinal polarization states of acoustic waves on the anisotropy of acousto-optic figure of merit: The case of Tl3AsS4 crystals. Appl. Opt. 57: 8320–8330. doi:10.1364/AO.57.008320
  13. Bohaty L, Haussühl S and Liebertz J, 1989. Electrooptical coefficients and temperature and pressure derivatives of the elastic constants of tetragonal Li2B4O7. Cryst. Res. Technol. 24: 1159–1163. doi:10.1002/crat.2170241113
  14. Uchida N, 1971. Optical properties of single-crystals paratellurite (TeO2). Phys. Rev. B. 4: 3736–3745. doi:10.1103/PhysRevB.4.3736
  15. Shiosaki T, Adachi M, Kobayashi H, Araki K and Kawabata A, 1985. Elastic, piezoelectric, acousto-optic and electro-optic properties of Li2B4O7. Japan. J. Appl. Phys. 24: 25–27. doi:10.7567/JJAPS.24S1.25
  16. Uchida N and Ohmachi Y, 1969. Elastic and photoelastic properties of TeO2 single crystal. J. Appl. Phys. 40: 4692–4695. doi:10.1063/1.1657275
  17. Krupych O, Mys O, Kryvyy T, Adamiv V, Burak Y and Vlokh R, 2016. Photoelastic properties of lithium tetraborate crystals. Appl. Opt. 55: 10457–10462. doi:10.1364/AO.55.010457
  18. Balakshyi V I, Paryhyn V N and Chyrkov L E. Physical foundations of acoustooptics. Moscow: Radio and Communications (1985).
(c) Ukrainian Journal of Physical Optics