Ukrainian Journal of Physical Optics 
Home page
 
 

Other articles 

in this issue
Principal components of piezo-optic tensor for Pb5Ge3O11 crystals 

1Mytsyk B., 1Demyanyshyn N., 2Adamenko D., 3Trubitsyn M. and 2Vlokh R.

1Karpenko Physico-Mechanical Institute, 5 Naukova Street, 79601 Lviv, Ukraine
2Vlokh Institute of Physical Optics, 23 Dragomanov Street, 79005 Lviv, Ukraine
3Oles Honchar Dnipro National University, 49010 Dnipro, 72 Gagarin Avenue,Ukraine 

Download this article

Abstract. Using an interferometric technique and a half-wave stress method, we determine experimentally the principal components π11, π12, π13 π31 and π33 of the piezo-optic tensor πim for lead germanate crystals. Following from the above data, elasto-optic coefficients pin are calculated. The coefficient of acousto-optic (AO) figure of merit М2 is estimated for the case of AO interactions with longitudinal acoustic waves. It is shown that, issuing from its maximal М2 parameter (М2 = 24.3×10–15 s3/kg), Pb5Ge3O11 can be compared to beta-barium borate or lead molibdate crystals. Moreover, this parameter exceeds essentially the values known for such notorious AO materials as, e.g., lithium niobate, crystalline quartz and fused silica.

Keywords: piezo-optic effect, interferometric methods, Pb5Ge3O11 crystals

UDC: 535.551
Ukr. J. Phys. Opt. 20 91-97
doi: 10.3116/16091833/20/3/91/2019
Received: 12.05.2019

Анотація. З використанням інтерферометричної методики і методу пів-хвильових напружень в роботі визначені головні компоненти п’єзооптичного тензора πim (π11, π12, π13 π31, π33) кристалів германату свинцю. На основі експериментально отриманих п’єзооптичних коефіцієнтів розраховані відповідні коефіцієнти пружно-оптичного тензора pin, а також оцінені значення коефіцієнтів акусто-оптичної якості. Виявлено, що максимальне значення М2= 24.3×10–15 с3/кг, для кристалів Pb5Ge3O11 є співмірним з відповідними коефіцієнтами кристалів -борату барію і молібдату свинцю. Крім того, це значення для германату свинцю значно перевищує відповідні коефіцієнти для таких відомих акусто-оптичних матеріалів, як ніобат літію і кристалічний та плавлений кварц.
REFERENCES
  1. Iwasaki H, Miyazawa S, Koizumi H, Sugii K and Niizeki N, 1972. Ferroelectric and optical properties of Pb5Ge3O11 and its isomorphous compound Pb5Ge2SiO11. J. Appl. Phys. 43: 4907-4915. doi:10.1063/1.1661044
  2. Sirotin Y I and Shaskolskaya M P. Fundamentals of crystal physics. Moscow: Mir (1982).
  3. Mytsyk B, Demyanyshyn N, Erba A, Shut V, Mozzharov S, Kost Ya, Mys O and Vlokh R, 2017. Piezo-optic and elasto-optic properties of monoclinic triglycine sulfate crystals. Appl. Opt. 56: 9484-9490. doi:10.1364/AO.56.009484
  4. Mytsyk B G, Kost' Ya P, Demyanyshyn N M, Gaba V M and Sakharuk O M, 2015. Study of piezo-optic effect of calcium tungstate crystals by the conoscopic method. Opt. Mater. 39: 69-73. doi:10.1016/j.optmat.2014.10.066
  5. Mytsyk B G, Andrushchak A S and Kost' Ya P, 2012. Static photoelasticity of gallium phosphide crystals. Crystallogr. Rep. 57: 124-130. doi:10.1134/S1063774512010075
  6. Sonin A S and Vasilevskaya A S. Electro-optic crystals. Moscow: Atomizdat (1971).
  7. Iwasaki H and Sugii K, 1971. Optical activity of ferroelectric 5PbO3GeO2 single crystals. Appl. Phys. Lett. 19: 92-93. doi:10.1063/1.1653848
  8. Yamada T, Iwasaki H and Niizeki N, 1972. Elastic and piezoelectric properties of ferroelectric 5PbO3GeO2 crystals. J. Appl. Phys. 43: 771-775. doi:10.1063/1.1661278
  9. Krupych O, Savaryn V and Vlokh R, 2014. Precise determination of full matrix of piezo-optic coefficients with a four-point bending technique: the example of lithium niobate crystals. Appl. Opt. 53: B1-B7. doi:10.1364/AO.53.0000B1
  10. Narasimhamurty T S, 1969. Photoelastic constants of α-quartz. J. Opt. Soc. Amer. 59: 682-686. doi:10.1364/JOSA.59.000682
  11. Andrushchak A S, Bobitski Y 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
  12. Vasylkiv Yu, Skab I and Vlokh R, 2011. Measurements of piezooptic coefficients π14 and π25 in Pb5Ge3O11 crystals using torsion induced optical vortex. Ukr. J. Phys. Opt. 12: 101-108. doi:10.3116/16091833/12/2/101/2011
  13. Ohmachi Y and Uchida N, 1972. Acoustooptic property of single-crystal 5PbO3GeO2. J. Appl. Phys. 43: 3583-3584. doi:10.1063/1.1661762
  14. Shaskolskaya M P. Acoustic crystals. Moscow: Nauka (1982).
  15. Mys O, Kostyrko M, Krupych O and Vlokh R, 2015. Anisotropy of the acousto-optic figure of merit for LiNbO3 crystals: isotropic diffraction. Appl.Opt. 54: 8176-8186. doi:10.1364/AO.54.008176
  16. Mys O, Kostyrko M and Vlokh R, 2016. Anisotropy of acousto-optic figure of merit for LiNbO3 crystals: anisotropic diffraction. Appl.Opt. 55: 2439-2450. doi:10.1364/AO.55.002439
(c) Ukrainian Journal of Physical Optics
Flag Counter