Ukrainian Journal of Physical Optics


2025 Volume 26, Issue 1


ISSN 1816-2002 (Online), ISSN 1609-1833 (Print)

EFFECT OF MAGNETIC FIELD ON THE EFFICIENCY OF ISOTROPIC ACOUSTO-OPTIC DIFFRACTION IN OPTICALLY RESISTANT β-BaB2O4 CRYSTALS

O. Mys, M. Kostyrko and R. Vlokh

Author Information
O. Mys ORCID logo SCOPUS logo, O.G. Vlokh Institute of Physical Optics of the Ivan Franko National University of Lviv
M. Kostyrko ORCID logo SCOPUS logo, O.G. Vlokh Institute of Physical Optics of the Ivan Franko National University of Lviv
R. Vlokh ORCID logo SCOPUS logo, O.G. Vlokh Institute of Physical Optics of the Ivan Franko National University of Lviv

ABSTRACT

In the present work, we have analyzed the Bragg AO diffraction in beta-barium borate crystals under the interaction of the eigen optical waves with circular (elliptical) polarization caused by the magnetic field due to the Faraday effect. It has been found that applying the magnetic field can essentially increase the AO figure of merit. We have revealed the essential change of the AO figure of merit under the action of the magnetic field for the first-fourth types of AO interactions with QL and QT1 AWs. The maximal change is peculiar for the third type of AO interaction with the QT1 AW. The AO figure of merit increases on the order of magnitude, i.e., from 1.7×10-15s3/kg at zero magnetic field to 16.5×10-15s3/kg at H=106Oe. However, it has been found that the maximal value of the AO figure of merit for studied crystals in the YZ interaction plane is still observed for the sixth type of AO interaction with the slowest QT2 AW at zero magnetic field. At these conditions, the AO figure of merit is equal to 34.0×10-15s3/kg. The application of a magnetic field does not change its value.

Keywords: beta-barium borate crystals, acousto-optic figure of merit, magnetic field, Faraday effect

UDC: 535.4

    1. Fröhlich, R. (1984). Crystal structure of the low-temperature form of BaB2O4. Zeitschrift für Kristallographie-Crystalline Materials, 168(1-4), 109-112.
      doi:10.1524/zkri.1984.168.14.109
    2. Nikogosyan, D. N. (1991). Beta barium borate (BBO) a review of its properties and applications. Applied Physics A, 52, 359-368.
      doi:10.1007/BF00323647
    3. Eimerl, D., Davis, L., Velsko, S., Graham, E. K., & Zalkin, A. (1987). Optical, mechanical, and thermal properties of barium borate. Journal of Applied Physics, 62(5), 1968-1983.
      doi:10.1063/1.339536
    4. Vlokh, R., Dyachok, Y., Krupych, O., Burak, Y., Martynyuk-Lototska, I., Andrushchak, A., & Adamiv, V. (2003). Study of laser-induced damage of borate crystals. Ukr. J. Phys. Opt., 4(2), 101-104.
      doi:10.3116/16091833/4/2/101/2003
    5. Andrushchak, A. S., Bobitski, Y. V., Kaidan, M. V., Tybinka, B. V., Kityk, A. V., & Schranz, W. (2004). Spatial anisotropy of photoelastic and acoustooptic properties in β-BaB2O4 crystals. Optical Materials, 27(3), 619-624.
      doi:10.1016/j.optmat.2004.08.075
    6. Mys, O., Kostyrko, M., Adamenko, D., Martynyuk-Lototska, I., Skab, I., & Vlokh, R. (2022). Effect of ellipticity of optical eigenwaves on the enhancement of efficiency of acousto-optic Bragg diffraction. A case of optically active Pb5Ge3O11 crystals. AIP Advances, 12(5).
      doi:10.1063/5.0090489
    7. Mys, O., Adamenko, D., & Vlokh, R. (2023). Enhancement of acousto-optic diffraction efficiency in SiO2 crystals due to ellipticity of optical eigenwaves: isotropic acousto-optic interaction. Ukr. J. Phys. Opt, 24(2), 125.
      doi:10.3116/16091833/24/2/124/2023
    8. Martynyuk-Lototska, I., Mys, O., Krupych, O., Adamiv, V., Burak, Y., Vlokh, R., & Schranz, W. (2004). Elastic, piezooptic and acoustooptic properties of borate crystals (BaB2O4, Li2B4O7 and CsLiB6O10). Integrated Ferroelectrics, 63(1), 99-103.
      doi:10.1080/10584580490458801
    9. Andrushchak, A. S., Adamiv, V. T., Krupych, O. M., Martynyuk-Lototska, I. Y., Burak, Y. V., & Vlokh, R. O. (2000). Anisotropy of piezo-and elastooptical effect in β-BaB2O4 crystals. Ferroelectrics, 238(1), 299-305.
      doi:10.1080/00150190008008796
    10. Li, C., Song, N., & Zhang, C. (2015). Verdet constant measurements of β-barium borate and lead molybdate crystals. Optical Materials Express, 5(9), 1991-1997.
      doi:10.1364/OME.5.001991

    Анотація. У цій роботі ми проаналізували акустооптичну (АО) дифракцію Брегга в кристалах бета-борату барію при взаємодії власних оптичних хвиль з круговою (еліптичною) поляризацією, спричиненою магнітним полем внаслідок ефекту Фарадея. Було встановлено, що прикладання магнітного поля може істотно збільшити коефіцієнт AO якості. Виявлено істотну зміну коефіцієнта АО якості під дією магнітного поля для першого-четвертого типів АО взаємодії з QL та QT1 акустичними хвилями. Максимальна зміна характерна для третього типу АО взаємодії з QT1 акустичною хвилею. При цьому, коефіцієнт AO якості зростає на порядок, тобто з 1,7×10-15с3/кг при нульовому магнітному полі до 16,5×10-15с3/кг при H=106Е. Проте встановлено, що максимальне значення коефіцієнта АО якості для досліджуваних кристалів у площині взаємодії YZ, все ж таки, спостерігається для шостого типу взаємодії АО з найповільнішою QT2 акустичною хвилею при нульовому магнітному полі. При цих умовах коефіцієнт АО якості дорівнює 34,0×10-15с3/кг. Прикладення магнітного поля не змінює його значення.

    Ключові слова: beta-barium borate crystals, acousto-optic figure of merit, magnetic field, Faraday effect

Free download this article 

© Ukrainian Journal of Physical Optics ©