IV.2.3.Г.5. Матеріали нелінійної оптики.

При впливі на КРИСТАЛИсегнето і анти сегнетоелектриків потужних світлових пучків лазера, в даних матеріалах з'являютьсяНЕЛІНІЙНІ ОПТИЧНІефекти (нелінійна поляризація середовища - залежність показника переломлення від напруженості поля самої світловий хвилі).

Дана властивість кришталів дозволяє здійснити: генерацію гармонік лазерного вилучення; зміщення частот оптичних сигналів; перетворення частот оптичних сигналів.

Найбільший практичний інтерес представляє перетворення ІК-ВИЛУЧЕННЯ(=1,06мкм) в видимий спектр. Це забезпечується матеріалами: дигідрофосфатом калію -KH₂PO₄; ніобат літію –LiNbO₃; йодат літію -LiIO₃; барієво - натриєвый ніобат (БАНАН) -Ba₂NaNb₅O₁₅.

IV.2.4. П'єзоелектрики.

П'ЄЗОЕЛЕКТРИКИ- володіють сильно висловленим п'єзоелектричним ефектом (Поляризація під чинністю механічного навантаження). П’єзоефект - процес зворотній, характеризується відносною деформацією:$=dE=l/l. П'єзоефекти бувають:вздовж; поперек; прямий; зворотній.

Явище відкрите братами Кюрі в 1880г. Математичний опис відкриття:

Q=dF; Q/S=dF/S=qs=P=d*,

(39)

де: Q - заряд;

d - п'єзомодуль;

S - площа;

F - сила;

qs - заряд на одиницю площі;

Р - політизованість;

- механічна напруга в діелектрику.

П'єзомодуль - дорівнює заряду, що виникає на одиниці поверховості речовини при додатку до нього одиниці тиску: Р=10^-10Кл/н.

ЗОНА ЗАСТОСУВАННЯ- основні матеріали:

• монокристалічний кварц (гірський кришталь) при t<573⁰C;

• пластинки вирізані перпендикулярно вісі Х;

• пластинки вирізані перпендикулярно вісі Z

• оптична вісь, не володіє п'єзоефектом;

• плоскі пластинки, вирізані з кварцу з електродів з утримувачем - п'єзоелектричний резонатор (відтворює ефект коливательного контуру при певній резонансній частоті коливання): tgδ=(10^-610^-7).

КРИСТАЛИ природного кварцувирощують штучно, гідротермальним засобом, з водно-лужних розчинів приt=350-400⁰С іР=108Па.

в різноманітних перетворювачах застосовують КРИСТАЛИ:

• сульфату літію - Li₂SO₄*H₂O;

• ніобату літію - LiNbO₃;

• танталат літію - LiTaO₃;

• сигнетової сілі – NaKC₄H₄O₆*4H₂0;

• дигидрофосфату амонію – NH₄H₂PO₄;

Технологія виготовлення: сигнетоелектрична кераміка поляризують за допомогою сильного електричного поля. Після зняття поля даний зразок володіє п'єзоактивністю (текстуйован).

Матеріал: цирконат - титанат свинцю (ЦТС) –PbZrO3-PbTiO3 також називають п'єзокерамікою. З нього виготовляють:

• вилучателі для гідроакустики, дефектоскопії, обробка матеріалів;

• малогабаритні мікрофони, телефони, гучномовці, слухові апарати;

• детонатори, прилади підпалення;

• вимірювальний прилад тиску, деформацій, прискорень і вібрацій;

• зворотні перетворювачі енергії [механічна в електричну і навпаки] – п’єзорезонансні фільтри;

• лінії затримки;

• п'єзотрансформатори - працюють на принципі дискретизації коливань:

• одна половина поляризується по товщині: - збудник коливань;

• інша половина поляризується по довжині.

Генератор ЕРС; змінне електричне поле викликає механічні коливання по довжині бруска, що викликає вихідну ЕРС. Працюють в діапазоні до f=500Кгц. Коефіцієнт трансформації пропорційному відношенню:

K=2*l/h,

(40)

Де: l - довжина зразка;

h товщина зразка.

Застосовуються в схемах харчування ЭПТ (електронно-променевих трубок); газорозрядних приладах; лічильниках Гейгера; генерування високовольтних імпульсів.

Матеріали: - тверді розчини - BaNb₂O₆-PbNb₂O₆, –NaNbO₃-KnbO₃.