mireabulletinRussian Technological JournalRussian Technological Journal2782-32102500-316XRTU MIREA10.32362/2500-316X-2016-4-4-3-12mireabulletin-26Research ArticleСтатьиЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ И РАСЧЕТ ЭФФЕКТИВНОСТИ ГЕНЕРАЦИИ ВТОРОЙ ОПТИЧЕСКОЙ ГАРМОНИКИ В ДОМЕННЫХ СТРУКТУРАХ НИОБАТА ЛИТИЯCALCULATION OF THE OPTICAL SECOND HARMONIC GENERATION EFFICIENCY IN THE LITHIUM NIOBATE DOMAIN STRUCTURESЛавровС. Д.LavrovS. D.sdlavrov@mail.ruМосковский технологический университетРоссияMoscow Technological UniversityRussian Federation20162808201644312Copyright © Лавров С.Д., 20162016Лавров С.Д.Lavrov S.D.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.rtj-mirea.ru/jour/article/view/26

В работе представлены экспериментальные и теоретические результаты исследования нелинейно-оптических свойств доменных структур ниобата лития, созданных с помощью сфокусированного электронного пучка. Экспериментальные результаты получены с помощью методики сканирующей конфокальной микроскопии, позволяющей проводить недеструктивный анализ геометрических объемных параметров доменных структур, благодаря высокой чувствительности второй оптической гармоники к сегнетоэлектрической поляризации исследуемого материала. Показано наличие периодического сигнала мощности второй оптической гармоники в местах расположения доменных структур. На основе модели Бойда произведено численное моделирование мощности второй оптической гармоники в объеме кристалла с учетом фокусировки оптического излучения в его объеме. Показано согласование полученных теоретических и экспериментальных результатов. Продемонстрирована возможность определения объемных параметров доменных структур с помощью конфокальной нелинейно-оптической микроскопии.

The paper presents the experimental and theoretical study results of nonlinear optical properties of lithium niobate domain structures created by a focused electron beam. The presence of a second optical harmonic periodic signal in the locations of the domain structures is shown. The numerical simulation of the second harmonic optical power was done based on the model of Boyd. The possibility of determining the volumetric parameters of domain structures using nonlinear confocal optical microscopy is shown.

доменные структурынелинейно-оптическая микроскопиямоде- лирование второй оптической гармоникиdomain structurenonlinear optical microscopyoptical second harmonic simulationReferencesMyers L.E. [et al.] Quasi-phase-matched optical parametric oscillators in bulk periodically poled LiNbO3 // J. Opt. Soc. Am. B. 1995. V. 12, № 11. P. 2102-2116.Myers L.E. [et al.] Quasi-phase-matched optical parametric oscillators in bulk periodically poled LiNbO3 // J. Opt. Soc. Am. B. 1995. V. 12, № 11. P. 2102-2116.Wooten E.L. [et al.] A review of lithium niobate modulators for fiber-optic communications systems // IEEE J. Sel. Top. Quantum Electron. 2000. V. 6, № 1. P. 69-82.Wooten E.L. [et al.] A review of lithium niobate modulators for fiber-optic communications systems // IEEE J. Sel. Top. Quantum Electron. 2000. V. 6, № 1. P. 69-82.Lucchi F. [et al.] Very low voltage single drive domain inverted LiNbO(3) integrated electro-optic modulator // Opt. Express. 2007. V. 15, № 17. P. 10739-10743.Lucchi F. [et al.] Very low voltage single drive domain inverted LiNbO(3) integrated electro-optic modulator // Opt. Express. 2007. V. 15, № 17. P. 10739-10743.Chen F. Micro- and submicrometric waveguiding structures in optical crystals produced by ion beams for photonic applications // Laser Photon. Rev. 2012. V. 6, № 5. P. 622-640. Экспериментальное исследование и расчет эффективности генерации второй оптической гармоники в доменных структурах ниобата литияChen F. Micro- and submicrometric waveguiding structures in optical crystals produced by ion beams for photonic applications // Laser Photon. Rev. 2012. V. 6, № 5. P. 622-640. Экспериментальное исследование и расчет эффективности генерации второй оптической гармоники в доменных структурах ниобата литияVolk T.R. [et al.] Microdomain patterns recorded by an electron beam in he-implanted optical waveguides on X-Cut LiNbO3 crystals // J. Light. Technol. 2015. V. 33, № 23. P. 4761- 4766.Volk T.R. [et al.] Microdomain patterns recorded by an electron beam in he-implanted optical waveguides on X-Cut LiNbO3 crystals // J. Light. Technol. 2015. V. 33, № 23. P. 4761- 4766.Uesu Y. [et al.] 3D images of inverted domain structure in LiNbO3 using SHG interference microscope // Ferroelectrics. 2004. V. 304, № 1. P. 99-103.Uesu Y. [et al.] 3D images of inverted domain structure in LiNbO3 using SHG interference microscope // Ferroelectrics. 2004. V. 304, № 1. P. 99-103.Kaneshiro J. [et al.] Three-dimensional observations of polar domain structures using a confocal second-harmonic generation interference microscope // J. Appl. Phys. 2008. V. 104, № 5. P. 1-7.Kaneshiro J. [et al.] Three-dimensional observations of polar domain structures using a confocal second-harmonic generation interference microscope // J. Appl. Phys. 2008. V. 104, № 5. P. 1-7.Stoller P. [et al.] Quantitative second-harmonic generation microscopy in collagen // Appl. Opt. 2003. V. 42, № 25. P. 5209-5219.Stoller P. [et al.] Quantitative second-harmonic generation microscopy in collagen // Appl. Opt. 2003. V. 42, № 25. P. 5209-5219.Stoller P. [et al.] Polarization-modulated second harmonic generation in collagen // Biophys. J. 2002. V. 82, № 6. P. 3330-3342.Stoller P. [et al.] Polarization-modulated second harmonic generation in collagen // Biophys. J. 2002. V. 82, № 6. P. 3330-3342.Boyd R.W. Nonlinear Optics. 3rd Edition. Academic Press, 2008. 613 p.Boyd R.W. Nonlinear Optics. 3rd Edition. Academic Press, 2008. 613 p.Feng S., Winful H.G. Physical origin of the Gouy phase shift. // Opt. Lett. 2001. V. 26, № 8. P. 485-487.Feng S., Winful H.G. Physical origin of the Gouy phase shift. // Opt. Lett. 2001. V. 26, № 8. P. 485-487.Byer R.L. Nonlinear optical phenomena and materials // Annu. Rev. Mater. Sci. 1974. V. 4. P. 147-190.Byer R.L. Nonlinear optical phenomena and materials // Annu. Rev. Mater. Sci. 1974. V. 4. P. 147-190.Kleinman D.A., Ashkin A., Boyd G.D. Second-harmonic generation of light by focused laser beams // Phys. Rev. 1966. V. 145, № 1. P. 338-379.Kleinman D.A., Ashkin A., Boyd G.D. Second-harmonic generation of light by focused laser beams // Phys. Rev. 1966. V. 145, № 1. P. 338-379.Byer R.L., Herbst R.L. Parametric oscillation and mixing // Nonlinear Infrared Gener. 1977. P. 81-137.Byer R.L., Herbst R.L. Parametric oscillation and mixing // Nonlinear Infrared Gener. 1977. P. 81-137.Kaneshiro J., Uesu Y., Fukui T. Visibility of inverted domain structures using the second harmonic generation microscope: Comparison of interference and non-interference cases // J. Opt. Soc. Am. B. 2010. V. 27, № 5. P. 888.Kaneshiro J., Uesu Y., Fukui T. Visibility of inverted domain structures using the second harmonic generation microscope: Comparison of interference and non-interference cases // J. Opt. Soc. Am. B. 2010. V. 27, № 5. P. 888.Yokota H., Kaneshiro J., Uesu Y. Optical second harmonic generation microscopy as a tool of material diagnosis // Phys. Res. Int. 2012. V. 2012.Yokota H., Kaneshiro J., Uesu Y. Optical second harmonic generation microscopy as a tool of material diagnosis // Phys. Res. Int. 2012. V. 2012.Palik E.D. Handbook of Optical Constants of Solids. Academic Press, 1998. 804 p.Palik E.D. Handbook of Optical Constants of Solids. Academic Press, 1998. 804 p.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.