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Piezooptische und elektrooptische Untersuchungen ausgewählter nicht-zentrosymmetrischer Borate

By Katja Schmid-Rausch

Abstract

Die vorliegende Arbeit widmet sich der Untersuchung der piezooptischen und elektrooptischen Eigenschaften der polaren Borate Lithiumtetraborat Li2B4O7 (4mm), Bleitetraborat PbB4O7(mm2) und Bismuttriborat BiB3O6 (2). Hierfür wurde eine neue Messzelle entwickelt, die es ermöglicht, einen dynamischen Druck auszuüben. Die piezooptischen Messungen wurden interferometrisch mit Hilfe eines Jamin-Interferometers anhand der sog. Absolutmethode durchgeführt. Die dynamische Druckzelle ermöglicht die Ausübung einer homogenen, uniaxialen mechanischen Spannung mit einer Druckkraft bis 20 N auf die quaderförmigen Kristallpräparate. Die Messungen können in einem Druckfrequenzbereich von 80 Hz bis 120 Hz durchgeführt werden. Die im Messkristall druckinduzierte Gangunterschiedsänderung wird im Interferometer elektrooptisch mit einem bekannten Vergleichskristall kompensiert. Testmessungen an KCl (q1122 = 3,0(2)E-12 m^2/N) und CaF2 (q1122 = 1,28(12)E-12 m^2/N) zeigen eine sehr gute Übereinstimmung mit der Literatur. Der piezooptische Tensor des monoklinen BiB3O6 besitzt 20 unabhängige Komponenten. Für den Zugang zu diesen Tensorkomponenten wurde eine allgemeine Strategie entwickelt, welche es erlaubt, auch für den triklinen Fall symbolische Messgleichungen aufzustellen. Die bereits bekannten elastischen Tensoren gestatten es, mit den im Rahmen dieser Arbeit bestimmten piezooptischen Konstanten die elastooptischen Tensoren zu berechnen. Mit dem Maximalwert von 5,7(10)E-12 m^2/N (q1133) hat Li2B4O7 einen 8fach so großen piezooptischen Effekt wie PbB4O7. Die Extremwerte der longitudinalen (q'3333) sowie transversalen (q*1133) piezooptischen Effekte von Li2B4O7 korrelieren mit den Hauptbindungsketten der B-O-Einheiten. Bei dem gerüstartigen Bleitetraborat ist die räumliche Entfaltung von q'3333 erwartungsgemäß sehr gering ausgeprägt. BiB3O6 weist eine extreme Anisotropie des piezooptischen Effektes auf, die weitgehend der elastischen Anisotropie folgt. Sehr große piezooptische Effekte ergeben sich bei einem uniaxialen Druck entlang [010] sowie bei einem Druck mit einem großen Scheranteil senkrecht zur 2-zähligen Achse. Die piezooptischen Konstanten liegen im Bereich von 16,4(5)E-12 m^2/N (q1122) bis -14(12)E-12 m2/N (q1131). Das Bismuttriborat, BiB3O6, weist mit die größten bekannten elastooptischen Koeffzienten mit p2233 = 0,83(14), p1131 = -1,2(18) auf. Die Anisotropie der elastooptischen Konstanten von BiB3O6 ist ähnlich stark ausgeprägt wie diejenige des piezooptischen Effektes. Dabei folgt die Anisotropie des longitudinalen elastooptischen Effektes p'1111 den Hauptbindungsketten [BO3]-[BO4]

Topics: ddc:550
Year: 2008
OAI identifier: oai:USBKOELN.ub.uni-koeln.de:2490

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