Распространение и генерация оптических волн в ПДС волн

ПДС можно рассматривать как систему анизотропных сред, разделенных границами, на которых в зависимости от класса симметрии среды происходит изменение диэлектрических, электрооптических, упругих пьезоэлектрических и или магнитоупругих параметров. Границы доменов усиливают нелинейность кристаллов и отражение, преломление и генерацию основной и высших гармоник.

Приложение постоянного электрического поля к ПДС вследствие электрооптического эффекта создает периодические изменения значения и знака показателя преломления и коэффициента диэлектрической проницаемости .

Изменение показателя преломления приводит к фазовому сдвигу для волны распространяющейся через домен:

Где -электрооптический коэффициент, -необыкновенный показатель преломления среды, и -единичные вектора поляризации и приложенного поля в домене, -длина образа в направлении распространи луча, -длина волны.

Вследствие различия знака электрооптического коэффициента фазовые углы будут противоположные знаки для соседних доменов. Максимальный эффект возникает при коллинеарности векторов поляризации в доменах и электрического поля. Это позволяет рассматривать ПДС как фазовую дифракционную решетку, период которой равен периоду ПДС.

Когерентный оптический пучок, распространяющийся вдоль ПДС будет претерпевать отражение и преломление на каждой границе раздела. В результате возникает сложная структура волн, идущих в прямом и обратном направлениях и взаимодействующих между собой.

Теория связанных мод, описывает распространение электромагнитного излучения в периодической слоистой структуре. Все взаимодействия сводятся к двум волнам с волновыми векторами и , которые движутся в одном или взаимно противоположных направлениях. Их сильное взаимодействие возникает при выполнении

1) условия продольного фазового синхронизма

для однонаправленных волн: где

для противоположнонаправленных волн: , и

2) динамического соотношения волнового вектора и длины ПДС

где ,

Максимальное отражение возникает при ,

Здесь -волновой вектор периодической доменной структуры.

Дифракция оптического пучка наблюдалась в кристалле ниобата лития, в котором была сформирована совершенная доменная структура. При распространении плоскополяризованного пучка вдоль доменных границ и приложении электрического поля вдоль доменных границ возникает дифракция Рамана-Ната с эффективностью преобразования 98%.

Использование ПДС повышает быстродействие управления параметрами оптического пучка и ипозволяет создать модуляторы с управлением в гигагерцовом диапазоне. В ниобате лития на базе ПДС содан дефлектор оптических пучков.