4) акустооптические устройства модуляции и сканирования оптического излучения на кристалле селенида цинка и управляемые электрическим напряжением акустооптические устройства на кристаллах ниобата бария-стронция.

Устройства защищены 18-ю авторскими свидетельствами. Устройства на лангасите испытаны в составе аппаратуры связи в НПО Дальняя Связь и НИИ Телевидения.

Достоверность и обоснованность полученных результатов и выводов обеспечивались выбором в качестве объектов исследования широкого круга пьезоэлектриков сложных оксидов, комплексным характером исследования, адекватностью экспериментальных методик поставленным задачам, воспроизводимостью результатов измерений, использованием для интерпретации экспериментальных результатов современных модельных представлений, а также сопоставлением с имеющимися литературными данными по проблеме исследования.

Личный вклад автора. Содержание диссертации и основные положения, выносимые на защиту, отражают персональный вклад автора в опубликованные работы. Представленные в диссертации экспериментальные результаты и расчеты получены и выполнены лично автором. Экспериментальные исследования и численные расчеты акустооптического взаимодействия и фотоупругих постоянных лангасита выполнены в соавторстве с профессором В.В. Клудзиным. Вклад соавторов – сотрудников Государственного Оптического Института, Института Общей Физики РАН и НПО Монокристаллов заключался в синтезе монокристаллов.

Апробация работы. Основные результаты диссертационной работы были доложены на семинарах в Московском институте стали и сплавов, РГПУ им. А. И. Герцена (Санкт-Петербург), а также на следующих конференциях:

- Всесоюзной конференции "Материалы для оптоэлектроники" (Ужгород, 1980), X Всесоюзной конференции по сегнетоэлектрическтву (Минск, 1982), II и III Всесоюзных конференции "Актуальные проблемы получения и применения сегнетоэлектрических и пьезоэлектрических материалов" (Москва, 1984 и 1987); XI, XIII, XIV Всесоюзных конференциях по акустоэлектронике и квантовой акустике (Душанбе, 1981; Киев, 1986; Кишинев, 1989), XII научно-технической конференции по узловым проблемам радиотехники, электроники и связи (Ленинград, 1986), IEEE International Frequency Control Symposium (Boston, 1994), 2-nd International Conferencе on Physics of Laser Crystals (Yаlta, 2005) , 4-th International Symposium on Optical Materials (Prague, 2006), 3-rd International Conference on Materials Science and Condensed Matter Physics (Chisinau, 2006) и 3-й Международной конференции по физике кристаллов (Черноголовка, 2006).

Основные результаты по кристаллам лангасита были изложены в 1986 г. в материалах научно-исследовательской работы в ОАО Морион, по которой получено положительное решение государственной комиссии с констатацией мировой новизны результатов получения кристаллографических ориентаций (срезов) лангасита с нулевым ТКЧ, и использованы в разделе 6.5 авторами монографии "Оптические монокристаллы сложных оксидных соединений", Харьков, "Институт монокристаллов", 2002 г [8].

Публикации. Основные результаты диссертации изложены автором в 51 работе.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, шести глав, (пять глав содержат оригинальные результаты), заключения, списка цитируемой литературы, включающего 264 наименования и приложений. Диссертация изложена на 270 страницах, содержит 25 таблиц и 61 рисунок.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ ДИССЕРТАЦИИ

Во введении обоснована актуальность поиска новых термостабильных и высокодобротных пьезоэлектрических монокристаллов и исследования влияния внешних воздействий на взаимодействие кристалла с упругими волнами или оптическим излучением. Сформулированы цель и задачи диссертационной работы. Приведена характеристика новизны и практической значимости полученных результатов, изложены положения, выносимые на защиту, приведены сведения об апробации диссертационного материала и о степени личного участия автора в работе. Описана структура диссертации и ее содержание.

Первая глава «Фонон-фононное и фотон-фононное взаимодействия в диэлектриках» имеет обзорный характер. Рассмотрены известные работы по фонон-фононному и фотон-фононному взаимодействиям в диэлектриках. Анализируются также работы, посвящённые термостабильным пьезоэлектрикам с умеренной и сильной электромеханической связью. Выделяются задачи, не решенные в данной области к началу настоящей работы.

Во второй главе «Методики эксперимента, измерительные установки и исследуемые образцы» кратко рассмотрена методика пьезоэлектрического резонанса и более подробно рассмотрена методика брэгговского рассеяния света на высокочастотных упругих волнах. Методика и аппаратура для измерения высокочастотных упругих свойств (скорости и затухания) и акустооптических свойств имеют принципиальные отличия от ранее известных, что позволило автору защитить авторскими свидетельствами как способ измерения, так и разработанную установку. Высокочастотные упругие волны возбуждались и регистрировались с помощью стержней ниобата лития, помещённых в коаксиальный СВЧ-резонатор (метод К.Н. Баранского). Использовался принцип выделения и накопления с последующим сравнением и измерением видеоимпульсов. Акустооптические измерения основывались на использовании метода Диксона-Коэна (сравнение дифракционных видеоимпульсов в эталоне (ниобат лития) и исследуемом образце. Измерение затухания упругих волн или измерение добротности пьезоэлементов требуют высокого качества обработки кристаллов. Все грани образцов обрабатывались по оптическим стандартам - чистота по 14-му классу, плоскостность не хуже 0,5 кольца, непараллельность граней, перпендикулярных к направлению распространения звука, не более 5 угловых секунд. Погрешность геометрии образцов – не хуже ±10-2 мм, погрешность ориентации – не хуже 15 минут по осям Х,Y, и 2 минут по оси Z.

В третьей главе «Влияние температуры и постоянного электрического поля на пьезоэлектрические и упругие свойства монокристаллов» изложены результаты исследования пьезоэлектрических и низкочастотных упругих свойств кристаллов BNN, SBN и LGS. Из данных по частотным постоянным резонанса и антирезонанса рассчитаны упругие податливости sij и упругие константы cij, при постоянном электрическом поле и при постоянной электрической индукции, пьезоэлектрические модули dij и постоянные еij, коэффициенты электромеханической связи Kij. Обнаружена резкая анизотропия пьезоэффекта и электромеханической связи кристаллов BNN и SBN (табл.1).

В кислородно-октаэдрическом классе все три базисные структуры - перовскита (BaTiO3), ильменита (LiNbO3, LiТaО3) и тетрагональной вольфрамовой бронзы (BNN, SBN) рассматриваются как состоящие из кислородных октаэдров BO6 в центральной части которых находится переходной металлический ион В: Ti , Tа, Nb. Строение сложных окислов можно представить как распределение атомов в искажённой перовскитовой структуре. В 1972 г. Ямадой [9] создана феноменологическая теория,

Таблица 1. Диэлектрические, пьезоэлектрические и упругие параметры кристаллов.

Кристалл, класс симметрии

и плотность (Sij/(o Срез и

образца еij,

К/м2 dij,

10-12K/н

Cij,1011н/м

Sij,10-12м2/н K2ij,%

Ba2NaNb5O15

? =5,35 г/см3 (11=225

(33=30 X-пл

Y-пл Z-пл e15=2,8

е24=3,4

е33=4,3 -

- CЕ55=0,67 CЕ44=0,65 CЕ33=1,35 K33=55

Ba06Sr04Nb2O6

? =5,25 г/см3 (11=930

(33=1130

- d31= 22

d33=135

d15= 34 SЕ11= 5,15

SD33= 8,2

SD44=11,0 K31=9

La3Ga5SiO14

? =5,74 г/см3 (11=19