Photorefractive properties of strontium-barium niobate

Abstract

We have grown and optically characterized strontium-barium niobate crystals, including both undoped and cerium-doped crystals having two different Sr/Ba ratios (61/39 and 75/25). By measuring the coupling of two optical beams in the crystals, we have determined the following photorefractive properties: the effective density, sign, and spectral response of the dominant charge carrier, the grating formation rate, dark conductivity, and carrier diffusion length. We find that electrons are the dominant photorefractive charge carriers in all of our samples; the typical density of photorefractive charges is ∼1×1016 cm−3 in the undoped samples. The grating formation rate increases with intensity, with a slope of ∼0.3 cm2/(W s) over an intensity range of ∼1–15 W/cm2 in undoped samples. Cerium doping improves both the charge density (increased by a factor of ∼3) and the response rate per unit intensity (∼5 times faster).

L'effet photoréfractif

“…Le dopant le plus employé est le cérium [163][164][165]. Les échantillons sont sensibles dans tout le spectre visible de 450 à 750 nm.…”

“…La densité effective de pièges photoréfractifs dépend également de cette concentration et de la longueur d'onde [164]. Par exemple [166] pour une longueur d'onde de 532 nm et une concentration en oxyde de cérium de 0,025% en poids, la valeur suivante a été mesurée : ^# = l,7 10 22 m-3 .…”

“…(7.12) Le tenseur électro-optique à contrainte nulle vaut [167] : et n 3 =n e = 2,27 [168]. La photoconduction s'effectue par les électrons [164]. La longueur de diffusion mesurée le long de l'axe c sur un échantillon de SBN:60 est de [166] : L = 0,20 um .…”

“…Cette faible valeur explique la faible sensibilité de ce matériau. La constante de temps de croissance de l'effet photoréfractif dépend de la concentration en dopant mais vaut typiquement r,/ = l J/cm 2 [164].…”

“…Le gain photoréfractif dépend du dopage mais est de l'ordre de F = 10 cm 1 pour la configuration optimale [164].…”