Details

Autor(en) / Beteiligte

• Kapphan, S.
• Breitkopf, A.

Titel

PE-Layers and Proton Diffusion Profiles in LiNbO3 Investigated with Fourier-IR and Second Harmonic Generation

Ist Teil von

• Physica status solidi. A, Applied research, 1992-09, Vol.133 (1), p.159-166

Ort / Verlag

Berlin: WILEY-VCH Verlag

Erscheinungsjahr

1992

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Quelle

Wiley Online Library Journals Frontfile Complete

Beschreibungen/Notizen

• Deep proton‐exchanged (PE) layers in congruent LiNbO3 with thickness up to 10 μm are studied by Fourier‐IR spectroscopy, mode‐coupling, and interference techniques. Effective diffusion constants, depending on the amount of Li buffering in the benzoic melt and crystal cut, as well as the relation between layer thickness and the absorption of the fundamental (v01) and the next higher O‐H vibrational transition (v02) are measured. Based upon the H/Li exchange ratio in the layer an OH oscillator strength for v01 offosc = 1.6 × 10−2 is found. This allows to determine the refractive index change per OH concentration by combining frequency doubling (SHG) and absorption measurements in OH profiles in the bulk of LiNbO3. Resulting values for H indiffusion Δne/ΔCH = (2.9 ± 0.6) × 10−23 cm3 and Li outdiffusion Δne/ΔCli = 3.4 × 10−23 cm3 are about the same. Extrapolation of these Δn values to the large [H]/[Li] variation in the PE‐layer, leads to much larger Δn values than observed, pointing to a strongly nonlinear mechanism. Tiefe, protonenausgetauschte (PE)‐Schichten in LiNbO3 mit Dicken bis zu 10 μm werden mittels Fourier‐IR‐Spektroskopie, Modenkopplungs‐ und Interferenztechniken untersucht. Die effektive, vom Li‐Puffer in der Benzoeschmelze und dem Kristallschnitt abhängige Diffusionskonstante und die Beziehung zwischen Schichtdicke und der Absorption bei der Grundfrequenz v01 und dem nächst höheren 0‐H‐Schwingungsübergang v02 werden gemessen. Aus dem H/Li‐Austauschquotienten in der Schicht wird eine OH‐Oszillatorstärke für v01 von fosc = 1,6 × 10−2 gefunden. Daraus und aus der Kombination von Frequenzverdopplung und Absorptionsmessungen in den OH‐Profilen des kom‐pakten LiNbO3 läßt sich die Änderung des Brechungsindex per OH‐Konzentration bestimmen. Die sich daraus ergebenden Werte für die H‐Eindiffusion Δne/ΔCH = (2,9 ± 0,6) × 10−23 cm3 und Li‐Ausdiffusion Δne/ΔCLi = 3,4 × 10−23 cm3 sind annähernd gleich. Extrapoliert man diese Δn‐Werte zu großen [H]/[Li]‐Änderungen in den PE‐Schichten, erhält man vie größere Werte als beobachtet, was auf einen stark nichtlinearen Mechanismus schließen 1äßt.