Материал для дихроичной поляризации света - кристалл liba12(bo3)7f4



Материал для дихроичной поляризации света - кристалл liba12(bo3)7f4
Материал для дихроичной поляризации света - кристалл liba12(bo3)7f4

 


Владельцы патента RU 2615691:

Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт сильноточной электроники Сибирского отделения Российской академии наук (Институт сильноточной электроники СО РАН, ИСЭ СО РАН) (RU)
Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт геологии и минералогии им. В.С. Соболева Сибирского отделения Российской академии наук (Институт геологии и минералогии СО РАН, ИГМ СО РАН) (RU)

Изобретение относится к материалам для поляризационных оптических устройств, которые могут быть использованы для получения линейно-поляризованного света в оптико-электронных приборах: поляриметрах, эллипсометрах, дихрометрах, фотоэлектрических автоколлиматорах, модуляторах световых потоков, устройств индикации, отображения и хранения информации, элементов памяти. Кристалл LiBa12(BO3)7F4, характеризуемый наличием эффекта избирательного поглощения - эффектом дихроизма в видимой области спектра, выращен из раствор-расплава исходных компонентов, взятых в соотношении 0,30 ВаСО3 : 0,30 BaF2 : 0,30 Н3ВО3 : 0,10 Li2CO3 на затравку методом снижения температуры раствор-расплава от 910°С до 888°С при скорости снижения температуры 1,2-1,5°С/сут и одностороннем вращении кристалла со скоростью 1,0-2,0 об/мин. Технический результат заключается в получении эффективной среды для линейной дихроичной поляризации, оптическое качество которого обеспечивает изготовление пластин, обеспечивающих получение поляризованного света в видимой области спектра. 4 ил., 1 пр.

 

Изобретение относится к материалам для поляризационных оптических устройств, которые могут быть использованы для получения линейно-поляризованного света в оптико-электронных приборах: поляриметрах, эллипсометрах, дихрометрах, фотоэлектрических автоколлиматорах, модуляторах световых потоков, устройств индикации, отображения и хранения информации, элементов памяти, в частности к кристаллу LiBa12(BO3)7F4, предназначенному для дихроичной поляризации света.

Помимо непосредственного использования источника поляризованного света данный тип излучения можно получить при пропускании света с круговой поляризацией через поляризатор. Процесс поляризации можно реализовать за счет разных физических явлений: дихроизма, двойного лучепреломления отражения, рассеяния.

Наиболее широкое распространение получили дихроичные полимерные материалы для поляризаторов. Например, растянутая в одном направлении пленка поливинилового спирта подвергается реакции с элементарным йодом, что приводит к образованию молекулярных кристаллов полийодидов поливинилового спирта. Оптическая анизотропия пленки возникает за счет ориентации микрокристаллов вдоль направления растяжения (E.H. Lend, C.D. West. Colloid. Chem. 1946. V 6, №2. P. 160). Другой известный тип поляризаторов так называемый герапатитовый поляроид. Он изготавливается из суспензии ультрамикроскопических иглообразных кристалликов сульфата йодистого хинина в нитро- или ацетилцеллюлозной пленке (Land, British Patent No 412, 179, Dec, 16, 1932).

Поляризаторы на основе полимерных пленок имеют низкую прозрачность в сочетании с небольшой термостойкостью, что не позволяет их использовать в мощных световых потоках. В таких случаях используются двулучепреломляющие составные поляризаторы из кристаллов кальцита, ванадата иттрия и др. Промежуточным вариантом, сочетающим в себе высокую прозрачность составных поляризаторов и компактность пленочных, является дихроичный поляризатор, выполненный в виде плоскопараллельной пластины из анизотропного кристалла, например турмалина. В этом кристалле один из лучей (обыкновенный) поглощается значительно сильнее, чем другой (необыкновенный). Поэтому из пластинки турмалина оба луча, поляризованных во взаимно перпендикулярных плоскостях, выходят с различной интенсивностью. При достаточно большой толщине пластинки (около 1 мм) вышедший свет в видимой области спектра будет практически плоскополяризованным [Ландсберг Г.С. Оптика. М., «Наука», 1976, с. 386-387].

Многолетний интерес к фторидоортоборатам связан с многочисленными практическими применениями в оптических системах, а именно в качестве перспективных материалов для поляризаторов. Так, известен оптически одноосный кристалл LiBa12(BO3)7F4, относящийся к тетрагональной сингонии с пространственной группой I4/mcm, и параметрами элементарной ячейки: а=13,5709(6)Å и с=14,9908(13)Å [J. Zhao and R.K. Li. Two new barium borate fluorides ABa12(BO3)7F4 (A=Li and Na) // Inorganic Chemistry, 2014, vol. 53, pp. 2501-2505]. Особенностью структуры данного кристалла является наличие в ней крупных октагональных каналов вдоль направления оптической оси с располагающимися в них структурными единицами LiF4-BO3. Кристаллы LiBa12(BO3)7F4 получены методом раствор-расплавной кристаллизации на монокристаллическую затравку из раствор-расплава исходных компонентов, взятых в соотношении 0.3 ВаСО3 : 0.3 BaF2 : 0.3 Н3ВО3 : 0.1 Li2CO3, при охлаждении раствор-расплава со скоростью 10°С/сут от 910°С. Такой же состав раствор-расплава для выращивания кристалла был предложен в работе (Zhao, Li 2014), цвет кристалла описан как фиолетовый. Полученные кристаллы не обладали эффектом дихроизма.

Задачей изобретения является получение кристалла LiBa12(BO3)7F4, характеризуемого наличием эффекта избирательного поглощения - эффектом дихроизма в видимой области спектра.

Технический результат заключается в получении кристалла LiBa12(BO3)7F4 - эффективной среды для линейной дихроичной поляризации, оптическое качество которого обеспечивает изготовление пластин, обеспечивающих получение поляризованного света в видимой области спектра.

Кристалл LiBa12(BO3)7F4, характеризуемый наличием эффекта избирательного поглощения - эффектом дихроизма в видимой области спектра, выращен из раствор-расплава состава 0.30 ВаСО3 : 0.30 BaF2 : 0.30 Н3ВО3 : 0.10 Li2CO3 на затравку методом снижения температуры раствор-расплава от 910°С до 888°С при скорости снижения температуры 1.2-1.5°С/сут. и одностороннем вращении кристалла со скоростью 1.0-2 об/мин.

Скорость снижения температуры 1.2-1.5°С/сут и вращение кристалла LiBa12(BO3)7F4 обеспечивают высокое качество полученных кристаллов - отсутствие включений и иных дефектов, приводящих к рассеиванию света.

Доказательством возможности использования LiBa12(BO3)7F4, характеризуемого наличием эффекта избирательного поглощения, является изменение поглощения образца в зависимости от направления поляризации света, проходящего через кристалл.

На фиг. 1 показан кристалл LiBa12(BO3)7F4, с эффектом дихроизма, изменяющий свою окраску от фиолетового (а) до зеленовато-желтого (б), выращенный из раствор-расплава состава 0.3 ВаСО3 : 0.3 BaF2 : 0.3 Н3ВО3 : 0.1 Li2CO3. На фиг. 2 приведены: (а) расчетная дифрактограмма из работы (Zhao, Li 2014) и (б) порошковая дифрактограмма дихроичного кристалла LiBa12(BO3)7F4, выращенного из раствор-расплава состава 0.3 ВаСО3 : 0.3 BaF2 : 0.3 Н3ВО3 : 0.1 Li2CO3 и изображенного на фиг. 1. На фиг. 3 - спектр пропускания пластинки толщиной 0.6 мм, вырезанной перпендикулярно оптической оси из кристалла LiBa12(BO3)7F4. Неполяризованное излучение. На фиг. 4 - спектр пропускания пластинки толщиной 1.8 мм, вырезанной параллельно оптической оси из кристалла LiBa12(BO3)7F4: о-луч (сплошная линия), е-луч (точечная линия) и для света, поляризованного под промежуточным углом в 45° (пунктир).

Пример конкретного выполнения.

Выращивание кристаллов LiBa12(BO3)7F4 проводят в прецизионной нагревательной печи. Для выращивания кристалла LiBa12(BO3)7F4 готовят раствор-расплав состава 0.30 ВаСО3 : 0.30 BaF2 : 0.30 Н3ВО3 : 0.10 Li2CO3 массой 72.52 г, что соответствует массе шихты 90 г (29.50 г ВаСО3, 33.74 г BaF2, 11.90 г Н3ВО3, 6.39 г Li2CO3). Рост кристалла LiBa12(BO3)7F4 осуществляют на затравку сечением 3×3 мм методом снижения температуры при одностороннем вращении кристалла со скоростью 1.2 об/мин. Температурный диапазон кристаллизации составляет 22 градуса при скорости снижения 1.2-1.5 град/сут. После извлечения кристалла LiBa12(BO3)7F4 из раствор-расплава скорость охлаждения соответствовала 15 град/час. Коэффициент выхода полученного кристалла равен 10.84 г/кг. Начальная температура роста составила 910°С. Выращен кристалл LiBa12(BO3)7F4 массой 17.3 г, изменяющий свою окраску от зеленовато-желтой до фиолетовой в разных направлениях (фиг. 1, а-б).

Сравнение дифрактограмм, приведенных на фиг. 2, показывает, что полученный кристалл соответствует фазе LiBa12(BO3)7F4, открытой в работе (Zhao, Li 2014).

Для изучения спектров пропускания из выращенного кристалла LiBa12(BO3)7F4 с проявлением эффекта дихроизма были изготовлены 2 образца в виде пластинок, вырезанных перпендикулярно и параллельно оптической оси. Спектры изучены на спектрометре Cary 100, Varian. Спектры пропускания первого образца (фиг. 3) сходны с приведенными в работе Zhao,Li 2014 для кристаллов, не обладающими эффектом дихроизма. На фиг. 4 видно, что в первом образце практически полностью поглощается обыкновенный луч в видимой области спектра. Таким образом, наличие эффекта избирательного поглощения, т.е. эффект дихроизма, обеспечивает возможность применения кристаллов LiBa12(BO3)7F4 в качестве дихроичных поляризаторов.

Дихроичный поляризатор на кристалле LiBa12(BO3)7F4 будет представлять собой плоскопараллельную пластинку, ориентированную таким образом, что оптическая ось (ось поглощения) будет расположена в плоскости пластинки. Если перпендикулярно поверхности пластинки направить луч неполяризованного света в диапазоне 350-600 нм, то на выходе из пластинки мы получим излучение с поляризацией в плоскости, в которой лежит оптическая ось кристалла. Толщина пластинки должна быть оптимизирована под поставленную задачу.

Кристалл LiBa12(ВО3)7F4, характеризуемый наличием эффекта избирательного поглощения - эффектом дихроизма в видимой области спектра, выращен из раствор-расплава состава 0,30 ВаСО3 : 0,30 BaF2 : 0,30 Н3ВО3 : 0,10 Li2CO3 на затравку методом снижения температуры от 910°C до 888°C при скорости снижения 1,2-1,5°C/сут при одностороннем вращении кристалла со скоростью 1,0-2,0 об/мин.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к оптоэлектронике и может быть использовано в устройствах и системах визуализации, отображения, хранения и обработки информации. Электрооптическая ячейка содержит две диэлектрические пластины, из которых, по крайней мере, одна прозрачная.

Изобретение относится к оптике, а именно к разделу оптических материалов для управления параметрами электромагнитного излучения: направлением распространения, интенсивностью, поперечными размерами пучка, длиной волны и частотой излучения .

Изобретение относится к оптике, а именно к устройствам-светофильтрам, изменяющим свои оптические характеристики при изменении своего молекулярного состава под действием электромагнитного излучения.

Изобретение относится к электрохромным индикаторным системам с токовой записью и стиранием информации. .

Изобретение относится к оптике и может быть использовано в электрооптических устройствах, светофильтрах переменной плотности, модуляторах светового потока, в устройствах буквенно - цифровой индикации и в средствах защиты от световых излучений.

Изобретение относится к оптоэлектронике и может быть использовано в устройствах для отображения информации и управляемых светофильтрах. .

Изобретение относится к технике генерации импульсов терагерцовой частоты. Генератор плазмонных импульсов терагерцовой частоты включает спазер в режиме пассивной модуляции добротности на основе активной среды, помещенной в резонансную структуру, образованную в тонкой пленке металла, размещенной на подложке, средства накачки активной среды, средства вывода генерируемых плазмонных импульсов.

Изобретение относится к нанотехнологиям и может быть использовано для оценки количества гидроксильных групп на внутренней поверхности стеклянных фотонно-кристаллических волноводов с полой сердцевиной (ФКВ с ПС), в том числе с селективно запаянными внешними оболочками, используемых для изготовления конструктивных элементов сенсоров, при химической модификации их внутренней поверхности.

Защитный элемент для ценного документа, который включает в себя светофильтрующую решетку. Причем решетка имеет связанный высокопреломляющий, металлический, базовый слой (3), который задает плоскость решетки.

Изобретение относится к электромеханическим системам. Устройство для отображения изображения содержит по меньшей мере один интерферометрический модулятор, имеющий множество состояний, переключатель возбуждения, связывающий по меньшей мере один интерферометрический модулятор с шиной напряжения возбуждения при адресации посредством шины адресации возбуждения, и переключатель сброса, связывающий по меньшей мере один интерферометрический модулятор с шиной напряжения сброса при адресации посредством шины адресации сброса.

Оптическое устройство для формирования изображений дополненной реальности содержит источник света, конденсор, микродисплей. Дополнительно оно содержит световод со встроенным средством ввода.

Изобретение относится к электрохромному устройству, включающему: (а) электрохромный слой, включающий электрохромный материал, который выполнен с возможностью подвергаться первому электрохромному переходу; и (б) слой противоэлектрода, включающий материал противоэлектрода, который выполнен с возможностью подвергаться второму электрохромному переходу.

Изобретение относится к оптической технике и предназначено для получения линейно поляризованного света. Светополяризующий элемент на основе анизотропии рассеяния содержит ориентированную одноосным растяжением полимерную пленку, обладающую тангенциальным сцеплением, с капсулированными в ней каплями нематического жидкого кристалла, имеющими вытянутую эллипсоидальную форму с длинной осью, параллельной направлению растяжения пленки.

Изобретение относится к области информационно-коммуникационных технологий и касается способа регулирования интенсивности инфракрасной поверхностной электромагнитной волны на плоскогранной структуре.

Изобретение относится к оптическому устройству для формирования и наблюдения динамических и статических трехмерных изображений типа голограмм, содержащему, по меньшей мере, один лазерный источник излучения, по меньшей мере, один световод и голографические оптические элементы, расположенные на поверхности световода.

Изобретение относится к оптической и оптоэлектронной технике, а именно к устройствам предохранения фоточувствительных элементов оптических и оптоэлектронных систем от разрушающего воздействия мощного излучения.

Изобретение относится к устройствам защиты от ослепления. Управляемый противоослепляющий рассеивающий фильтр содержит последовательно установленные оптически прозрачные системы с использованием оптически прозрачного диэлектрического вещества, тонких оптически прозрачных подложек и последовательностей жидкокристаллических пленок, противоположные поверхности которых имеют системы электродов, причем поверхности оптически прозрачного диэлектрического вещества содержат ориентанты.
Наверх