Sillenit-Photorefraktive Kristalle: Wismut-Siliziumoxid (BSO) Bi12SiO20 und Wismut-Germaniumoxid (BGO) Bi12GeO20
Photobrechung ist ein Effekt der Brechungsindexvariation im Material, das dem Licht ausgesetzt ist. Diese Eigenschaft ermöglicht es, eine räumliche Verteilung des Brechungsindex im Kristall zu erzeugen und kann in einer Vielzahl von Geräten verwendet werden, darunter räumliche Lichtmodulatoren, optischer Speicher, Holografie, Phasenkonjugation usw.
Die beliebtesten photorefraktiven Materialien sind Kristalle mit Sillenitstruktur Bi12MO20 (M = Si, Ge, Ti). Diese Kristalle haben eine glückliche Kombination aus photorefraktiven, elektrooptischen und anderen Eigenschaften, was sie zu vielversprechenden Materialien für die Optoelektronik macht.
Sillenit-photorefraktive Monokristalle Bi12SiO20 (BSO) und Bi12GeO20 (BGO) weisen eine einzigartige Kombination verschiedener physikalischer Eigenschaften auf.
Sillenitkristalle BSO und BGO sind sehr effiziente Fotoleiter mit geringer Dunkelleitfähigkeit. Die starke spektrale Abhängigkeit der Photoleitfähigkeit ermöglicht die Herstellung einer breiten Palette optischer Geräte und Systeme.
Die Kombination elektrooptischer und photoleitender Eigenschaften führt in den Kristallen zu einem photorefraktiven Effekt (PR).
Sillenit-BSO-Kristalle werden als Photoleiter in optisch adressierten räumlichen Lichtmodulatoren (OASLM) und Flüssigkristall-Lichtventilen (LCLV) mit elektrooptischer Modulation in Flüssigkristallmedium verwendet.
Sowohl BSO- als auch BGO-Kristalle werden als elektrooptische und photoleitende Medien für die Konstruktion von PROM- und PRIZ-Raummodulatoren verwendet. Sillenitkristalle werden in dynamischen Echtzeit-Hologramm-Aufzeichnungsgeräten, optischen Korrelatoren und optischen Lasersystemen zur adaptiven Korrektur ultrakurzer Lichtimpulse eingesetzt.
Die Herstellung von Sillenit-Dünnschichtkristallstrukturen mit verschiedenen Technologien ermöglicht die Entwicklung einer langen Liste von Geräten, darunter optische Wellenleiter und integrierte optische Geräte.
Die Verwendung von optischen Wellenleiterstrukturen auf Basis von Sillenitkristallen ermöglicht eine gleichmäßige Schreibbeleuchtung in einem breiten Spektralbereich. Die Kristalle BSO und BGO werden in optischen Fasersensoren für elektrische/magnetische Felder verwendet.
| Eigenschaften | ||
| Crystal | Bi12SiO20 (BSO) | Bi12GeO20 (BGO) |
| Crystal Structure | cubic | cubic |
| Lattice Parameters, A | 10.10 | 10.15 |
| Transmission Range, mkm | 0.4 – 6 | 0.4 – 7 |
| Refractive Index at 633nm | 2.54 | 2.55 |
| Electro-Optic Coefficient r41, pm/V | 5.0 | 3.5 |
| Optical Activity, deg/mm at 633 nm | 20.5 | 20.4 |
| Density, g/cm3 | 9.15 | 9.2 |
| Mohs Hardness | 5 | 5 |
| Melting Point, C | 890 | 920 |
| Dielectric Constant | 56 | 40 |
| Crystal material | optical grade undoped Czochralski grown monocrystals Bi12GeO20 ( BGO) and Bi12SiO20( BSO) |
|---|---|
| Bubbles/inclusions | none large than 100 microns diameter, no 100 mm3 are shall have a total bubble/inclusion volume exceeding the volume equivalent to a single 100 micron bubble |
| Striae | none visible with shadowgraph |
| Homogeneity | H1 (+/- 20 parts per million) |
| Available dimensions | up to diameter 46 mm X 180 mm length |
