СПР в моно- и полидоменных кристаллах. В слоистых кристаллах может наблюдаться линейная дифракция света.
Линейная дифракция может происходить на вариациях диэлектрической проницаемости, то есть изменении показателя преломления кристалла. Волновой вектор дифрагированного луча должен лежать на той же поверхности Френеля, что и падающий луч, так как линейная дифракция происходит без изменения частоты излучения. При параметрическом рассеянии дифрагировать может любая из волн участвующих во взаимодействии накачка, рассеянная, поляритон, если её волновой вектор в кристалле удовлетворяет предыдущему условию.
На рис.9,10 даны два спектра для монодоменного No.3 и полидоменного No.2 кристаллов соответственно с одинаковой толщиной слоев и в одинаковой геометрии вне кристалла угол между накачкой и нормалью к слоям 9,6о. Особенностью рассеяния в области частот от 4000 см-1 до 900 см-1 является падение интенсивности до нуля в окрестности 1700 см-1. Это явление объясняется интерференцией электронной и решёточной частей восприимчивости 12 . В случае монодоменного кристалла наблюдается несколько дополнительных эллипсов в красной области спектра.
Это явление нельзя объяснить, как линейную дифракцию, так как происходит изменение частоты по сравнению с основным эллипсом. А внутри кристалла вектор, нормальный слоям, почти параллелен накачке, поэтому он не может перевести волновой вектор на ту же поверхность Френеля.
Аналогичная ситуация для сигнальной волны, так как она рассеивается на небольшой угол. Возникновение дополнительных эллипсов на спектре рис.9 можно объяснить неоднородностью кристалла или отклонением его состава от состава, соответствующего химической формуле. В ниобате лития отличие, как правило, заключается в несоответствии числа атомов лития в элементарной ячейке числу, определяемому химической формулой. Этот эффект можно тоже отнести к пространственной неоднородности кристалла.
Судя по спектру, можно сказать, что в кристалле существует четыре области с различным собственным составом. Согласно 13 в видимом диапазоне спектра обыкновенный показатель преломления не зависит от стехиометрии кристалла. Однако в инфракрасном диапазоне эта зависимость достаточно сильная. Можно определить показатель преломления поляритона по перестроечным кривым для областей кристалла различного состава. Например, на частоте 2700 см-1 он имеет значения np 2.133 2.143 2.154 2.167. Это соответствует максимальному разбросу коэффициента стехиометрии на 0.01. В полидоменных кристаллах дополнительно к вариациям показателя преломления варьируется нелинейная восприимчивость второго порядка.
Но она может изменятся гораздо сильнее линейной характеристики, в нашем образце 2 меняется от - 2 до 2 от слоя к слою. Нелинейная дифракция происходит на вариациях этой нелинейной восприимчивости. Соседние домены имеют антипараллельную поляризацию, причём вектора поляризации ориентированы вдоль оптической оси кристалла.
На рис.10 изображен спектр полидоменного кристалла ниобата лития No.2. Кроме основного эллипса верхней поляритонной ветви, видна часть эллипса рассеяния в первый порядок нелинейной дифракции. Рассеяние в другие дифракционные максимумы не наблюдается, так как для них не выполняется условие пространственного синхронизма. Также на спектре, кроме поляритонного рассеяния на фононе 580 см-1 , видна часть поляритонного рассеяния в первый дифракционный максимум.
На рис.11 изображен спектр этого же кристалла No.2 в другой геометрии рассеяния угол между накачкой и нормалью к слоям -9,2о вне кристалла. Эллипс рассеяния на верхней поляритонной ветви увеличился и касается кривой рассеяния в первый дифракционный максимум. Теперь мы имеем рассеяние в нулевой и первый порядки дифракции на одинаковых частотах, это позволяет определить период доменной структуры. Рис.9. Спектр параметрического рассеяния в монодоменном Nd Mg LiNbO3. 47.4o вне кристалла. Рис.10. Спектр параметрического рассеяния в полидоменном Nd Mg LiNbO3 . 47.4o вне кристалла.
Рис.11. Спектр параметрического рассеяния в полидоменном Nd Mg LiNbO3 . 66.2o вне кристалла. 4.