Medida do coeficiente eletro-óptico efetivo e determinação do coeficiente de blindagem do campo elétrico aplicado em cristal fotorrefrativo Bi12TiO20 nominalmente puro utilizando uma configuração de incidência oblíqua: modelo e experimento

The photorefractive crystals of the sillenite family are very interesting because their large potentiality of applications in devices development, such as non‐destructive interferometer tests. Among the crystals of this family, the Bi12TiO20 (BTO) is more attractive because their relatively fast response time and the lower optical activity, being promising for application in real time image processing. The effective electro‐optic coefficient ( reff ) is a parameter too important for application of the BTO. The wavelength dispersion of this coefficient in the visible spectrum has attracted some discussion in the literature. Another important parameter is the electric screening field coefficient (ξ ). This parameter is necessary to take into account the material response to the applied electric field. Because the material is photoconductor and due to nonuniform illumination, the material responds creating an electric field, called screening field ( E scr ), that is opposed to the applied ones. In this work, we present an alternative procedure to determine ef r and ξ by measuring the optical intensity variation induced by an applied electric field ( E App ), which is transmitted through an undoped photorefractive 12 20 Bi TiO (BTO) crystal in an oblique incidence setup. The transmitted intensity variation (TIV) was modeled taking into account the transmission coefficients for the polarization plane parallel and perpendicular to the incidence plane, as well as the birefringence induced by the E App, which changes the components of the polarization vector of the light beam. The measurements were performed with infrared radiation at 780 nm and provided 5.5 0.2 pm/V reff = ±. It allowed us to conclude, with support of results from the literature, that the region without dispersion of the electro‐optic coefficient in the BTO crystal ranges from 510 nm to at least 780 nm. The results point to the existence of an intensity threshold inside the crystal to create a significant E scr. The procedure proposed here can be used for distinct wavelengths and seems to be suitable for other electrically induced birefringent materials.

Os cristais fotorrefrativos da família das silenitas são de grande interesse tecnológico devido as suas grandes potencialidades de aplicações no desenvolvimento de dispositivos, como em testes interferométricos não‐destrutivos. Dentro dessa família, o Bi12TiO20 (BTO) se destaca por apresentar tempo de resposta relativamente curto e a menor atividade óptica, sendo promissores para aplicação no processamento de imagens em tempo real. Um parâmetro muito importante para aplicação do BTO é o coeficiente eletro‐óptico efetivo ( ref ). A dispersão desse coeficiente na região visível do espectro tem atraído discussão considerável. Outro parâmetro importante é o coeficiente de blindagem do campo elétrico aplicado (ξ ). Esse parâmetro surge devido à resposta do meio a aplicação de campo elétrico. Pelo fato do material ser fotocondutor, o meio responde criando um campo elétrico interno, chamado de campo elétrico de blindagem (E scr), por conta da não‐uniformidade na iluminação e contatos elétricos. Neste trabalho, propomos um procedimento alternativo para a determinação de ref e ξ. A determinação desses parâmetros é realizada medindo a variação da intensidade transmitida (VIT) do feixe óptico pelo cristal em incidência oblíqua. Esta variação é provocada pelo campo elétrico aplicado (E Ap) e se deve a birrefringência induzida no cristal que muda as componentes do vetor polarização do feixe. A VIT foi modelada levando em conta os coeficientes de transmissão para polarização paralela e perpendicular ao plano de incidência, que no caso de incidência oblíqua são diferentes, como também a birrefringência induzida no cristal por E Ap. Foi investigado um cristal BTO e as medidas foram realizadas em 780 nm. O valor obtido para ref foi 5,5±0,2 pm/V o que nos permitiu concluir, com suporte de resultados da literatura, que a região a qual ef r não apresenta dispersão para os cristais BTO é de 510 nm até pelo menos 780 nm. Verificamos que o parâmetro ξ é dependente da intensidade do feixe incidente, do ângulo de incidência e do ângulo de polarização. Os resultados obtidos indicam a existência de um limiar de intensidade dentro do cristal para a criação de E scr significante. Apesar das medidas terem sido realizadas em apenas um cristal e um comprimento de onda, o procedimento proposto pode ser utilizado em outros comprimentos de onda e outros meios onde a birrefringência é induzida por E Ap.