Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Протоиообменные световодные структуры в кристаллах ниобата лития различного состава 14
1.1. Материалы интегральной оптики 14
1.2. Основные физические свойства сегнетоэлектрических кристаллов LiNb03 15
1.2.1. Дефектная структура LiNb03 15
1.2.2. Сегнетоэлектрические свойства 16
1.2.3. Кристаллическая структура 18
1.2.4. Оптические свойства 19
1.2.4.1. Оптическое пропускание 19
1.2.4.2. Диэлектрические свойства 19
1.3. Основные методы формирования волноводов в кристаллах ниобата лития 21
1.3.1. Титан-диффузионные волноводы 21
1.3.2. Протоиообменные световоды в кристаллах ниобата лития 23
1.4. Структурно-фазовые диаграммы протонообменных волноводов для Z-, Х- и Y-срезов кристаллов ниобата лития конгруэнтного состава 26
1.4.1. Особенности прямого протонного обмена 32
1.4.2. Влияние отжига 34
1.5. Явление оптического повреждения 35
1.6. Методы получения MgO:LiNb03 37
1.7. Методы получения кристаллов ниобата лития стехиометрического состава 37
1.7.1. Метод Чохральского с двойным тиглем 38
1.7.2. Получение кристаллов ниобата лития выращенных из расплава с примесью КгО 39
Выводы к главе 1
Глава 2. Методы исследования параметров и свойств протонообмеиных световодных структур 42
2.1. Волноводно-оптический метод (метод модовой спектроскопии) 42
2.1.1. Восстановление профилей показателя преломления в волноводных поверхностных слоях 43
2.1.1.1. Кусочно-линейная аппроксимация профиля показателя преломления 44
2.1.1.2. Аппроксимация обобщеной функцией Гаусса 46
2.2. Метод двукристалы-юй рентгеновской дифрактометрии 48
2.3. Методика определения химического состава 52
2.4. Метод измерения спектров ИК-поглощения, УФ и видимого диапазона 52
2.5. Измерения нелинейно-оптических свойств 53
2.6. Методики измерений основных параметров многофункционального интегрально-оптического элемента 55
Выводы к главе 2 57
Глава 3. Структурные и оптические свойства протонообмеиных световодов в кристаллах ниобата лития стехиометрического состава 58
Выводы к главе 3 77
Глава 4. Структурные и оптические свойства протонообмеиных световодов в MgO-легированных кристаллах ниобата лития 78
4.1. Формирование и исследование протонообмеиных световодов в кристаллах MgO:LiNb03 78
4.1.1. Экспериментальные результаты и их обсуждение 78
4.2. Генерация второй гармоники в MgO:HxLii.xNb03 волноводах 91
4.3. Формирование одномодовых на длине волны 1.55 мкм протонообменных волноводов в кристаллах MgO:LiNb03
4.3.1. Разработка и создание многофункционального интегрально-оптического элемента 97
4.3.2. Электрооптический модулятор Маха - Цандера 100
Выводы к главе 4 107
Заключение и основные выводы 108
Литература 110
- Основные физические свойства сегнетоэлектрических кристаллов LiNb03
- Структурно-фазовые диаграммы протонообменных волноводов для Z-, Х- и Y-срезов кристаллов ниобата лития конгруэнтного состава
- Методики измерений основных параметров многофункционального интегрально-оптического элемента
- Структурные и оптические свойства протонообмеиных световодов в MgO-легированных кристаллах ниобата лития
Введение к работе
В настоящее время ниобат лития (LiNb03) является материалом широко применяемым в современной интегральной оптике благодаря своим высоким электро-, акусто- и нелинейно-оптическим свойствам. В последние годы на этом кристалле реализован целый класс функциональных и цифровых интегрально-оптических схем (ИОС), таких как переключающие матрицы, анализаторы спектра, СВЧ фазовые и амплитудные модуляторы, а также целый класс датчиков физических величин, прежде всего датчиков перемещения. Использование высоких нелинейно-оптических свойств этих кристаллов позволило реализовать волноводные устройства преобразования частоты, такие как устройства генерации второй гармоники, сложения и вычитания частот, а также параметрические генераторы света для создания излучателей синего и зеленого света, а также перестраиваемых в широком диапазоне волноводных лазеров ИК излучения. Путем локального включения ионов редкоземельных и переходных металлов в кристаллы ниобата лития реализованы волноводные лазеры. Интеграция излучателя и электро-, акусто- и нелинейно-оптических элементов на единой подложке позволяет создавать ИОС по своим функциональных характеристикам превосходящие современные электронные интегральные схемы [1].
Одним из наиболее распространенных методов формирования поверхностных слоев в кристаллах ниобата лития, обладающих оптическими и акустическими волноводными свойствами, является протонный обмен (ПО). Важнейшими достоинствами и преимуществами протонообменной технологии являются: проведение процессов при низких температурах и атмосферном давлении; низкая стоимость и доступность технологического оборудования; относительная простота технологических операций; высокая интенсивность процессов и возможность создания высокоэффективных ИОС.
На сегодняшний день хорошо изучены свойства протонообменных световодов на основе кристаллов LiNb03 конгруэнтного состава, в то время как усиливается интерес к использованию кристаллов LiNb03 стехиометрического состава и легированных оксидом магния (MgO:LiNb03). Это связано, прежде всего, с тем, что такие кристаллы обладают существенно более низкой фоторефрактивной чувствительностью и, как следствие, более высоким порогом оптического
повреждения. Этот параметр очень важен при создании ряда интегрально-оптических элементов, в частности многофункционального интегрально-оптического элемента.
В отличие от протонообменных волноводов в номинально чистых кристаллах конгруэнтного состава, фундаментальные закономерности изменения структуры и оптических свойств протонообменных волноводов в легированных магнием кристаллах не установлены к настоящему времени, так как ранее опубликованные исследования ПО MgO:LiNb03 волноводов были неполными и ограничивались только изучением процесса изготовления волноводов и определением оптимальных параметров протонного обмена в кристаллах LiNb03 легированных 4.5% MgO. Исследования протонообменных световодных структур в кристаллах ниобата лития стехиометрического состава находятся в аналогичном состоянии.
Сказанное выше определяет актуальность диссертационной работы, посвященной изучению протонообменных световодов в кристаллах ниобата лития стехиометрического состава и легированных оксидом магния, а таюке разработке и исследованию технологических процессов их формирования.
Список сокращений:
БК - бензойная кислота
ВГ - вторая гармоника
ВКБ - метод Венцеля-Крамерса-Бриллюэна
ВОГ - волоконно-оптический гироскоп
ВШО - высокотемпературный протонный обмен
ГВГ - генерация второй гармоники
ИК - инфракрасный сигнал
МИОЭ - многофункциональный интегрально-оптический элемент
МПО - мягкий протонный обмен
ОПО - отожженный протонный обмен
ПО - протонный обмен
ПП - показатель преломления
ППП - профиль показателя преломления
СК - стеариновая кислота
СЛ - стеарат лития
ЭПП - эффективный показатель преломления
Основные физические свойства сегнетоэлектрических кристаллов LiNb03
Номинальный конгруэнтный состав выращивания монокристаллов ниобата лития однородного состава (48.45 мол.% Li20 и 51.55 мол.% Nb205) [7, 8] обусловливает существование избыточного количества Nb205 в кристалле, что приводит к формированию дефектной структуры. В случае перовскитов отклонение от стехиометрии аккомодируется образованием вакансий. Предложены различные модели дефектной структуры нестехиометричного ниобата лития [9]. Требование локальной электронейтральности может обеспечиваться или дефицитом кислорода, или литиевыми вакансиями в позициях Li, или вакансиями Nb в позициях ниобия в бездефектной кристаллической решетке (Таблица 1.1). Однако, различные экспериментальные данные (зависимость плотности и мольного объема от изменения состава и степени восстановления в атмосфере кислорода, оптическое поглощение и рентгеновский анализ) исключают возможность образования вакансий кислорода и противоречат кислородной дефектной модели. Для объяснения увеличения плотности с возрастанием отношения [Li]/[Nb] в кристалле, была предложена модель образования антиструктурных дефектов, в которой избыточные ионы Nb5+ занимают позицию Li в идеальной решетке, что вследствие зарядовой компенсации приводит к образованию четырех вакансий лития (VLi+) [10].
Эта модель описывается общей формулой [Lii.5xNbxD4X][Nb]03, где вакансии () располагаются в позиции Li [10, Ниобат лития является сегнетоэлектриком (FE) с необычно высокой температурой Кюри [17]. Для LiNb03 зависимость температуры Кюри от содержания Li20 близка к линейной (ТС(С) = -637.3 + 36.7 C(Li2Omol%)). Для конгруэнтного НЛ температура Кюри составляет 1140С [5]. Структура ниобата лития является сильно искаженной структурой перовскита. Кислородный каркас структуры построен по мотиву плотнейшей гексагональной упаковки. В элементарной гексагональной ячейке содержится шесть плоских кислородных слоев. Тетраэдр и чески е пустоты в таком кислородном каркасе остаются свободными, а октаэдрические на 1/3 заняты катионами лития, на 1/3 заняты атомами ниобия (тантала), а на 1/3 свободны [17]. Последовательность расположения катионов вдоль оси + с третьего порядка такова :..., Nb, вакансия, Li, Nb, вакансия, Li,... (Рис. 1.2). Нецентросиммстричное расположение ионов металлов в структуре еегнетофазы обусловливает возникновение дипольного момента и соответственно спонтанной поляризации Ps в кристалле. При охлаждении кристаллов от температуры Кюри возможны два взаимно противоположных направления смещения нонов металлов, соответствующие 180-градусным электрическим диполям [18]. При нагревании кристаллов LiNbOj ионы Nb смещаются в направлении симметричных позиций в центр кислородных октаэдров, т.е. Az(Nb) уменьшается, что приводит к уменьшению РД17, 19, 20j. 1.2.3. Кристаллическая структура В тригопальной системе ниобата лития возможны две различные установки элементарной ячейки: гексагональная и ромбоэдрическая. В гексагональной установке ячейка I.iNbOj содержит шесть формульных единиц, в ромбоэдрической установке в ячейке - две формульные единицы. Подробное описание кристаллической структуры ниобата лития показано в работе [17]. Показатели преломления (и диэлектрические постоянные) являются одними из наиболее важных параметров оптических кристаллов. Рассмотрим так же, зависимость оптических свойств ниобата лития от других параметров, таких как внешнее напряжение, деформация, и температура. Ниобат лития обладают широкой областью прозрачности, благодаря чему он нашел различные оптические применения. Спектры пропускания кристаллов в диапазоне 0.4 мкм -5 мкм показаны на рис 1.3 [19].
Структурно-фазовые диаграммы протонообменных волноводов для Z-, Х- и Y-срезов кристаллов ниобата лития конгруэнтного состава
Несмотря на то, что технология ПО достаточно проста, получаемые волноводы характеризуются сложным структурным многообразием. В работах [60]-[67] установлены и исследованы семь различных кристаллографических фаз $ь Р.з Рг, Рь Щ, к2 и a-HxLi.xNb03, которые могут быть получены в H:LiNb03 волноводах. Были построены зависимости приращения показателя преломления (ПП) необыкновенного луча Апе от нормальной к поверхности пластины компоненты тензора деформаций е"3з на поверхности волноводов. Такие зависимости, где наглядно проявляются все структурно-фазовые переходы (рис. 1.6), были названы структурно-фазовыми диаграммами [60,64,65]. Построенные структурно-фазовые диаграммы позволили впервые объяснить [60,64,65] ряд оптических эффектов, наблюдаемых как нами, так и другими исследователями, таких как: повышение показателя преломления при отжиге волноводов [68], гибридную природу мод в фазах с высокой концентрацией протонов и существование вытекающих мод [61], а также объяснить вопросы, связанные со стабильностью волноводов [69]. Стало наконец понятно, почему волноводы, получаемые в близких технологических режимах и имеющие практически неразличимые профили показателя преломления, могут существенно отличаться оптико-физическими свойствами.
Максимальное число фаз (7) может быть сформировано на Z-срезе ниобата лития. На Х-срезе может быть сформировано только 6 различных фаз (рис. 1.6 б), так как при условиях, соответствующих образованию (34 -НхІл МЮз фазы на Z-срезе, происходит деструкция поверхности Х-среза LiNb03. Однако, следует отметить, что достаточно тонкие слои р4 фазы с деформациями s"33 10" могут быть все-таки сформированы за короткое время в сильнокислотных расплавах, например, пирофосфорной кислоты или дигидрофосфата аммония. К сожалению, толщина этих слоев мала, так что показатель преломления не может быть измерен с помощью волноводно-оптического метода. Увеличение времени процесса приводит к деструкции поверхности пластин [28, 58, 70].
Структурно-фазовая диаграмма ПО волноводов на Y-срезе полностью идентична соответствующей диаграмме для Х-среза, за исключением областей, где формирование волноводных слоев невозможно из-за деструкции поверхности пластин. Так, аналогично р4-фазе на Х-срезе, слои высококонцентрационных фаз р2, Рз и р4 могут реализовываться в виде только очень тонких слоев. Таким образом, структурно-фазовые диаграммы представленные на рис. 1.6, отражают лишь те фазы, которые могут существовать в виде достаточно толстых слоев, чтобы проявлять способности каналирования оптического излучения, т.е. быть волноводами [58,70, 71]. На рис. 1.7 представлены типичные профили показателя преломления и кривые качания от поверхностных плоскостей для протонообменных LiNb03 волноводов на Z (а)- и X (б)-срезах.
Хорошо известно, что непосредственным протонным обменом при Т 350С оказывается возможным формирование волноводов только с ПП Дпе 0.025 и Дпе 0.08 [72, 73]. Волноводы с промежуточными Апе, могут быть сформированы только с использованием послеобменыого отжига или высокотемпературного ПО [69].
Увеличение кислотности расплава или раствора (источника протонного обмена) приводит к формированию кристаллических фаз а- и (Зг (V Фаза а характеризуется малым приращением показателя преломления Дпе 0.025 и градиентными ППП по глубине. Эта фаза может быть сформирована путем отжига любой более обогащенной протонами фазы или прямым ПО в расплаве бензойной кислоты, содержащей более 2.5 - 3.5 вес. % бензоата лития, а так же в смеси стеариновой кислоты и стеарата лития, при концентрации стеарата более 0,8 - 1 вес. %. Точная цифра граничной концентрации бензоата лития зависит от температуры и при 300С равна CL.B=2.5 вес.% [42]. В случае со стеариновой кислотой мы имеем 0,8 % при 370С. Соответствующие волноводы характеризуются низкими оптическими потерями и близкими к исходному ниобату лития электро- и нелинейно-оптическими коэффициентами [42].
Три другие HxLi].xNb03 фазы (Рь Р2 и р3) ассоциируются с волноводами, имеющими ступенчатый ППП с ПП на поверхности от 0.08 до 0.12. Однако, волноводы с (34 фазой на поверхности отличаются градиентным ППП в приповерхностной области, где Лпе достигает 0.15 (Рис. 1.7).
Существование многослойных структур с различными для каждого слоя ПП объясняет возможность возбуждения мод обыкновенной поляризации в протонообменных волноводах. Действительно в [71] сообщалось, что в волноводах на Х- и Z-срезах LiNb03 полученных в расплавах чистой бензойной кислоты или в растворе KHS04 в глицерине соответствующей концентрации, возможно наблюдение мод обыкновенной поляризации (ТМ на Х- и ТЕ на Z-срезе) [72]. Особенностью деформированного состояния р2 -HxLii_xNb03 фазы является рост деформаций s"33 на Z-срезе и, наоборот, их уменьшение на Х-срезе при увеличении концентрации протонов. Это объясняется тем, что параметр решетки с р2-фазы в ненапряженном твердом растворе увеличивается, а параметр а уменьшается при увеличении концентрации протонов. При этом для р2-фазы Ас/Ла 1, а для Pi-фазы Дс/Да 1, и, как следствие, s"33 для р2 -фазы меньше, чем для PJ -фазы, на Х-срезе, и больше на Z-срезе [69]. При увеличении концентрации протонов в р2-фазе Дпе уменьшается, что объясняет наблюдаемое экспериментально аномальное увеличение ПП при отжиге таких волноводов [69].
Самыми низкими потерями характеризуются волноводы, содержащие а-фазу (меньше 0.5 дБ/см), несколько большими ( 1 дБ/см) ргволноводы, и самыми большими (более 2 дБ/см) - волноводы с р2-фазой [58, 70].
Методики измерений основных параметров многофункционального интегрально-оптического элемента
Избыточные потери мощности излучения а, дБ определяют как здесь / - мощность света на входе МИОЭ, /] и /2 - мощности на выходах 1 и 2 соответственно при запитке деполяризованным светом со стороны входа. Измерение а проводится согласно блок-схеме, приведенной на рис.2.7. Измерение а проводят в следующей последовательности: 1. С помощью ЮУ вводят во входной отрезок (pigtail) волокна максимально удобное количество света, при этом контроль уровня / осуществляется ФПУ на одном из выходных отрезков волокна по значениям 1\ или 12. 2. Фиксируют ЮУ и измеряют поочередно 1\ и 12 одним и тем же ФПУ. 3. Аккуратно разрывают волокно (не разрушая юстировку и МИОЭ), подготавливают скол со стороны ЮУ и измеряют / с помощью того же ФПУ. 4. По формуле (2.19) вычисляют а. 1. Выбран комплекс взаимодополняющих методов исследования протонообменных слоев в монокристаллах LiNb03, включающий анализ профилей распределения элементов, исследование фазового состава, анализ модового спектра и профилей показателей преломления, спектров пропускания структур, а так же измерение нелинейно-оптических свойств протонообменных слоев. 2. Приведено краткое описание основных выбранных методов анализа, используемых в работе для исследования свойств протонообменных слоев в монокристаллах ЫЫЬОз различного состава, а так же для измерения основных параметров МИОЭ, изготовленного по технологии протонного обмена.
Как было сказано в первой главе, стойкость кристаллов 1л№Юз к оптическому повреждению значительно улучшается, (порог оптического повреждения увеличивается на 1 - 2 порядка), если их сильно легировать магнием, т.е. при выращивании кристаллов добавить в исходную шихту не менее 5 мол. % MgO. Так же можно использовать кристаллы ниобата лития стехиометрического состава, которые по-сравнению с кристаллами конгруэнтного состава являются оптически более однородными, и вследствие этого проявляют более высокий порог оптического повреждения. В свою очередь оптические и структурные свойства сильно зависят от степени стехиометричности кристалла, поэтому структурно-фазовая диаграмма данных кристаллов должна отличаться от структурно-фазовой диаграммы для кристаллов конгруэнтного состава. Данная глава посвящена изучению закономерностей протекания процессов ПО и ОПО в кристаллах ниобата лития стехиометрического состава.
Для исследования оптических и структурных свойств ниобата лития стехиометрического состава использовались пластины Х-среза оптического качества полученные методом Чохральского с двойным тиглем. Пластины были приобретены в Oxide Corporation (Япония).
Для получения волноводов применялся процесс протонного обмена (ПО) с последующим отжигом. В качестве источников протонного обмена использовались бензойная и стеариновая кислоты. ПО проводился в замкнутом объеме в специальном контейнере, что препятствовало деградации расплава со временем. После проведения ПО в бензойной кислоте на поверхности образца наблюдались глубокие трещины, ориентированные вдоль оси Y. Их характер аналогичен трещинам, возникающим в кристаллах конгруэнтного состава при их обработке в расплава с большей концентрацией протонов (например, NH4H2PO4, KHS04 и др.). Следовательно, использование бензойной кислоты в качестве расплава для формирования волноводов в стехиометрических кристаллах ниобата лития оказывается невозможным.
При использовании стеариновой кислоты такие трещины отсутствуют и удается формирование волноводов высокого оптического качества. Процесс ПО проводился в интервале температур Т=210-240С в течение т=3-15 часов. Полученные волноводы (серия StSA) были многомодовыми на длине волны А,=633 нм, со ступенчатым профилем распределения показателя преломления и довольно высоким изменением показателя преломления необыкновенного луча (Лпе 0.1 + 0.12). Рентгеновская кривая качания показала наличие двух пиков, помимо основного подложечного пика, которые соответствуют (1) є"зз=5.5824х10"3 и (2) е"зз=3.1731x10" (рис.3.1). Следовательно, на подложке формируются два слоя, которые характеризуются разными структурными параметрами. Определить порядок залегания этих слоев методом двухкристальной рентгеновской дифрактометрии не удалось.
Структурные и оптические свойства протонообмеиных световодов в MgO-легированных кристаллах ниобата лития
Изменение поверхностного приращения показателя преломления (а) и поперечной деформации (б) в зависимости от времени отжига при 330С для ПО MgO:LiNb03 образца, полученного путем обмена в расплаве бензойной кислоты при 220С в течение 6 ч. Немонотонный характер этих зависимостей однозначно указывает на существование различных фаз в системе MgO:HxLi!.xNb03, однако, этих данных ещё недостаточно для точной идентификации различных фаз. Рис.4.3 показывает изменение значения поверхностного приращения показателя преломления, Дпе, и деформации Є33 MgO:HxLii_xNb03 как функции содержания стеарата лития р0 для процесса ВТПО. Две области могут быть отчетливо идентифицированы. Эти участки соответствуют, по крайней мере, двум разным фазам. Величины Апе, и г"ъъ почти совершенно не зависят от состава расплава до порогового значения р0 (рис.4.3), а а-фаза MgOiHJLij.xNbOs, полученная при р р0, характеризуется низким приращением показателя преломления и низкими деформациями. Кривые качания от плоскости (220) Х-среза ПО MgO:LiNb03 образцов, полученных при разных условиях обмена и отжига, представлены на рис. 4.4. Этот рисунок таюке показывает профили распределения показателя преломления. Вид и положение пиков на кривых качания, а таюке профили показателя преломления оставались одинаковыми с увеличением времени обмена. Таким образом, ясно, что поверхностные значения деформаций и показателей преломления имели постоянные значения в течение процесса обмена.
Волноводы изготовленные простым обменом в легированных магнием кристаллах, подобно ПО волноводам в номинально чистом LiNb03, описываются положительной поперечной деформацией є"зз. Три пика можно четко различить на рентгеновской кривой качания (рис.4.4а). По аналогии с ситуацией в ПО LiNb03 волноводах, мы полагаем что, эти три пика соответствуют трем различным фазам в ПО MgO:LiNb03. Однако, после продолжительного отжига в течение некоторого специфического времени, деформация є"зз становится отрицательной. Также возможно получить волновод с большим приращением показателя преломления (Апе= 0.1) и с нулевой деформацией є"3з (рис.4.46). Дальнейший отжиг приводит к увеличению абсолютной величины отрицательной деформации так, что отожженные ОПО Mg:LiNb03 волноводы с Апе 0.02 содержат в себе деформированный слой с деформациями є"3з = -2.7-10"3 , так как кривые качания для этих образцов показывают широкий дополнительный пик (рис.4.4в).
Прецизионная полировка показывает, что деформированный слой локализован вблизи поверхности и его толщина совпадает с толщиной исходного обменного слоя. Важно отметить, что указанный деформированный слой сохраняется даже в сильно отожженных образцах с приращением показателя преломления меньшим 0.001. Как известно [85, 86], водород в ПО LiNb03 образует с кислородом кристаллической решетки ОН комплекс, наличие которого подтверждается существованием характерного ИК-активного валентного колебания вблизи 3500 см"1. При этом установлено, что частота этого колебания зависит от фазового состава HxLi].xNb03 волноводов. Таким образом, измерение точного положения ОН полосы в спектрах ИК поглощения может быть использовано для приблизительной оценки фазового состава ПО волноводов. Так, измерение ИК спектров ПО MgO:LiNb03 образцов отожженных в течение длительного времени (т.е., более чем 28 ч при 330С) показывает наличие узкой полосы поглощения с частотой 3481 см"1 (рис.4.5), что совпадает с частотой характерной для а-фазы твердого раствора HxLi).xNb03, имеющей самую низкую концентрацию водорода из числа возможных фаз. Отсутствие какого-либо высокочастотного плеча у этой полосы позволяет сделать предположение об однородности фазового состава сильно отожженных волноводов. Однако, спектры ИК поглощения всех отожженных протонообменных MgO:LiNb03 образцов также содержат очень широкую полосу с максимумом поглощения на частоте 3280 см"1 (рис.4.5). Мы относим эту новую полосу также к валентному колебанию более длинных О-Н связей, так как мода валентных ОН колебаний с близкой частотой 3300 см"1 была обнаружена ранее с помощью комбинационного рассеяния света [86] и спектроскопии ИК отражения в протонообменных LiNb03 волноводах с очень высокой концентрацией водорода. Заметим, что эти частоты ОН колебаний находятся в хорошем согласии с простой моделью гармонического осциллятора [86], основанной на хорошо известной зависимости силовой константы (жесткости связи) от длины О-Н связи. Хорошо известно [85, 86], что изменение кристаллической структуры при фазовых переходах в твердом растворе НхІЛі.х№)Оз вызывает изменения длины О-Н связей в сильно протонированных волноводах. Однако, появление подобных изменений длины в сильно отожженных волноводах с низкой концентрацией водорода невозможно объяснить в рамках структурной фазовой диаграммы твердого раствора MgO:HxLii_xNb03. Очевидно, что эта аномалия является специфической особенностью ОПО MgO:LiNb03 волноводов и может быть следствием некоторого необратимого искажения кристаллической структуры при фазовых переходах как во время протонного обмена, так и во время последующего отжига [87]. Отметим, что в ОПО волноводах изготовленных в номинально чистом LiNb03 валентное колебание ОН связей полностью поляризовано перпендикулярно кристаллографической оси z, совпадающей с направлением спонтанной поляризации в сегнетоэлектрических HxLii.xNb03 фазах. В противоположность этому, новая широкая ОН полоса имеет компоненты как параллельные, так и перпендикулярные оси z с одинаковой частотой.
