zhpsЖурнал прикладной спектроскопииZhurnal Prikladnoii Spektroskopii0514-7506B. I. Stepanov Institute of Physics of the National Academy of Scienceszhps-12Research ArticleСтатьиИССЛЕДОВАНИЕ КРИСТАЛЛОВ LiNbO3:Zn МЕТОДОМ ФРАКТАЛЬНОГО АНАЛИЗА КАРТИН РЭЛЕЕВСКОГО ФОТОИНДУЦИРОВАННОГО РАССЕЯНИЯ СВЕТАRESEARCH OF LiNbO3:Zn CRYSTALS BY THE METHOD OF FRACTAL ANALYSIS OF THE RAYLEIGH PHOTOINDUCED LIGHT SCATTERING PATTERNСидоровН. В.SidorovN. V.noemail@neicon.ruМануковскаяД. В.ManukovskayaD. V.deenka@yandex.ruПалатниковМ. Н.PalatnikovM. N.noemail@neicon.ruИнститут химии и технологии редких элементов и минерального сырья им. И. В. Тананаева Кольского научного центра Российской АНInstitute of Chemistry and Technology of Rare Elements and Mineral Raw Material2017100320208416371Copyright © Сидоров Н.В., Мануковская Д.В., Палатников М.Н., 20202020Сидоров Н.В., Мануковская Д.В., Палатников М.Н.Sidorov N.V., Manukovskaya D.V., Palatnikov M.N.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://zhps.ejournal.by/jour/article/view/12

Методом фрактального анализа исследованы картины рэлеевского фотоиндуцированного рассеяния света (ФИРС) в серии монокристаллов LiNbO3:Zn(0.018-0.88 мас.%), выращенных из конгруэнтного расплава, перспективных в качестве нелинейно-оптических материалов с низкими значениями эффекта фоторефракции и коэрцитивного поля. Проведен сравнительный анализ результатов, полученных методом фрактального анализа и спектроскопии комбинационного рассеяния света. Обнаружены экстремумы на временной зависимости фрактальной размерности различных слоев спекл-структуры картины ФИРС, свидетельствующие об изменении концентрации лазерно-индуцированных дефектов в фоторефрактивном кристалле. Обнаружена нелинейная зависимость скорости изменения концентрации лазерно-индуцированных дефектов от концентрации Zn в кристалле. Среди конгруэнтных кристаллов ниобата лития, легированных цинком, выявлена форма с наиболее упорядоченной структурой.

Method of fractal analysis was used to investigate the pattern of Rayleigh photoinduced light scattering (PILS) in a series of single crystals LiNbO3: Zn (0.018-0.88 wt.%) that were grown from a congruent melt and are promising nonlinear optical materials with low values of the photorefraction effect and the coercive field. A comparative analysis of the results obtained by the method of fractal analysis and Raman spectroscopy was fulfilled. The extremes of the time dependence of the fractal dimension of the various layers of the PILS speckle structure were found, indicating changes in the concentration of the laser-induced defects in a photorefractive crystal. A non-linear dependence of the rate of change of the laser-induced defects concentration on the concentration of Zn in the crystal was found. Among the congruent lithium niobate crystals doped with zinc, the form with the most ordered structure was found.

lithium niobatephotoinduced light scatteringfractal analysisReferencesВ. В. Обуховский, В. В. Лемешко. Письма в ЖТФ, 11 (1985) 1389-1393В. В. Обуховский, В. В. Лемешко. Письма в ЖТФ, 11 (1985) 1389-1393В. В. Обуховский, А. В. Стоянов, В. В. Лемешко. Квант. электрон., 14, № 1 (1987) 113-121В. В. Обуховский, А. В. Стоянов, В. В. Лемешко. Квант. электрон., 14, № 1 (1987) 113-121В. В. Обуховский, А. В. Стоянов. Опт. и спектр., 58, № 2 (1985) 378-385В. В. Обуховский, А. В. Стоянов. Опт. и спектр., 58, № 2 (1985) 378-385В. И. Строганов, Н. В. Марченков, А. В. Емельяненко. Опт. и спектр., 67, № 3 (1989) 982-985В. И. Строганов, Н. В. Марченков, А. В. Емельяненко. Опт. и спектр., 67, № 3 (1989) 982-985В. А. Максименко, А. В. Сюй, Ю. М. Карпец. Фотоиндуцированные процессы в кристаллах ниобата лития, Москва, Физматлит (2008)В. А. Максименко, А. В. Сюй, Ю. М. Карпец. Фотоиндуцированные процессы в кристаллах ниобата лития, Москва, Физматлит (2008)Н. В. Сидоров, М. Н. Палатников, В. Т. Калинников. Докл РАН, 441, № 2 (2011) 209-213 [N. V. Sidorov, M. N. Palatnikov, V. T. Kalinnikov. Dokl. Phys. Chem., 441, N 1 (2011) 215-218; doi: 10.1134/S0012501611110029]Н. В. Сидоров, М. Н. Палатников, В. Т. Калинников. Докл РАН, 441, № 2 (2011) 209-213 [N. V. Sidorov, M. N. Palatnikov, V. T. Kalinnikov. Dokl. Phys. Chem., 441, N 1 (2011) 215-218; doi: 10.1134/S0012501611110029]Н. В. Сидоров, А. В. Сюй, М. Н. Палатников, Д. В. Евстратова, Б. Н. Маврин. Опт. и спектр., 110, № 6 (2011) 916-922 [N. V. Sidorov, A. V. Syui, M. N. Palatnikov, D. V. Evstratova, B. N. Mavrin. Opt. Spectosc., 110, N 6 (2011) 864-870; doi: 10.1134/S0030400X11690026]Н. В. Сидоров, А. В. Сюй, М. Н. Палатников, Д. В. Евстратова, Б. Н. Маврин. Опт. и спектр., 110, № 6 (2011) 916-922 [N. V. Sidorov, A. V. Syui, M. N. Palatnikov, D. V. Evstratova, B. N. Mavrin. Opt. Spectosc., 110, N 6 (2011) 864-870; doi: 10.1134/S0030400X11690026]Н. В. Сидоров, А. В. Сюй, М. Н. Палатников, В. Т. Калинников. Докл. РАН, 437, № 3 (2011) 352-335 [N. V. Sidorov, A. V. Syui, M. N. Palatnikov, V. T. Kalinnikov. Dokl. Phys. Chem., 437, N1 (2011) 47-49; doi: 10.1134/S0012501611030067]Н. В. Сидоров, А. В. Сюй, М. Н. Палатников, В. Т. Калинников. Докл. РАН, 437, № 3 (2011) 352-335 [N. V. Sidorov, A. V. Syui, M. N. Palatnikov, V. T. Kalinnikov. Dokl. Phys. Chem., 437, N1 (2011) 47-49; doi: 10.1134/S0012501611030067]Н. В. Сидоров, Е. А. Антонычева, А. В. Сюй, М. Н. Палатников. Кристаллография, 55, № 6 (2010) 1079-1084 [N. V. Sidorov, E. A. Antonycheva, A. V. Syui, M. N. Palatnikov. Cryst. Rep., 55, N 6 (2010) 1019-1024; doi: 10.1134/S1063774510060192]Н. В. Сидоров, Е. А. Антонычева, А. В. Сюй, М. Н. Палатников. Кристаллография, 55, № 6 (2010) 1079-1084 [N. V. Sidorov, E. A. Antonycheva, A. V. Syui, M. N. Palatnikov. Cryst. Rep., 55, N 6 (2010) 1019-1024; doi: 10.1134/S1063774510060192]M. Aillerie, P. Bourson, M. Mostefa, F. Abdi, M. D. Fontana. J. Phys.: Conf. Ser., 416 (2013) 012001M. Aillerie, P. Bourson, M. Mostefa, F. Abdi, M. D. Fontana. J. Phys.: Conf. Ser., 416 (2013) 012001M. N. Palatnikov, I. V. Biryukova, O. V. Makarova, N. V. Sidorov, V. V. Efremov, I. N. Efremov, N. A. Teplyakova, D. V. Manukovskaya. Springer Proc. Phys., 175 (2016) 87-99; doi: 10.1007/978-3-319-26324-3M. N. Palatnikov, I. V. Biryukova, O. V. Makarova, N. V. Sidorov, V. V. Efremov, I. N. Efremov, N. A. Teplyakova, D. V. Manukovskaya. Springer Proc. Phys., 175 (2016) 87-99; doi: 10.1007/978-3-319-26324-3Н. В. Сидоров, А. А. Яничев, М. Н. Палатников, А. А. Габаин, О. Ю. Пикуль. Опт. и спектр., 117, № 1 (2014) 76-85 [N. V. Sidorov, A. A. Yanichev, M. N. Palatnikov, A. A. Gabain, O. Yu. Pikoul. Opt. Spectrosc., 117 (2014) 72-81; doi: 10.1134/S0030400X14070224]Н. В. Сидоров, А. А. Яничев, М. Н. Палатников, А. А. Габаин, О. Ю. Пикуль. Опт. и спектр., 117, № 1 (2014) 76-85 [N. V. Sidorov, A. A. Yanichev, M. N. Palatnikov, A. A. Gabain, O. Yu. Pikoul. Opt. Spectrosc., 117 (2014) 72-81; doi: 10.1134/S0030400X14070224]Н. В. Сидоров, М. Н. Палатников, Н. А. Теплякова, А. А. Габаин, И. Н. Ефремов. Опт. и спектр., 120, № 4 (2016) 137-143 [N.V. Sidorov, M.N. Palatnikov, N.A. Teplyakova, A. A. Gabain, I. N. Efremov. Opt. Spectr., 120, N 4 (2016) 633-639; doi: 10.1134/S0030400X16040226]Н. В. Сидоров, М. Н. Палатников, Н. А. Теплякова, А. А. Габаин, И. Н. Ефремов. Опт. и спектр., 120, № 4 (2016) 137-143 [N.V. Sidorov, M.N. Palatnikov, N.A. Teplyakova, A. A. Gabain, I. N. Efremov. Opt. Spectr., 120, N 4 (2016) 633-639; doi: 10.1134/S0030400X16040226]Т. Р. Волк, Н. М. Рубинина. ФТТ, 33, № 4 (1991) 1192-1201Т. Р. Волк, Н. М. Рубинина. ФТТ, 33, № 4 (1991) 1192-1201U. Schlarb, M. Woehlecke, B. Gather, A. Reichert, K. Betzler, T. Volk, N. Rubinina. Opt. Mater., 4 (1995) 791-795U. Schlarb, M. Woehlecke, B. Gather, A. Reichert, K. Betzler, T. Volk, N. Rubinina. Opt. Mater., 4 (1995) 791-795Y. Zhang, Y. H. Xu, M. H. Li, Y. Q. Zhao. J. Crys. Growth, 233 (2001) 537-540Y. Zhang, Y. H. Xu, M. H. Li, Y. Q. Zhao. J. Crys. Growth, 233 (2001) 537-540F. Abdi, M. Aillerie, M. Fontana, P. Bourson, T. Volk, B. Maximov, S. Sulyanov, N. Rubinina, M. Wöhlecke. Appl. Phys. B, 68 (1999) 795-799F. Abdi, M. Aillerie, M. Fontana, P. Bourson, T. Volk, B. Maximov, S. Sulyanov, N. Rubinina, M. Wöhlecke. Appl. Phys. B, 68 (1999) 795-799Н. В. Сидоров, Т. Р. Волк, Б. Н. Маврин, В. Т. Калинников. Ниобат лития: дефекты, фоторефракция, колебательный спектр, поляритоны, Москва, Наука (2003)Н. В. Сидоров, Т. Р. Волк, Б. Н. Маврин, В. Т. Калинников. Ниобат лития: дефекты, фоторефракция, колебательный спектр, поляритоны, Москва, Наука (2003)А. В. Сюй, М. Н. Литвинова, П. С. Гончарова, Н. В. Сидоров, М. Н. Палатников, В. В. Криштоп, В. В. Лихтин. ЖТФ, 83, № 5 (2013) 109-114 [A. V. Syuy, M. N. Litvinova, P. S. Goncharova, N. V. Sidorov, M. N. Palatnikov, V. V. Krishtop, V. V. Likhtin. Tech. Phys., 58, N 5 (2013) 730-734; doi: 10.1134/S1063784213050241]А. В. Сюй, М. Н. Литвинова, П. С. Гончарова, Н. В. Сидоров, М. Н. Палатников, В. В. Криштоп, В. В. Лихтин. ЖТФ, 83, № 5 (2013) 109-114 [A. V. Syuy, M. N. Litvinova, P. S. Goncharova, N. V. Sidorov, M. N. Palatnikov, V. V. Krishtop, V. V. Likhtin. Tech. Phys., 58, N 5 (2013) 730-734; doi: 10.1134/S1063784213050241]Н. В. Сидоров, М. Н. Палатников, Н. А. Теплякова, А. А. Габаин, И. Н. Ефремов. Перспективные материалы, № 7 (2015) 5-14Н. В. Сидоров, М. Н. Палатников, Н. А. Теплякова, А. А. Габаин, И. Н. Ефремов. Перспективные материалы, № 7 (2015) 5-14М. Н. Палатников, Н. В. Сидоров, И. В. Бирюкова, О. Б. Щербина, В. Т. Калинников. Перспективные материалы, № 2 (2011) 93-97М. Н. Палатников, Н. В. Сидоров, И. В. Бирюкова, О. Б. Щербина, В. Т. Калинников. Перспективные материалы, № 2 (2011) 93-97М. Н. Палатников, И. В. Бирюкова, О. В. Макарова, В. В. Ефремов, О. Э. Кравченко, В. И. Скиба, Н. В. Сидоров, И. Н. Ефремов. Неорг. матер., 51, № 4 (2015) 428-432 [M. N. Palatnikov, I. V. Biryukova, O. V. Makarova, V. V. Efremov, O. E. Kravchenko, V. I. Skiba, N. V. Sidorov, I. N. Efremov. Inorg. Mater., 51, N 4 (2015) 375-379; doi: 10.1134/S0020168515040123]М. Н. Палатников, И. В. Бирюкова, О. В. Макарова, В. В. Ефремов, О. Э. Кравченко, В. И. Скиба, Н. В. Сидоров, И. Н. Ефремов. Неорг. матер., 51, № 4 (2015) 428-432 [M. N. Palatnikov, I. V. Biryukova, O. V. Makarova, V. V. Efremov, O. E. Kravchenko, V. I. Skiba, N. V. Sidorov, I. N. Efremov. Inorg. Mater., 51, N 4 (2015) 375-379; doi: 10.1134/S0020168515040123]B. Mandelbrot. The Fractal Geometry of Nature, Ed. W. H. Freeman, San-Francisco (1983)B. Mandelbrot. The Fractal Geometry of Nature, Ed. W. H. Freeman, San-Francisco (1983)R. M. Crownover. Introduction to Fractals and Chaos, USA, MA, Jones and Bartlett Publ. Inc. (1995)R. M. Crownover. Introduction to Fractals and Chaos, USA, MA, Jones and Bartlett Publ. Inc. (1995)H. Haken. Sinergetics, New York, Springer-Verlag (1978)H. Haken. Sinergetics, New York, Springer-Verlag (1978)Ю. Л. Климонтович. Введение в физику открытых систем, Москва, Янус-К (2002)Ю. Л. Климонтович. Введение в физику открытых систем, Москва, Янус-К (2002)Н. В. Сидоров, А. А. Крук, А. А. Яничев, М. Н. Палатников, В. Т. Калинников. Докл. РАН 459, № 1 (2014) 58-61 [N. V. Sidorov, A. A. Kruk, A. A. Yanichev, M. N. Palatnikov, V. T. Kalinnikov. Dokl. Phys. Chem., 459, N 1 (2014) 173-176; doi: 10.1134/S0012501614110025]Н. В. Сидоров, А. А. Крук, А. А. Яничев, М. Н. Палатников, В. Т. Калинников. Докл. РАН 459, № 1 (2014) 58-61 [N. V. Sidorov, A. A. Kruk, A. A. Yanichev, M. N. Palatnikov, V. T. Kalinnikov. Dokl. Phys. Chem., 459, N 1 (2014) 173-176; doi: 10.1134/S0012501614110025]Н. В. Сидоров, Д. В. Мануковская, М. Н. Палатников. Опт. и спектр., 118, № 6 (2015) 108-117 [N. V. Sidorov, D. V. Manukovskaya, M. N. Palatnikov. Opt. Spectr., 118, N 6 (2015) 955-963; doi: 10.1134/S0030400X15060193]Н. В. Сидоров, Д. В. Мануковская, М. Н. Палатников. Опт. и спектр., 118, № 6 (2015) 108-117 [N. V. Sidorov, D. V. Manukovskaya, M. N. Palatnikov. Opt. Spectr., 118, N 6 (2015) 955-963; doi: 10.1134/S0030400X15060193]Е. А. Антонычева. Структурный беспорядок в монокристаллах ниобата лития и его проявление в фоторефрактивном и комбинационном рассеянии света, автореф. дис. канд. физ.-мат. наук, Хабаровск (2012)Е. А. Антонычева. Структурный беспорядок в монокристаллах ниобата лития и его проявление в фоторефрактивном и комбинационном рассеянии света, автореф. дис. канд. физ.-мат. наук, Хабаровск (2012)Н. В. Сидоров, А. А. Яничев, М. Н. Палатников, А. А. Габаин. Опт. и спектр., 116, № 1 (2014) 99-108 [N. V. Sidorov, A. A. Yanichev, M. N. Palatnikov, A. A. Gabain. Opt. Spectr., 116, N 2 (2014) 281-290; doi: 10.1134/S0030400X14010202]Н. В. Сидоров, А. А. Яничев, М. Н. Палатников, А. А. Габаин. Опт. и спектр., 116, № 1 (2014) 99-108 [N. V. Sidorov, A. A. Yanichev, M. N. Palatnikov, A. A. Gabain. Opt. Spectr., 116, N 2 (2014) 281-290; doi: 10.1134/S0030400X14010202]

The authors declare that there are no conflicts of interest present.