Ukrainian Journal of Physical Optics 

Home page
 
 

Other articles 

in this issue
Optical anisotropy induced by torsion stresses in the crystals belonging to point symmetry groups 3 and  -3
Download this article

Skab I.

Abstract. The torsion method for measuring piezooptic coefficients π14 and π25 in the trigonal crystals belonging to the point symmetry groups 3 and -3  is described. The XY-distributions of the optical indi-catrix orientation and the optical birefringence induced by the torsion stresses are analysed and evaluated quantitatively. It is shown that the spatial birefringence distribution in the sample sub-jected to torsion around the Z axis represents a canonical cone. The combined piezooptic coeffi-cient for lead germanate crystals is determined experimentally. It is shown that, for all of the point symmetry groups of trigonal system, the torsion torque applied around the directions of optic axes would lead to appearance of a purely screw dislocation of the phase front of the outgoing wave, while the corresponding optical vortex would possess a unit topological charge

Keywords: trigonal crystals, piezooptic effect, torsion stresses, optical vortices

PACS: 78.20.Hp, 78.20.Ci
UDC: 535.55
Ukr. J. Phys. Opt. 13 158-164
doi: 10.3116/16091833/13/3/158/2012
Received: 27.06.2012

Анотація. У цій роботі описано торсійний метод вимірювання п’єзооптичних коефіцієнтів π14 і π25 в тригональних кристалах, що належать до точкових груп симетрії 3 і  -3. Отримано та проаналізовано XY-розподіли орієнтації оптичних індикатрис і двозаломлення, індуковані торсійними напруженнями. Показано, що розподіл двозаломлення за умови кручення кристалів навколо осі Z має вигляд канонічного конуса. Експериментально визначено комбінований п’єзооптичний коефіцієнт для кристалів германату свинцю. Показано, що для всіх точкових груп кристалів тригональної сингонії торсійний момент, прикладений на-вколо їхньої оптичної осі, приведе до появи чистої гвинтової дислокації хвильового фронту і оптичного ви-хору з одиничним топологічним зарядом.

REFERENCES
  1. Skab I, Vasylkiv Yu, Savaryn V and Vlokh R, 2010. Relations for optical indicatrix parameters in the condi-tions of crystal torsion. Ukr. J. Phys. Opt. 11: 193–240. DOI:10.3116/16091833/11/4/193/2010
  2. Vasylkiv Yu, Savaryn V, Smaga I, Skab I and Vokh R, 2010. Determination of piezooptic coefficient π14 of LiNbO3 crystals under torsion loading. Ukr. J. Phys. Opt. 11: 156–164. DOI:10.3116/16091833/11/3/156/2010
  3. Skab I, Smaga I, Savaryn V, Vasylkiv Yu and Vlokh R, 2011. Torsion method for measuring piezooptic coeffi-cients. Cryst. Res. & Techn. 46: 23–36. DOI:10.1002/crat.201000495
  4. Vasylkiv Y, Savaryn V, Smaga I, Skab I and Vlokh R, 2011. On determination of sign of the piezooptic coeffi-cients using torsion method. Appl. Opt. 50: 2512–2518. DOI:10.1364/AO.50.002512PMid:21673752
  5. Skab I, Vasylkiv Yu, Smaga I, Savaryn V and Vlokh R, 2011. On the method for measuring piezooptic coeffi-cients π25 and π14 in the crystals belonging to point symmetry groups 3 and . Ukr. J. Phys. Opt. 12: 28–35. DOI:10.3116/16091833/12/1/28/2011
  6. Vasylkiv Yu, Skab I and Vlokh R, 2011. Measurements of piezooptic coefficients π14 and π25 in Pb5Ge3O11 crystals using torsion induced optical vortex. Ukr. J. Phys. Opt. 12: 101–108. DOI:10.3116/16091833/12/2/101/2011
  7. Vasylkiv Yu, Kvasnyuk O, Krupych O, Mys O, Maksymuk O and Vlokh R, 2009. Reconstruction of 3D stress fields basing on piezooptic experiment. Ukr. J. Phys. Opt. 10: 22–37. DOI:10.3116/16091833/10/1/22/2009
  8. Mytsyk B, 2003. Methods for the studies of the piezo-optical effect in crystals and the analysis of experimental data. I. Methodology for the studies of piezo-optical effect. Ukr. J. Phys. Opt. 4: 1–26. DOI:10.3116/16091833/4/1/1/2003
  9. Narasimhamurty T S, Photoelastic and electrooptic properties of crystals. New York: Plenum Press (1981). DOI:10.1007/978-1-4757-0025-1
  10. Skab I, Vasylkiv Y, Savaryn V and Vlokh R, 2011. Optical anisotropy induced by torsion stresses in LiNbO3 crystals: appearance of an optical vortex. J. Opt. Soc. Amer. A. 28: 633–640. DOI:10.1364/JOSAA.28.000633
  11. Skab I, Vasylkiv Y, Zapeka B, Savaryn V and Vlokh R, 2011. On the appearance of singularities of optical field under torsion of crystals containing three-fold symmetry axes. J. Opt. Soc. Amer. A. 28: 1331–1340. DOI:10.1364/JOSAA.28.001331
  12. Sirotin Yu I and Shaskolskaya M P, Fundamentals of crystal physics. Moscow: Nauka (1979). 
  13. Vlokh R, Pyatak Y and Skab I, 1992. On the method for orientation of middle-system crystals. Ukr. Fiz. Zhurn. 37: 207–210. 
  14. Berry M V, 1984. Quantal phase factors accompanying adiabatic changes. Proc. Roy. Soc. Lond. A Mat. 392: 42–57. 
  15. Shapere A and Wilczek F, Geometric phases in physics. Singapore: World Scientific (1989).
(c) Ukrainian Journal of Physical Optics