Ukrainian Journal of Physical Optics


2025 Volume 26, Issue 3


ISSN 1816-2002 (Online), ISSN 1609-1833 (Print)

EFFECT OF MAGNETIC FIELD ON THE ACOUSTO-OPTIC DIFFRACTION EFFICIENCY IN NaBi(MoO4)2 CRYSTALS

O. Mys, D. Adamenko, M. Kostyrko and R. Vlokh

Author Information
O. Mys ORCID logo SCOPUS logo, D. Adamenko ORCID logo SCOPUS logo, M. Kostyrko ORCID logo SCOPUS logo, R. Vlokh* ORCID logo SCOPUS logo
O.G.Vlokh Institute of Physical Optics, Ivan Franko National University of Lviv, 79005, 23 Dragomanov Str., Lviv, Ukraine
*Corresponding author: vlokh@ifo.lviv.ua

ABSTRACT

The anisotropic acousto-optic (AO) diffraction in NaBi(MoO4)2 crystals under the effect of magnetic field is considered in the present work. It has been shown that the induced circular birefringence by the magnetic field due to the Faraday effect can lead to the enhancement of efficiency of AO diffraction if the incident optical wave is circularly polarized and propagates along optical axis. At the interaction with the quasi-longitudinal acoustic wave, the AO figure of merit changes from a value of 0.3×10-15 s3/kg at zero magnetic field to 8×10-15 s3/kg when the magnetic field is applied. The actual experimental geometry for further validation of our theoretical predictions is proposed.

Keywords: acousto-optic figure of merit, Faraday effect, magnetic field, double sodium bismuth molybdate crystal

UDC: 535.4, 534.2

    1. Sillen, L. G., & Sundvall, H. (1943). Double molybdates and tungstates of alkali metals. Arkiv kemi, mineralogi och. geol., 17, 1-18.
    2. Hazen, R. M., Finger, L. W., & Mariathasan, J. W. (1985). High-pressure crystal chemistry of scheelite-type tungstates and molybdates. Journal of Physics and Chemistry of Solids, 46(2), 253-263.
      doi:10.1016/0022-3697(85)90039-3
    3. Waśkowska, A., Gerward, L., Olsen, J. S., Mączka, M., Lis, T., Pietraszko, A., & Morgenroth, W. (2005). Low-temperature and high-pressure structural behaviour of NaBi(MoO4)2-an X-ray diffraction study. Journal of Solid State Chemistry, 178(7), 2218-2224.
      doi:10.1016/j.jssc.2005.05.001
    4. Haussühl, S., Liebertz, J., & Schmidt, H. (1991). Crystal growth and elastic properties of tetragonal NaBi (MoO4)2. Crystal Research and Technology, 26(6), K136-K140.
      doi:10.1002/crat.2170260630
    5. Akimov, S. V., Stolpakova, T. M., Dudnik, E. F., & Sinyakov, E. V. (1977). Photoelastic properties of NaBi(MoO4)2. Fizika Tverdogo Tela, 19(9), 1832-1833.
    6. Martynyuk-Lototska, I., Mys, O., Kushnirevych, M., Krupych, O., & Vlokh, R. (2015). Acoustic anisotropy for acoustooptic NaBi(MoO4)2 crystals. Ukrainian Journal of Physical Optics, 16(2), 69-76.
      doi:10.3116/16091833/16/2/69/2015
    7. Vlokh, R., & Martynyuk-Lototska, I. (2009). Ferroelastic crystals as effective acoustooptic materials. Ukrainian Journal of Physical Optics, (10,№ 2), 89-99.
      doi:10.3116/16091833/10/2/89/2009
    8. Mys, O., Kostyrko, M., Adamenko, D., Martynyuk-Lototska, I., Skab, I., & Vlokh, R. (2022). Effect of ellipticity of optical eigenwaves on the enhancement of efficiency of acousto-optic Bragg diffraction. A case of optically active Pb5Ge3O11 crystals. AIP Advances, 12(5).
      doi:10.1063/5.0090489
    9. Mys, O., Adamenko, D., & Vlokh, R. (2023). Enhancement of acousto-optic diffraction efficiency in SiO2 crystals due to ellipticity of optical eigenwaves: isotropic acousto-optic interaction. Ukrainian Journal of Physical Optics, 24(2), 124-134.
      doi:10.3116/16091833/24/2/124/2023
    10. Mys, O., Adamenko, D., & Vlokh, R. (2023). Increase in the acousto-optic figure of merit in SiO2 crystals due to optical activity. Anisotropic acousto-optic interactions. Ukrainian Journal of Physical Optics, 24(3), 262-275.
      doi:10.3116/16091833/24/3/262/2023
    11. Yano, T., & Watanabe, A. (1974). Acousto‐optic figure of merit of TeO2 for circularly polarized light. Journal of Applied Physics, 45(3), 1243-1245.
      doi:10.1063/1.1663396
    12. Krupych, O., Mys, O., Dudok, T., Say A. and Vlokh, R. Effect of the polarization ellipticity of the incident optical wave on acousto-optic diffraction efficiency and intensity modulation: Case of TeO2 crystals. Applied Optics (to be published).
    13. Mys, O., Adamenko, D., & Vlokh, R. (2023). Influence of Faraday elliptical birefringence on the acousto-optic diffraction efficiency: a case of isotropic interaction with quasi-longitudinal acoustic waves in KH2PO4 crystals. Ukrainian Journal of Physical Optics, 24, 95-103.
      doi:10.3116/16091833/24/1/95/2023
    14. Mys, O., Kostyrko, M., & Vlokh, R. (2025). Effect of magnetic field on the efficiency of isotropic acousto-optic diffraction in optically resistant β-BaB2O4 crystals. Ukrainian Journal of Physical Optics, 26(1), 01023-01031.
      doi:10.3116/16091833/Ukr.J.Phys.Opt.2025.01023
    15. Krupych, O., Kushnirevych, M., Mys, O., & Vlokh, R. (2015). Photoelastic properties of NaBi(MoO4)2 crystals. Applied Optics, 54(16), 5016-5023.
      doi:10.1364/AO.54.005016

    У цій роботі розглядається анізотропна акустооптична (АО) дифракція в кристалах NaBi(MoO4)2 під впливом магнітного поля. Було показано, що індуковане магнітним полем циркулярне двопроменезаломлення внаслідок ефекту Фарадея може призвести до підвищення ефективності АО дифракції, якщо падаюча оптична хвиля має кругову поляризацію та поширюється вздовж оптичної осі. Було показано, що при взаємодії з квазіпоздовжньою акустичною хвилею коефіцієнт АО якості змінюється від значення 0,3×10-15 с3/кг при нульовому магнітному полі до 8×10-15 с3/кг при прикладеному магнітному полі. Запропоновано геометрію для подальшої експериментальної перевірки наших теоретичних прогнозів.

    Ключові слова: акустооптична якість, ефект Фарадея, магнітне поле, кристал подвійного молібдату натрію вісмуту

Free download this article 

This work is licensed under CC BY 4.0