Photorefractive effects in LiNbO3:Cr induced by two-step excitation

Abstract

With the help of a Q-switched ruby laser elementary volume phase holograms are recorded in LiNbO3:Cr crystals via stepwise two-photon excitations. Readout experiments are performed with lower intensity and unwanted erasure effects are largely reduced. The light induced charge transport is investigated and the following model is proposed: The crystals contain essentially Cr3+ ions and presumably a small number of Cr4+ ions. By two-step processes electrons of Cr3+ ions are excited to the conduction band. These electrons are then captured by Cr4+ ions forming Cr3+ ions again or by other unknown traps forming colour centers. The model describes the principal experimental results. Mit Hilfe eines Rubinlasers im „Q-Switch”︁-Betrieb werden elementare Volumenphasenhologramme in LiNbO3:Cr-Kristallen über schrittweise Zwei-Photonen-Anregungen geschrieben. Beim Auslesen mit Pulsen geringerer Intensität kann man unerwünschte Löscheffekte weitgrehend vermeiden. Der lichtinduzierte Ladungstransport wird untersucht und folgendes Modell vorgeschlagen: Die Kristalle enthalten hauptsächlich Cr3+-Ionen und vermutlich eine kleine Anzahl von Cr4+-Ionen. Mit Hilfe von Zwei-Schritt-Prozessen werden Elektronen von Cr3+-Ionen in das Leitungsband angeregt. Diese Elektronen werden dann entweder von (Cr4+-Ionen eingefangen, die dadurch wieder Cr3+-Ionen bilden, oder von anderen unbekannten Elektronenfallen, die dadurch Farbzentren entstehen lassen. Das Model! beschreibt die wesentlichen experimentellen Ergebnisse.