Abstract
Rutile type of $TiO_{2}$ single crystal was grown by floating zone method in order to obtain the highly transparent and contamination-free single crystal. The linear refractive index of perpendicular and parallel to c-axis was measured as a function o f wavelength from 500 to 1000nm. The optical energy band gap was estimated as 2.99 eV from the absorption spectrum. The theoretical $\chi^{(3)}$} value of $TiO_{2}$ was discussed in comparison with that of $SiO_{2}$ quartz single crystal on the basis of semiempirical model. On the other hand, the second-hyperpolarizability, ${\gamma}({Ti}^{4+})$ was calculated in order to describe the effect of $Ti_{4}$ ion on the third order nonlinear optical properties.
무색투명하고 순수한 단결정을 얻기 위하여 $TiO_{2}$(rutile) 단결정을 floating zone법으로 성장하였다. 성장된 결정을 c축에 수직 및 수평하게 절단하여 500~1000 nm 범위의 파장에서 선형 굴절율을 측정하였으며 흡수스펙트롬으로부터 optical energy band gap이 2.99 eV임을 알 수 있었다. $TiO_{2}$(rutile) 단결정의 $\chi^{(3)}$ 값을 반경험적인 모델을 기반으로 하여 $SiO_{2}$ quartz 단결정의 $\chi^{(3)}$ 값과 비교하여 분석하였다. 또한 제 3 비선형광학 특성에 있어서의 Ti$\^{4+}$의 영향을 해석하기 위해 second hyperpolarizability, ${\gamma}$(Ti$\^{4+}$)를 계산하였다.