Кинетика и пространственная структура фотоиндуцированного рассеяния света в легированных кристаллах ниобата лития

• Автор: Данилова, Елена Владимировна
• Шифр специальности: 01.04.05
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2006
• Место защиты: Хабаровск
• Количество страниц: 108 с. : ил.

ГЛАВА 1. ПРОЦЕССЫ ФОТОИНДУЦИРОВАННОГО ПЕРЕНОСА ЗАРЯДА В СЕГНЕТОЭЛЕКТРИКАХ. ДИНАМИЧЕСКАЯ ГОЛОГРАФИЯ В ФОТОРЕФРАКТИВНЫХ КРИСТАЛЛАХ
1 Л. Фотоиндуцированный перенос зарядов в сегнетоэлектрических кристаллах
1.1.1. Процессы формирования поля пространственного заряда в сегнетоэлектрических кристаллах
1.1.2. Механизмы фотоиндуцированного переноса заряда в сегнетоэлектрических кристаллах
1.2. Фоторефрактивный эффект в сегнетоэлектрических кристаллах
1.2.1. Экспериментальные исследования фоторефрактивного эффекта
1.2.2. Модели фоторефрактивного эффекта
1.3. Фотоиндуцированное рассеяние света
1.4. Динамическая голография в фоторефрактивных кристаллах
1.4.1. Запись голограмм в фоторефрактивных кристаллах
1.4.2. Особенности динамической голографии в фоторефрактивных кристаллах
ГЛАВА II. КИНЕТИКА ИНТЕНСИВНОСТИ ФОТОИНДУЦИРОВАННОГО РАССЕЯНИЯ СВЕТА В КРИСТАЛЛАХ НИОБАТА ЛИТИЯ, ЛЕГИРОВАННЫХ ЖЕЛЕЗОМ И РОДИЕМ
2.1. Экспериментальная установка и методика проведения эксперимента
2.2. Кинетика фотоиндуцированного рассеяния света в легированных кристаллах ниобата лития при различных интенсивностях пучка накачки
2.2.1. Расчет временных характеристик фотоиндуцированного рассеяния света в кристаллах LiNb03:Fe и LiNbÛ3:Rh
2.2.2. Оценка фотопроводимости кристаллов LiNb03:Fe и LiNb03:Rh
ГЛАВА III. УГЛОВОЕ РАСПРЕДЕЛЕНИЕ ИНТЕНСИВНОСТИ ФО-ТОИНДУЦИРОВАННОГО РАССЕЯНИЯ СВЕТА В ЛЕГИРОВАННЫХ КРИСТАЛЛАХ НИОБАТА ЛИТИЯ
3.1. Экспериментальная установка и цифровой метод построения индикатрис ФИРС
3.2. Построение и анализ индикатрис ФИРС в легированных кристаллах ниобата лития
3.2.1. Индикатрисы прямого и обратного ФИРС в кристаллах ЫМЮзТе и 1ЛМЬОз:И1 при нормальном падении пучка накачки
3.2.2. Индикатрисы прямого и обратного ФИРС в ШМЬОзТе и 1ЛМЬОз:Ш1
при различных углах падения пучка накачки
ГЛАВА IV. ПРОСТРАНСТВЕННАЯ СТРУКТУРА СЕЛЕКТИВНОГО ФОТОИНДУЦИРОВАННОГО РАССЕЯНИЯ СВЕТА В ЛЕГИРОВАННЫХ КРИСТАЛЛАХ НИОБАТА ЛИТИЯ
4.1. Селективное фотоиндуцированное рассеяние света при нормальном падении пучка накачки
4.1.1. Экспериментальное исследование селективного ФИРС в кристаллах 1ЛМ>03:Ш1 и ЫИЬОз^е
4.1.2. Модель селективного фотоиндуцированного рассеяния света в легированных кристаллах ниобата лития
4.1.3. Расчет картины фотоиндуцированного рассеяния света в кристалле
ЫИЬОз:Ш1
4.2. Селективное фотоиндуцированное рассеяние света для различных углов падения пучка накачки в плоскости хг
4.2.1. Экспериментальное исследование селективного ФИРС в кристалле 1лМЮз:И1
4.2.2. Моделирование селективного ФИРС в кристалле
1лМЬ03:Ш1
4.3. Селективное фотоиндуцированное рассеяние света для различных углов падения пучка накачки в плоскости ху
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
В настоящее время интенсивное развитие лазерной техники, волоконной и интегральной оптики открывает широкие возможности для применения сегнетоэлектрических сред в качестве элементной базы оптических систем обработки, передачи и хранения информации [1 — 3].
К перспективным сегнетоэлектрическим кристаллам относится фоторефрактивный кристалл ниобата лития LiNb03, обладающий уникальным набором электрооптических, фотоэлектрических, нелинейнооптических свойств [1, 2, 4, 5]. Ценным качеством этого кристалла является и то, что его характеристики можно изменять в широком диапазоне путем варьирования состава за счет легирования или изменения стехиометрии [5 — 7]. Отметим, что ниобат лития является рабочей средой для когерентно-оптических систем обработки информации (фурье-процессоры, устройства пространственной фильтрации изображений, корреляторы [8]), акустических линий задержек, устройств модуляции и преобразования частоты оптического излучения, тепловизионных приборов и датчиков ядерного излучения. За счет фоторефрактивного эффекта (ФРЭ) в LiNbC>3 осуществляется запись поляризационно-фазовых голограмм, что позволяет использовать данный кристалл в устройствах голографической записи и хранения информации.
Впервые фоторефрактивный эффект (optical damage - оптическое повреждение) наблюдался в кристалле ниобата лития в 1966 году [9]. ФРЭ заключается в локальном изменении показателя преломления при прохождении через кристалл лазерного луча, обусловленном пространственным разделением фотоиндуцированных зарядов и возникновением электрических полей, которые и изменяют показатель преломления в освещенной области за счет электрооптического эффекта.
Одним из следствий ФРЭ является рассеяние оптического излучения на фотоиндуцированных мелкомасштабных неоднородностях показателя

где г - время Максвелловской релаксации, Ь - постоянная, определяющаяся величиной интенсивности накачки и набором характерных параметров среды (толщина нелинейного слоя, время релаксации и др.).
Временные зависимости интенсивности ФИРС, полученные ранее и представленные на рис. 2.5, а - в, хорошо описываются выражением (2.5), что позволяет использовать двухпучковую модель ФИРС для описания фотоиндуцированного рассеяния света в кристаллах ниобата лития, легированных железом и родием, в созданных нами условиях эксперимента.
При анализе зависимостей рис. 2.5 нами было определено время Г нарастания интенсивности ФИРС до максимального значения. Подставляя это значение в (2.5) и выражая его через т, мы рассчитали время Максвелловской релаксации т фотовозбужденных зарядов в кристалле при различных интенсивностях пучка накачки 1Р. Графики зависимостей времени Максвелловской релаксации от интенсивности пучка накачки представлены на рис. 2.12.
1Р, Вт/см2
Рис. 2.12. Зависимость времени Максвелловской релаксации от интенсивности пучка накачки: 1 - ЫМЪОзгРе (0,03 вес. %), 2 - ЫЫЬОз:Ре (0,05 вес. %), 3 — 1л№)Оз:Ш1 (0,01 вес. %)