Оптические и фотоэлектрические явления в стеклах, обусловленные воздействием двухчастотного взаимнокогерентного поля

• Автор: Вострикова, Любовь Ивановна
• Шифр специальности: 01.04.05
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2002
• Место защиты: Новосибирск
• Количество страниц: 143 с. : ил

1. Актуальность работы
2. Цель работы
3. Краткое содержание диссертации
4. Научная новизна работы
5. Научная и практическая ценность
6. Защищаемые положения
7. Апробация работы
8. Публикация результатов
Глава 1. Оптические и фотоэлектрические явления в средах, обусловленные воздействием многочастотного когерентного поля. ( Обзор литературы )
1.1. Особенности воздействия на среду многочастотного когерентного поля
1.2. Когерентный фотогальванический эффект и фотоиндуцированные изменения оптических свойств в стеклах
1.3. Исследования фотоиндуцированных изменений оптических свойств в стеклах, сопутствующих оптических и фотоэлектрических явлений
1.3.1. Методика экспериментальных исследований
1.3.2. Результаты исследований и их анализ
Глава 2. Образование решеток поляризуемости. Самодифракцня света.
2.1. Фотоиндуцированное изменение оптических свойств в стекле, обусловленное КФГЭ

2.2. Теория самодифракции света на фотоиндуцированной решетке показателя преломления в стекле
2.3. Экспериментальное исследование самодифракции света в оксидных стеклах
2.4. Исследование кинетики записи и релаксации Ап-решеток
Глава 3. Нелинейные взаимодействия волн в среде с фотоиндуцированной %(2)-
решеткой.
3.1. Теория ГВГ на фотоиндуцированной х(2)-решетке в стекле
3.2. Экспериментальное исследование ГВГ в оксидном стекле
3.3. Экспериментальное исследование вырожденного параметрического усиления света в фотоиндуцированных х(2)-решетках в оксидном стекле
Глава 4. Фотоэлектрическая неустойчивость индуцированного электрического поля в стекле при воздействии монохроматического света.
4.1. Наблюдение фотоэлектрической неустойчивости решеток поля при
воздействии излучения основной частоты
4.2. Наблюдение фотоэлектрической неустойчивости решеток поля при
воздействии излучения удвоенной частоты
4.3. Гигантский рост поглощения света в стекле в области больших амплитуд
индуцированных электрических полей
Заключение
Благодарности
Список литературы

1. Актуальность работы.
В течение последнего десятилетия ведутся интенсивные исследования оптических и фотоэлектрических явлений в средах, обусловленных воздействием многочастотного когерентного светового поля. Отклик среды на воздействие многочастотного поля определяется квантовой интерференцией фотопереходов под действием разных частотных компонент поля, и поэтому принципиально связан с их относительными фазами. Такая интерференция приводит к появлению многих интересных физических явлений и открывает новые возможности когерентного ( фазового ) контроля за происходящими в среде физическими процессами.
Простейшим вариантом когерентного многочастотного поля является световое поле взаимнокогерентных источников основной и удвоенной частот лазера Е = Е1 (о>) +Е2(2<д). Воздействие этого поля на среду приводит к асимметрии процессов фотопереходов на микроуровне, вызванной квантовой интерференцией между компонентами поля Е1 (и>) и Е2(2и>), и связанной с тем, что среднее по времени значение куба поля < Е3 >~
Е[2Е2 ) отлично от нуля [1-10].
Асимметрия процессов фотопереходов на микроуровне может привести к изменению симметрии среды в целом и возникновению новых физических эффектов. К числу таких эффектов, в частности, относится когерентный фотогальванический эффект ( КФГЭ ) [17-24, 35-37], интенсивно исследующийся в последние годы. Под КФГЭ понимают возникновение стационарного тока в твердом теле при одновременном воздействии двух взаимнокогерентных световых волн основной и удвоенной частот. С феноменологической точки зрения КФГЭ является универсальным и, в отличие от обычного фотогальвани-ческого эффекта (ФГЭ) [38], возможен в средах с любой симметрией. Микроскопические механизмы его возникновения могут быть разнообразными [17-24] и обусловлены появлением пространственной асимметрии вероятности индуцированных двухчастотным взаимнокогерентным полем фотопереходов в среде.
Особое влияние на свойства среды оказывает возникновение КФГЭ в низкопроводя-щих средах, в частности в стеклах. В настоящее время выделился целый класс исследований, связанных с изучением КФГЭ и сопутствующих ему явлений в стеклах различного состава. Разделение зарядов КФГ током приводит к образованию внутри стекла пространственно-периодического электростатического поля и долгоживущему обратимому изменению его оптических свойств. В свою очередь взаимодействие света с фото-

Будем рассматривать случай, когда на среду падает двухчастотное излучение основной и удвоенной частот лазера
Е(г,<) = Ех(г,£) + Е2(гД) = Ех(г)ехр[гк1Г - г(со£ — фг(Ь))] +
+ Е2(г)ехр[*к2Г — г(2со£ — фз^))] + к.с. (2.2)
Возникающий при воздействии двухчастотного излучения (2.2) не равный нулю средний по времени ток в среде
< №)>~ <г(2)(Е1Е? + Е2Е*) +
+ сг(3)(Е1Е1Е2)ехр(гДкг) < ф(к) > +... +к.с., (2.3)
где Дк = 2к] — к2, Аф(Ь) = 2ф(Ь) — ф%(ф) , < ф(ф) >= £ /0Гехр(гДф(£))сИ - среднее за время накопления разделенного заряда значение разности фаз между волнами, сг^ и £-(3) _ тензоры проводимости третьего и четвертого рангов, соответственно.
В выражении (2.3) пропорциональные Е,Е* (г = 1,2) компоненты, связанные с тензором третьего ранга , характеризуют объемный фотогальванический эффект (ФГЭ) [38]. Он отсутствует в стеклах ( изотропных ц.с. средах ), поскольку в силу симметрии а‘‘2> = 0 . Компонента ~ Е1Е1Е5, связанная с тензором четвертого ранга <т!3), - когерентный фотогальванический эффект (КФГЭ) наименьшего порядка [17-24], возникающий в результате квантовой интерференции между процессами фотопереходов в двухчастотном когерентном поле [1-10].
Как видно, КФГ ток возможен в среде с любой симметрией ( в том числе изотропной ц.с. ). Однако, в отличие от обычного ФГ тока он принципиально зависит от разности фаз интерферирующих полей. В частности, если разность фаз между волнами сильно флуктуирует с периодом много меньшим времени накопления разделенного заряда, то явно выраженного КФГЭ не возникает.
Далее мы будем рассматривать воздействие на среду двухчастотного взаимнокогерентного излучения, разность фаз между волнами которого постоянна во времени. В частотном представлении обусловленный таким излучением КФГ ток описывается следующим выражением:
.)«*,* = со, -2ш)ЕуЕ1*,Е2гехр[г(Дкг + Аф)] + к.с. (2.4)
Здесь тензор ст^г(0;и>,со, — 2со) - сумма всех комбинаций реальных тензоров проводимости с перестановкой трех последних компонент ( такая запись широко используется в литературе по нелинейным взаимодействиям волн, см., например, [156] ).