Фотоиндуцированные изменения диэлектрической проницаемости и рассеяние света в кристаллах ниобата лития

• Автор: Максименко, Виталий Александрович
• Шифр специальности: 01.04.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2002
• Место защиты: Хабаровск
• Количество страниц: 110 с. : ил

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. ФОТОИНДУЦНРОВАННЫЕ ИЗМЕНЕНИЯ ДИЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ПРОНИЦАЕМОСТИ ДИЭЛЕКТРИКОВ

1.1. Фотоэлектрический эффект в сегнетоэлектриках

1.1.1. Открытие и экспериментальное исследование фотовольтаического эффекта

1 1 Модели фотовольтаического эффекта

1.1.3. Феноменологическое описание фотовольтаического тока

1.2. Эффект фоторефракции

1.3. Фоторефрактивное рассеяние света

1.4. Фотоиндуцированяая генерация второй гармоники в центросимметричных средах и сопутствующие явления

1.4.1. Запись решеток квадратичной нелинейности в волоконных световодах

1.4.2. Запись решеток квадратичной нелинейности в объемных средах
1.4.3. Запись решеток показателя преломления в объемных стеклах и стеклянных волоконных световодах
ГЛАВА 2. ФОТОРЕФРАКТИВНОЕ РАССЕЯНИЕ СВЕТА В КРИСТАЛЛАХ НИОБАТА ЛИТИЯ
2.1. Сравнение картин фоторефрактивного рассеяния света для легированных кристаллов ниобата лития
2.2. Прямое фоторефрактивное рассеяние света в кристалле ЫМЬОз.Щт
2.3. Обратное рассеяние в кристаллах ниобата лития, легированных железом и родием
2.4. Перераспределение световой энергии между накачкой и рассеянным излучением в кристалле ! |Ы к КЬ
2.5. Кольцевые структуры автоволнового типа при фоторефрактивном рассеянии света чистых и легированных кристаллах ниобата лития
ГЛАВА 3. МОДЕЛИРОВАНИЕ ФОТОРЕФРАКТИВНОГО РАССЕЯНИЯ СВЕТА В КРИСТАЛЛАХ НИОБАТА ЛИТИЯ
3.1. Расчет индикатрисы широкоуглового фоторефрактивного рассеяния в кристаллах ниобата лития
3.2. Расчет кинетики широкоуглового фоторефрактивного рассеяния в кристаллах ниобата лития
ГЛАВА 4. АНИЗОТРОПИЯ ПОГЛОЩЕНИЯ В ЛЕГИРОВАННЫХ КРИСТАЛЛАХ НИОБАТА ЛИТИЯ
ГЛАВА 5, ГЕНЕРАЦИЯ ВТОРОЙ ГАРМОНИКИ НА РЕШЕТКЕ КВАДРАТИЧНОЙ НЕЛИНЕЙНОСТИ
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
ВВЕДЕНИЕ
Значительный рост объемов создаваемой и передаваемой в последние десятилетия информации привел к бурному развитию телекоммуникационных и информационных систем и вычислительной техники. Практически достигнут предел в совершенствовании традиционных электронных устройств, эксплуатируемых в этой сфере. Дальнейшее развитие информационных технологий и средств связи, возможно при переходе систем обработки, хранения и передачи информации на оптический диапазон частот и длин волн. Волоконно-оптические линии связи повсеместно вытесняют обычные, работающие в диапазоне коротких и ультракоротких волн. Идет разработка и внедрение Зютройств - хранителей оптической информации. Одним из возможных способов оптической записи информации является запись поляризационнофазовых голограмм в фоторефрактивных кристаллах (ФРК) [1 - 10]. Кроме того, ФРК очень перспективны в качестве рабочей среды для когерентнооптических систем обработки информации [11-14]. Типичными примерами таких систем являются фурье-процессоры, устройства пространственной фильтрации изображений, корреляторы [11]. Одним из наиболее эффективных ФРК является кристалл ниобата лития. Именно в этом кристалле в 1966 году впервые наблюдался фоторефрактивный эффект (ФРЭ) [15]. ФРЭ (оптическое искажение) заключается в оптически индуцированном изменении показателя преломления среды вследствие пространственного разделения зарядов и воздействия возникающих электрических полей на изначальный показатель преломления за счет электрооптического эффекта [15-21]. Прямым следствием ФРЭ является фоторефрактивное рассеяние света (ФРРС) [22-28]. ФРРС обуславливает сильную деструкцию лазерного пучка, проходящего через ФРК, что является ограничивающим условием для различных применений этих кристаллов. Исследование ФРРС в ниобате лития важно и интересно в двух аспектах. С одной стороны это накопление и систематизация информации, необходимой для улучшения голографических характеристик
вую селективность записанных в стекле %а> - решеток. Установлено, что угловая чувствительность решеток квадратичной нелинейности в стекле существенно меньше чем в волокнах. То есть эффективность генерация ВГ на х<2 -голограмме при отходе направления считывающего луча от направления записавших х(2)~гояограмму лучей в объемных стеклах убывает медленнее, чем в оптических волокнах. Авторами наблюдались распад и восстановление решеток. Установлено, что кривые стирания имеют быструю и медленную стадии. Обнаружено, что средняя мощность ВГ при использовании различных стекол варьировалась от 10'9 до 10‘6 Вт при средней мощности накачки 240 мВт и прочих равных условиях. Исследовалась зависимость эффективности ГВГ от поляризации записывающего излучения накачки и ВГ, а так же поляризации считывающего излучения. Установлено, что максимальная эффективность ГВГ достигается при параллельной поляризации всех волн. Авторами предлагается следующая модель. В среде имеет место стоячая интерференционная картина, обусловленная интерференцией полей Е„ и Е2ю. Среда представляет собой широкозонный диэлектрик с примесными (донор-ными) центрами ловушками типа центры прилипания. Валентные электроны выбиваются из доноров в зону проводимости двумя ИК квантами и одним ВГ квантом. Процесс выбивания зависит от соотношения фаз между Ещ и Е 2(0. Выбитые электроны имеют импульс в направлении отличного от нуля
поля (Е) [36]. Электроны летят до тех пор, пока из-за с столкновениями с
дефектами решетки не потеряют свою скорость и не попадут в ловушки. Так происходит пространственное разделение заряда, и, следовательно, возникают локальные статические поля. Генерация ВГ происходит на х(" ~ нелинейности следующей поляризации:
Р‘3>(2») - Хр (~2о>,о,<в,0)Е|(ю)Ек (<о)Е|(0). (1.18)