Гистерезисные и автоволновые явления в полупроводниковом интерферометре Фабри-Перо с термооптической нелинейностью

• Автор: Григорьянц, Александр Вильевич
• Шифр специальности: 01.04.10
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1985
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 189 c. : ил

Глава I. АВТОВОЛНОВЫЕ ЯВЛЕНИЯ В АКТИВНЫХ РАСПРЕДЕЛЕННЫХ СИСТЕМАХ И ОПТИЧЕСКАЯ БИСТАБИЛЬНОСТЬ (обзор)

1.1. Автоволновые системы с диффузией.

Типы систем

1.2. Волны переключения в триггерных распределенных средах

1.3. Нелинейные интерферометры Фабри-Перо, возбуждаемые лазерным излучением '

1.4. Оптический тепловой пробой полупроводников

1.5. Выводы и постановка задачи

Глава 2. ТЕМПЕРАТУРНЫЙ ГИСТЕРЕЗИС И МУЛЬТИСТА-ЕИЛЬНОСТЬ В ПОЛУПРОВОДНИКОВОМ ИНТЕРФЕРОМЕТРЕ ФАЕРИ-ПЕРО

2.1. Модель и основные уравнения

2.2. Однородные стационарные состояния

и их устойчивость *71

2.3. Температурный гистерезис и мульти-стабильность
2.4. Гистерезис при оптическом тепловом пробое полупроводниковой пластины
2.5. Выводы
Глава 3. ВОЛНЫ ПЕРЕШНЕНИЯ В ПРОСТРАНСТВЕННОПРОТЯЖЕННОМ ИНТЕРФЕРОМЕТРЕ
3.1. Устойчивость однородного стационарного состояния в распределенной системе
3.2. Волны переключения. Скорость распространения и ширина фронта в ку- оссочно-линейном приближении
3.3. Спектр скоростей одинарных волн в мультиетабильном интерферометре.
Случай сильной температурной зависимости поглощения
3.4. Особенности волн переключения в мультиетабильном интерферометре
и их связь с видом спектра скоро
стей одинарных ВОЛН
3.5. Выводы

Глава 4. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ТЕМПЕРАТУРНОГО ГИСТЕРЕЗИСА И ВОЛН ПЕРЕКЛШЕНШ
В ГЕРМАНИЕВОМ ИНТЕРФЕРОМЕТРЕ
4.1. Выбор объекта и экспериментальная
методика
4.2. Температурный гистерезис и мультистабильность в германиевом интерферометре
4.3. Гистерезис и динамика развития оптического теплового пробоя в германиевом интерферометре
4.4. Волны температурно-оптических переключений
4.5. Спектры скоростей и ширина фронта одинарных волн
4.6. Выводы
ЗАКЛКНЕНИЕ
ЛИТЕРАТУРА

В последнее время в различных областях науки, в том числе в физике полупроводников, электронике и оптоэлектронике растет интерес к изучению автоволновых процессов, происходящих в активных распределенных средах. В данном случае под активными средами понимаются открытые неравновесные системы, обладающие автоколебательными или триггерными свойствами. Каждый элементарный объем такой среды поддерживается в состоянии, далеком от термодинамического равновесия, благодаря постоянной диссипации энергии, подводимой из внешнего распределенного по среде источника. Связи между соседними элементарными объемами среды осуществляются за счет процессов переноса, как правило диффузионного типа. В таких системах обнаружены разнообразные нелинейные волны, такие как волны переключения, уединенные волны типа нервного импульса, спиральные волны, а также различные статические пространственно-неоднородные структуры. По аналогии с автоколебаниями в сосредоточенных системах указанные явления получили название автоволновых. Автоволновые процессы являются самоподдерживающимися, их характеристики определяются только локальными свойствами среды и не зависят от начальных условий.
Автоволновые явления наблюдаются в биологических, химических и физических активных распределенных системах. В качестве их примеров можно назвать распространение возбуждений в нервных и мышечных тканях, волны горения и химических реакций, образование страт в плазме газового разряда и многие другие. Близкими примерами являются нелинейные волны и домены в полупроводниковых системах с Я- и 0- образными вольт-амперннми характеристиками. Несмотря на различие природы распределенных автоволновых систем, их динамическое поведение часто описывается в рамках сходных мате-

В случае 10С^)~ (плоская волна) имеем уравнение типа
КПП (1.2), рассмотренное в разделе 1.2 данного обзора. Источник У(6) имеет вид У3 , представленный на рис.1.3-6. Такая аналогия позволяет автору /129/ сделать вывод о возможности существования волны переключения между нижней и верхней ветвями ги-стерезисной кривой 1Т(10) , распространяющейся в поперечном направлении 2- с постоянной скоростью 2/ и неизменным профилем. Скорость И существенно зависит от интенсивности
10 и при некотором значении 20-2п обращается в нуль:
V = 0, что соответствует стационарному неоднородному решению - пограничному слою.
При возбуждении интерферометра ограниченным пучком (например, гауссовым), ширина которого меньше поперечного размера интерферометра, возможен гистерезис поперечного профиля разности населенностей и профиля интенсивности прошедшего света
Хт(?) . В пренебрежении малой шириной пограничного слоя (т.е. шириной фронта волны переключения при ~и = 0) профиль
описывается построением рис.1.11. Если максимальная по сечению пучка интенсивность 10уи«х -^п , то имеется единственное
решение, полностью отвечающее нижней ветви гистерезисной кривой 1ТС1о) . Левый край верхней ветви 1т(10) (штрих-пунктир
рис.1.11-6) не реализуется, т.к. для него 2! г. О и волна переключения переводит систему на нижнюю ветвь. При 2СШХУ 2 ^ решение также единственно, но оно состоит из центрального участка, отвечающего верхней ветви гистерезиса ( ), и периферийной области, определяемой нишей ветвью ( 1 п ), с
перескоком между ветвями при 20^2П . Гистерезис профиля
разности населенностей и профиля интенсивности прошедшего света имеет место в диапазоне 2П< 20>У1ак< , когда при фиксированном входном пучке имеется гладкий профиль I (рис.1.П-а),