Механизм насыщения поглощения в монокристаллах селенида цинка

• Автор: Гапоненко, Сергей Васильевич
• Шифр специальности: 01.04.10
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1984
• Место защиты: Минск
• Количество страниц: 158 c. : ил

ГЛАВА I. НАСЫЩЕНИЕ ПОГЛОЩЕНИЯ В ПОЛУПРОВОДНИКАХ (обзор
литературы)
.§ I. Теория насыщения поглощения света в полупроводниках
§ 2. Экспериментальные исследования эффекта просветления
на частоте возбуждающего излучения
§ 3. Экспериментальные исследования деформации спектра
поглощения при интенсивном возбуждении
§ 4. Устройства нелинейной оптики на основе просветляющихся сред
Краткие выводы и постановка задачи
Глава II. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОСВЕТЛЕНИЯ НА
ЧАСТОТЕ ВОЗБУЖДАЮЩЕГО ИЗЛУЧЕНИЯ
§ 5. Экспериментальная установка и методика измерений
§ б. Эффект просветления в селениде цинка
§ 7. Фотолюминесценция селенида цинка при высоких
уровнях возбуждения
§ 8. Температурная зависимость просветления в селениде
цинка
§ 9. Насыщение поглощения в еелено-кадмиевых стеклах
Краткие выводы
Глава III. РАСЧЕТ ЗАВИСИМОСТИ ПОГЛОЩЕНИЯ ОТ ИНТЕНСИВНОСТИ
ИЗЛУЧЕНИЯ В ПОЛУПРОВОДНИКАХ С УЧЕТОМ РЕКОМБИНАЦИИ
ЧЕРЕЗ ЛОВУШКИ
§ 10. Полупроводник с ловушками одного типа
§ II. Полупроводник с ловушками двух типов

§ 12. Температурная зависимость просветления в при
месном полупроводнике
§ 13. Сопоставление теоретических и экспериментальных
результатов
Краткие выводы
Глава IV. ИССЛЕДОВАНИЕ НЕЛИНЕЙНОГО ПОГЛОЩЕНИЯ С ИСПОЛЬЗО -ВАНИЕМ ДВУХ СВЕТОВЫХ ПОТОКОВ - ВОЗБУЖДАЮЩЕГО И
ЗОНДЙРУЮЩГО
§ 14. Деформация спектра поглощения селенида цинка под
действием лазерного излучения
§ 15. Корреляция спектров возбуждения полосы просвет -ления и самоактивированной фотолюминесценции в
селениде цинка
§ 16. Влияние лазерного излучения на спектр поглощения
селено-кадмиевых стекол
§ 17. Управление несколькими световыми потоками различных
частот
Краткие выводы
ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ
ЛИТЕРАТУРА

Актуальность темы. Насыщение поглощения с ростом интенсивности света - фундаментальное свойство вещества. Впервые на возможность уменьшения коэффициента поглощения при высоких-'уровнях возбуждения указал С.И.Вавилов в 1928 году, однако в течение нескольких десятилетий экспериментальное исследование этого явления сдерживалось отсутствием источников мощного излучения. Появление в 1960 г. оптических квантовых генераторов стимулировало интенсивные исследования просветления в различных средах. Такие исследования, помимо чисто научной ценности, представляют также и практический интерес, так как, во-первых, просветляющиеся оптические фильтры широко используются для модуляции добротности резонаторов твердотельных лазеров, во-вторых, явление просветления необходимо учитывать при анализе процессов, протекающих в активных элементах квантовых генераторов.
Б 1969-1972 гг. было теоретически показано, что резонатор, заполненный просветляющимся веществом, может работать как бистабильный оптический элемент или оптический транзистор. Создание подобных устройств является важным шагом на пути к построению оптических систем обработки информации, аналогичных современным ЭВМ, но отличающихся от них более высоким быстродействием. Предсказание бистабильного режима для резонатора, заполненного насыщающимся поглотителем, стимулировало экспериментальные исследования в этом направлении, однако для большинства известных просветляющихся сред получение бистабильного режима оказалось невозможным из-за высокого остаточного поглощения. Отсутствие среди известных жидких и твердотельных просветляющихся материалов веществ, пригодных для создания оптических аналогов элементов ЭВМ, обуславливает актуальность дальнейших экспериментальных исследований в этом на-

сС- толщина образца. Все исследованные кристаллы по положению края поглощения можно условно разделить на три группы (кривые 1-3 на рис.20). В образцах первой и второй групп при температуре 77К зарегистрировано значительное уменьшение коэффициента поглощения под действием мощного излучения. На рис.20 показаны спектры просветления образцов первой и второй групп - кривые I ж 2' соответственно. Величина дБ равна изменению оптической плотности образцов под действием мощного излучения, т.е.
&D() = DS(X)-D0(X) , (6.2)
где Во- оптическая плотность при слабых световых потоках,
Пд - оптическая плотность при максимальном значении 3 Ос сс 50 МВт/см^, Б = - %т. В образцах третьей группы при температуре 77К зависимости оптического пропускания от плотности потока излучения не обнаружено. При комнатной температуре в этих образцах зарегистрировано уменьшение пропускания с ростом интенсивности излучения в спектральном диапазоне 469-475 нм (рис.21а). На длине волны = 470 нм пропускание образца толщиной 1,6 мм уменьшается в 4 раза. В отличие от образцов пер -вой и второй групп в образцах третьей группы край поглощения описывается правилом Урбаха: график зависимости пред -
ставляет отрезок прямой (рис.216). Затемнение в образцах третьей группы, по-видимому, связано с резонансным двухфотонным или двухступенчатым поглощением, так как увеличение J3(S) наблю -дается в области сильного однофотонного поглощения (рис.21а).
В дальнейшем исследовались только просветляющиеся образцы Zn.Se.
Измерения спектров просветления для образцов различной толщины показали, что положение длинноволнового края в спект -рах просветления и значение зависят от толщины об -
разца: с увеличением толщины спектральная область просветления