Процессы переноса энергии возбуждения в активированных стеклообразных полупроводниках

• Автор: Маньшина, Алина Анвяровна
• Шифр специальности: 01.04.21
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2002
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 114 с.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1. ОПТИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ИОНОВ ЭРБИЯ В КОНДЕНСИРОВАННЫХ СРЕДАХ.
1.1 Механизмы антистоксовой люминесценции.
1.2 Редкоземельные ионы. Эрбий - Ег3+.
1.3 Оптические матрицы для легирования РЗИ.
1.4 Перспективные направления исследований.
Новые оптические материалы.
1.5 Излучательные и без ызлудательные процессы.
1.6 Выбор основы с оптимальными характеристиками.
1.7 Свойства халькогенидных стекол.
1.8 Объект исследования.
Заключение к главе 1.
ГЛАВА 2. ИССЛЕДОВАНИЕ ОПТИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК ХАЛЬКОГЕНИДНОЙ СИСТЕМЫ Оа283 - Ос82- Ег283.
2.1 Спектроскопия поглощения в средней ИК области.
Примесное поглощение.
2.2 Спектроскопия поглощения в видимой и ближней ИК области
2.3 Описание многофункционального спектрально-люминесцентного
комплекса. 3
2.4 Спектры поглощения ХГС.
2.5 Зависимость оптической ширины запрещенной зоны исследуемой
халькогенидной системы от режима синтеза и химического состава.
2.6 Расчет основных спектроскопических характеристик
халькогенидной системы 0.150а283 - 0.85Ое82:Ег3Ч
2.7 Сравнительный анализ параметров интенсивности Джадда-Офельта.
2.8 Влияние локального окружения ионов Ег3+.
2.9 Гиперчувствительные переходы.
Заключение к главе 2.
ГЛАВА 3. ЛЮМИНЕСЦЕНТНАЯ СПЕКТРОСКОПИЯ ХАЛЬКОГЕНИДНОЙ СИСТЕМЫ Оа-Ое-8:Ег3+.
3.1 Описание спектрально-люминесцентного комплекса для люминесцентной спектроскопии.
3.2 Спектры антистоксовой люминесценции халькогенидной системы Ga-Ge-S:Er3+ при возбуждении 1550 нм.
3.3 Спектры антистоксовой люминесценции халькогенидной системы Ga-Ge-S:Er3+npH возбуждении 812 нм.
3.4 Влияние режима синтеза ХГС на люминесцентные свойства системы.
3.5 Зависимость интенсивности ACJI халькогенидной системы 0.15Ga2S3 -0.85GeS2:Er3+ от концентрации ионов эрбия.
Заключение к главе 3.
ГЛАВА 4. СПЕКТРОСКОПИЯ С ВРЕМЕННЫМ РАЗРЕШЕНИЕМ.
4.1 Кинетика люминесценции.
4.2 Схема установки для люминесцентной спектроскопии с временным разрешением.
4.3 Исследование времени жизни уровней ионов эрбия при возбуждении излучением с длиной волны 532 нм и 1550 нм.
4.4 Кинетика безызлучательных процессов (теоретическое представление).
4.5 Кинетика затухания люминесценции. Анализ экспериментальных результатов.
4.6 Вероятность процесса многофононной релаксации в халькогенидной системе 0.15Ga2S3-0.85GeS2.
4.7 Пространственное распределение ионов эрбия в халькогенидной системе 0.15Ga2S3-0.85GeS2:Er3+.
Заключение к главе 4.
ГЛАВА 5. ИССЛЕДОВАНИЕ ПОЛУПРОВОДНИКОВЫХ СВОЙСТВ
ХАЛЬКОГЕНИДНЫХ СТЕКОЛ, АКТИВИРОВАННЫХ ИОНАМИ ЭРБИЯ.
5.1 Описание экспериментальной установки и методики измерения проводимости.
5.2 Экспериментальные результаты и их обсуждение.
Заключение к главе 5.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
ВВЕДЕНИЕ.
Актуальность темы.
Результаты большого количества фундаментальных исследований в области оптики и лазерной физики лежат в основе стремительного развития высоких информационных технологий и оптических коммуникационных систем. В настоящее время актуальность научных исследований в указанных областях знаний в значительной мере определяется возможностью их практического использования при разработке новых поколений волоконно-оптических линий связи. Созданные к настоящему времени национальные оптоволоконные сети и проложенные трансокеанские волоконно-оптические линии связи нуждаются в дальнейшем совершенствовании для обеспечения необходимых скоростей передачи информации, повышения эффективности и снижения стоимости таких волоконно-оптических систем. Проблема повышения предельных скоростей передачи информации может быть решена разработкой и применением принципиально новых оптических материалов и совершенствованием технологии производства. Кроме того, весьма перспективной является и концептуальная перестройка архитектуры волоконно-оптических сетей, состоящая в совмещении оптическим волокном функций генератора сигнала, передающей среды, усилителя, модулятора и преобразователя. Внедрение устройств интегральной оптики (пассивных мультиплексоров, планарных усилителей и т.д.) в элементную базу телекоммуникационных сетей позволяет значительно уменьшить размеры и обеспечить высокую эффективность соединения различных элементов -составляющих волоконно-оптических систем. Все больший интерес проявляется к разработке и использованию активных устройств интегральной оптики, например, планарных усилителей - на основе различных оптических материалов, активированных ионами редкоземельных элементов.
Важнейшей задачей остается разработка оптических коммутаторов, что подразумевает использование материалов с высокой оптической нелинейностью. Большую роль в современных оптических системах играют полупроводниковые излучающие и детектирующие устройства, что ставит проблему их оптического согласования с оптоволоконными элементами. К этому и без того обширному списку требований к новым материалам волоконной и интегральной оптики следует добавить высокую технологичность

ГЛАВА 2. ИССЛЕДОВАНИЕ ОПТИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК ХАЛЬКОГЕНИДНОЙ СИСТЕМЫ Са283 - Се82- Ег^з.
Для исследования оптических характеристик указанной халькогенидной системы была разработана комплексная экспериментальная методика, включающая спектроскопию поглощения, люминесцентную спектроскопию и спектроскопию с временным разрешением. Использование подобного комплексного подхода позволило на основе анализа экспериментальных результатов, полученных различными методами, сформировать наиболее полное представление о процессах, происходящих в изучаемой халькогенидной системе и о её структурных особенностях.
2.1 Спектроскопия поглощения в средней ИК области. Примесное
поглощение.
При создании оптических материалов особое внимание приходится уделять контролю концентрации примесей, приводящих к дополнительным потерям в определенных спектральных диапазонах. Для материалов, активированных ионами редкоземельных элементов, существенный вклад в тушение люминесценции РЗИ могут вносить колебательные переходы таких примесей как ОН, Н20, Н28, ЭН и других групп, вызывающих поглощение в среднем ИК диапазоне. Рассмотрим механизм такого влияния.
В главе 1 было показано, что процессы безызлучательного переноса энергии (кросс-релаксация) оказывают значительное влияние на люминесцентные свойства активированной оптической среды и что это влияние может быть двояким. С одной стороны, процессы безызлучательного переноса энергии между РЗИ приводят к эффективному заселению высоколежащих уровней взаимодействующих ионов, например, по механизму последовательной сенсибилизации (глава 1, п. 1.1). С другой стороны, процессы безызлучательного переноса энергии являются причиной концентрационного тушения люминесценции, а также тушения люминесценции на примесных центрах, что приводит к уменьшению квантового выхода люминесценции. Энергия возбуждения переходит в энергию колебаний примесей за счет миграции энергии от возбужденного состояния РЗИ обертонам полос поглощения тушащих примесей. Отрицательное влияние процессов безызлучательного переноса энергии можно уменьшить при использовании оптических матриц с