Квадратичная оптическая нелинейность и структура стекол, наноструктурированных сегнетоэлектрическими кристаллами

• Автор: Лотарев, Сергей Викторович
• Шифр специальности: 05.17.11
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2006
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 171 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
Введение

1. Обзор литературы.

1.1. Колебательная спектроскопия как метод изучения структурных превращений в стеклах

1.1.1. Методы колебательной спектроскопии в применении

к исследованию стекол

1.1.2. Низкочастотные колебательные спектры и средний порядок

в стеклах

1.1.3. Колебательные спектры и фазовое разделение стекол.

1.1.4. Фазовое разделение в литиевогерманатных стеклах

1.2. Стекла с квадратичной оптической нелинейностью.

ф 1.2.1. Нелинейнооптические свойства стекол.
1.2.2. Оптический полинг. Фотоиндуцированная квадратичная нелинейность.
1.2.3. Тепловой полинг
1.2.4. Ориентированная кристаллизация и объемное наноструктурирование
I стекол нецентросимметричными фазами.
1.3. Стекла вблизи состава КТЮР как среда для инициирования квадратичной оптической нелинейности.
1.4. Стекла, кристаллизующиеся с выделением стилвеллитоподобного ЬаВСс.
1.5. Выводы из обзора литературы.
2. Методическая часть.
2.1. Варка и термообработка стекол, приготовление образцов.
в 2.1.1. Стекло Ы 7Се.
2.1.2. Калиевотитанофосфатные стекла
2.1.3. Стекло состава Ьа3 В3 2Се
2.2. Тепловой полинг
2.3. Методы исследования структуры стекол.
2.3.1 Дифференциальнотермический анализ
2.3.2. Рентгенофазовый анализ.
2.3.3. Малоугловое рассеяние синхротронного излучения.
2.3.4. ИК диэлектрическая спектроскопия.
2.3.5. Спектроскопия КР.
2.4. Методы измерения квадратичной восприимчивости
2.4.1. Метод Куртца.
2.4.2. Метод полос Мейкера
3.4.1. Измерения ГВГ в акварце методом полос Мейкера.
Сравнение различных лазеров.
ф 3. Результаты экспериментов и их обсуждение
3.1. Структурное подобие стекол и кристаллов близких составов поданным колебательной спектроскопии
3.2. Фазовое разделение стекла Ь7Се по данным спектроскопии КР
3.2.1. Колебательные спектры и структура однородного
закаленного стекла.
3.2.2. Влияние процессов фазового разделения на спектры КР
стекла Ь7Се
3.2.3. Тепловой полинг и ГВГ образцов стекла Ь 7Се
3.3. Колебательные спектры и структура калиевотитанофосфатных стекол
3.3.1. Рентгенограммы, МУРСИ и МУ .
ф 3.3.2. Широкодиапазонные ИК спектры
3.3.3. Спектры КР
3.3.4. Нелинейнооптический анализ методом ГВГ.
3.4. Тепловой полинг и инициирование квадратичной оптической нелинейности в лантаноборогерманатном стекле.
3.4.2. Тепловой полинг однородного стекла Ьаз Вз 2Се.
3.4.3. Тепловой полинг стекла Ьаз Вз е с предварительной термообработкой
Основные выводы работы.
Список литературы


Названные методы дают примерно одинаковый результат и наиболее эффективны при совместном использовании, дополняя друг друга []. Методы количественного анализа и модели формирования ИК спектров и спектров КР в применении к стеклам на нынешнем этапе развития рассматриваются в работах Ефимова [-]. В этих работах также предлагается несколько примеров применения этих методов к конкретным стеклам, и исследуются влияние изменения химического состава стекол на параметры колебательных спектров. Далее подробнее рассматриваются связь колебательных спектров стекол с особенностями среднего порядка их структуры и с процессами структурных превращений в стеклах, важная для настоящей работы. В концепции стеклообразного состояния Захариасена структура стекла представлялась непрерывной неупорядоченной сеткой. В настоящее время эта модель принимается с существенными уточнениями. Общепризнанным считается наличие среднего порядка в стеклах на длинах —5- А [, ]. Средний порядок сложен для однозначной интерпретации и может определяться различными факторами для разных стекол. Для описания выдвигались различные концепции, например, модель полиморфно-кристаллоидного строения стекла []. Во всяком случае, установлено, что неоднородность стекла в нанометровом масштабе может возникать за счет флуктуаций плотности, степени упорядоченности, и химического состава - для большого количества стекол, например, для щелочно-силикатных [] выявлено нестатистическое распределение катионов в структуре стекла. Наличие среднего порядка в стеклах хорошо прослеживается по данным дифракционных и спектроскопических методов. Для всех стекол характерной особенностью является наличие повышенной плотности низкочастотных колебательных состояний, проявляющейся в виде характерного широкого пика на спектрах КР с максимумом в области - см'1 с относительно крутым низкочастотным склоном и длинным пологим высокочастотным. В литературе этот максимум получил наименование «бозонный пик». Его ширина, интенсивность, положение и в несколько меньших пределах форма зависят от состава стекла. Большинство исследователей связывают бозонный пик с колебаниями нанокластеров []. Иногда для данного исследуемого стекла удается конкретизировать природу колебаний дающих вклад в хотя иногда предлагаются и другие интерпретации, например, в работе [] численным моделированием было определено, что в области бозонного пика на спектрах КР стекол АЭхБ^х находится ряд торсионных резонансов нанокластеров размером порядка удвоенного межатомного расстояния. ТІО2, склонных к фазовому разделению, в работе [, ] было установлено, что бозонный пик состоит из двух перекрывающихся пиков, частота, ширина, и форма которых существенно зависит от термообработки. Эти полосы были интерпретированы как сфероидальная и торсионная моды упругих колебаний областей химической неоднородности, обогащенных ТІО2. Денисов и Зубович [] показали, что бозонный пик хорошо аппроксимируется логарифмически нормальным распределением, и что такое распределение соответствует колебаниям кластерных структур на мягких шарнирных связях, что было рассчитано на примере слоистой структуры. Авторы [] сделали заключение, что логарифмически нормальное распределение физических параметров на низких частотах - следствие сильной разупорядоченности структуры стекла и является общей закономерностью стеклообразного состояния. Соколов и др. КР и первого острого дифракционного пика на кривой рассеяния рентгеновских лучей или нейтронов, находятся в хорошем соответствии. Часто в литературе для обозначения описанного нанонеоднородного строения стекол применяется термин «наноструктура» []. Необходимо подчеркнуть, что далее в настоящей работе обозначение «наноструктура», «наноструктурированнос стекло» будет применяться не к нанонеоднородностям флуктуационного типа, присущим всем стеклам, а к нанонеоднородностям заметно различающимся по составу или структуре, и возникающим на начальных стадиях ликвации или кристаллизации. В отличие от флуктуаций, такие неоднородности имеют границы раздела фаз.