Оптическая нелинейность оксидных стекол, инициированная методами наноструктурирования и горячей экструзии

• Автор: Голубев, Никита Владиславович
• Шифр специальности: 05.17.11
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2007
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 112 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ.

1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ.

1.1. Нелинейнооптические свойства диэлектриков.

1.2. Методы инициирования нелинейнооптической активности

в стеклах

7.2.7. Ориентированная кристаллизация и объемное

наноструктурирование стекол нецентросимметричными фазами

7.2.2. Тепловой полинг

1.3. Горячая экструзия и анизотропные свойства стекол.

7.3.7. Возникновение анизотропии под воздействием давления

7.3.2. Общие замечания об экструзии.
7.3.3. Влияние экструзии на свойства стекол.
1.4. Заключение.
2. МЕТОДИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ.
2.1. Варка и термообработка стекол, приготовление образцов
2.2. Горячая экструзия
2.3. Тепловой полинг
2.4. Методы исследования структуры стекол.
2.4.7 Дифференциальнотермический анализ
2.4.2 Рентгенофазовый инализ
2.4.3. Измерение двойного лучепреломления.
2.4.4. Малоугловое рассеяние нейтронов и синхротронного излучения
2.4.5. Электронная микроскопия
2.4.6. Спектры пропускания в видимом диапазоне излучения
2.4.7. Спектроскопия комбинационного рассеяния
2.4.8. Тестирование квадратичной оптической нелинейности методом генерации второй оптической гармоники
3. РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ.
3.1. Инициирование квадратичной оптической нелинейности наноструктурированием стекол систем ЫХЬ5 и и7л1ЧЬ58Ю2.
3.1.1. Кристаллизационное поведение литиевопиобиевосиликатных стекол
3.1.2. Влияние оксида цинка на кристаллизацию
литиевониобиевосиликатного стекла
3.1.3. Анализ взаимосвязи между квадратичной оптической нелинейностью и нанонеоднородным строением стекол систем
и2от2ою2 и и2о2пОт2ою2
3.2. Тепловой полинг экструдированною стекла ЬазВз2Се и усиление квадратичной оптической нелинейности
3.2.1. Принципиальная схема экструзионной установки
3.2.2. Роль выравнивания температуры по оси экструзии в получении однородных экструдированных стекол
3.2.3. Полинг исходного и экструдированного лантаноборогерминатного стекол
3.3. Нелинейнооптические свойства стекол системы 1л1УЬ5Се.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ


Анализ взаимосвязи между эффективностью генерации второй гармоники (ГВГ) и нанонсоднородным строением стекол систем 1л-МЬ5-Х и 1л-2п0-КЬ5-8Ю2 свидетельствует о том, что рентгеноаморфные нанонеоднородности в этих стеклах могут обладать полярной кристаллоподобной структурой. Показано, что КВОН локализуется в прозрачных стеклах системы ЫгО-К^Оз-ОсОг как в объеме стекла, за счет аморфного наноструктурирования, так и в поверхностном слое, вследствие образования текстуры кристаллов 1лКЬ. Впервые продемонстрировано существенное усиление эффективности ГВГ в поляризованных стеклах системы Га3-В3-0е за счет их предварительной экструзии. Установлено, что КВОН стекол можно плавно управлять путем формирования нанонеоднородной структуры при сохранении оптической прозрачности. Получены литиевониобиевогерманатные стекла, характеризующиеся четкой интерференционной картиной полос Мейкера, которые перспективны в качестве планарных волноводов, а также литиевониобиевогерманатные стекла со сформированными на их поверхности прозрачными текстурами 1лМЬ толщиной до мкм и величиной ГВГ до (0 (а-8Ю2) для использования в электрооитических модуляторах на эффекте Поксльса. Создана установка горячей экструзии стекол, работающая при температурах до 0СС с максимальной нагрузкой до Юти позволяющая минимизировать температурный градиент в зоне фильерного узла до 0,5°С. Разработаны режимы получения экструдированных образцов заданной формы для стекол различных систем. Изменение оптических параметров среды и, как следствие, характеристик распространяющегося в ней электромагнитного излучения возможно за счет внешнего воздействия: электрического, магнитного и др. Если внешнее воздействие электрическое, соответствующий эффект называют электрооптическим (ЭО); при воздействии на среду механических напряжений, вызывающих деформацию, возникают упругооптические эффекты, а вследствие изменения магнитного поля или температуры происходят соответственно магнито- и термооптические явления. Изменение оптических свойств вещества в зависимости от напряженности внешнего поля обуславливает проявление им НЛО явлений. Согласно современным представлениям [1], поляризация среды является источником светового поля. Физическая картина взаимодействия электромагнитного излучения и вещества представляется следующим образом. Падающая на среду электромагнитная волна усиливает колебания электронов в атомах. Отдавая им свою энергию, электромагнитная волна поглощается, однако колеблющиеся заряды сами становятся источниками вторичных волн. Световое поле в среде формируется в результате интерференции падающего излучения и вторичных световых волн. Поляризация среды, в свою очередь, возникает под действием падающей световой волны или электрического поля. Результаты взаимодействия между падающим электромагнитным излучением и индуцированным им в диэлектрике световым полем называют сугубо оптическими эффектами (all-optical effects). P,+P,„=zE, +Z0)E? Коэффициенты ут) при членах разложения зависят от свойств среды и называются оптическими восприимчивостями соответствующего порядка. Уравнение (1) описывает нелинейную изотропную среду (в которой поляризация ориентирована параллельно нолю) с безынерционным локальным откликом на световое поле. Строго говоря, если речь идет о нелинейном отклике среды на сильное световое поле, то в разложении поляризации (1) войдет не только электрическое, но и магнитное поле. При значениях поля ? Р = ХЕ1 (2). В основе соотношения (2) лежат предположения о безынерционности (поляризация точно повторяет временное поведение поля ? Р в некоторой точке пространства определяются значением поля в той же самой точке), линейности (уравнение (2) линейно) и изотропии (восприимчивость описывается скалярной величиной) отклика среды. В случае, когда значение поля ? Р является нелинейной функцией напряженности светового поля ? С математической точки зрения именно это обстоятельство является причиной нарушения принципа суперпозиции для световых волн в нелинейной среде. Из уравнения (1) непосредственно вытекает возможность генерации оптических гармоник и других НЛО эффектов. Относительная величина нелинейных слагаемых в уравнении (1) возрастает с увеличением напряженности светового поля, т.