Двухпучковое взаимодействие на фоторефрактивных решетках в планарных волноводах на кубических кристаллах

• Автор: Саликаев, Юрий Рафаэльевич
• Шифр специальности: 01.04.03
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1999
• Место защиты: Томск
• Количество страниц: 173 с. : ил.

Содержание
Введение
Глава 1. Фоторефрактивные эффекты в электрооптических кристаллах и оптических волноводах на их основе
1.1. Одноуровневая модель зонного переноса в ФРК
1.1.1. Зонная модель ФРК
1.1.2. Материальные уравнения
1.1.3. Приближения малых контрастов интерференционной картины
1.1.4. Фотогальванический механизм формирования фоторефрактивных
решеток
1.1.5. Диффузионный механизм формирования фоторефрактивных
решеток
1.1.6. Формирование фоторефрактивных.,решеток во внешних
£ я. !*»? *<. :
электрических полях
1.2. Механизмы изменения оптических свойств кристалла
1.3. Двухпучковое взаимодействие световых волн в ФРК
1.4. Распространение световых волн в оптических планарных волноводах
1.4.1. Способы создания планарных волноводов на основе ФРК
1.4.2. Волноводные моды в планарных волноводах со ступенчатым
профилем показателя преломления
1.4.3. Волноводные моды в планарных волноводах с параболическим
профилем
1.4.4. Волноводные моды в планарных волноводах с профилем 1 /сЬ2
1.5. Фоторефрактивные эффекты в планарных волноводах
Глава 2. Формирование поля пространственного заряда в планарных волноводах
2.1. Основные уравнения процесса формирования поля ПЗ в планарном
волноводе
2.2 Начальный участок записи
2.2.1. Граничные условия
2.2.2. Частный случай малых периодов решетки или малых диффузионных
длин
2.2.3. Формирование поля ПЗ в случае произвольных соотношений между
диффузионной длиной и масштабами пространственной
неоднородности
2.3 Стационарный режим формирования поля ПЗ
2.3.1. Частный случай слабых изменений средней концентрации электронов
в зоне проводимости
2.3 .2. Поле ПЗ в стационарном режиме в случае произвольных
соотношений между дебаевским радиусом экранирования и
масштабами пространственной неоднородности
2.4 Уравнения для волноводов с короткой диффузионной длиной и с отсутствием
насыщения ловушек
2.5 Численный анализ компонент поля ПЗ для волноводов с различными
профилями показателя преломления
2.5.1 Параметры профилей показателя преломления
2.5.2 Начальный участок записи
2.5.3 Стационарный режим формирования поля ПЗ
2.5.4 Волноводы с короткой диффузионной длиной и с отсутствием
насыщения ловушек
Выводы к главе
Глава 3. Формирование поля пространственного заряда в планарных волноводах в
присутствии внешнего поля
3.1. Основные уравнения для поля ПЗ в планарном волноводе в присутствии
внешнего поля

3.2. Приближения малых контрастов интерференционной картины
3 .3 . Стационарный режим формирования поля ПЗ
3.3.1. Постоянное поле
3.3.2. Переменное поле
3.4. Численный анализ процесса формирования поля ПЗ в волноводе
Выводы к главе
Глава 4. Двухпучковые взаимодействия в планарных волноводах
4.1. Уравнения связанных волн для взаимодействия волноводных мод
4.2 Константа двухпучковой связи для волноводов на кубических кристаллах
4.3 Эффективные электрооптические коэффициенты при различных ориентациях
подложки
4.3.1. Волноводы на срезе (110)
4.3.2. Волноводы на срезе (111)
4.2.3. Волноводы на срезе (100)
4.4 Параметры перекрытия для рассмотренных механизмов формирования поля

4.4.1. Диффузионный механизм формирования поля ПЗ
4.4.2. Формирование поля ПЗ во внешних постоянных электрических
полях
4.4.3. Формирование поля ПЗ во внешнем переменном электрическом поле
вдоль вектора решетки
4.5 Исследование двухпучкового усиления в волноводах на силленитах
4.5.1. Экспериментальное исследование двухпучкового усиления в
волноводе Bi12TiO20/Bi12GeO20 при диффузионном механизме записи
4.5.2. Динамика фоторефрактивного отклика в волноводе
Bi12TiO20/Bi12GeO20 при диффузионном механизме
записи
4.5 .3. Экспериментальное исследование двухпучкового усиления в
волноводе Bi,2TiO20/Bi12GeO20 при дрейфовом механизме записи во
внешнем знакопеременном поле
Выводы к главе
Заключение
Литература

Исследования волноводов, полученных из других фоторефрактивных материалов, носили эпизодический характер. Так, Eason и др. [39] исследовали кинетику записи и зависимость коэффициента усиления от пространственной частоты решетки, формируемой при " двухпучковом взаимодействии в полученном протонно бомбардировкой волноводе из ВаТЮз, в котором ими было достигнуто значение коэффициента двухпучкового усиления » 5 см'1.
Проблема приложения постоянного высоковольтного напряжения к волноводу обсуждалась в [54] применительно к эпитаксиальной структуре InP:FeGaAs/InP:Fe, в которой при двухпучковой схеме записи решетки было достигнуто значение коэффициента двухпучкового усиления да 5 см'1.
Работы, в которых с целью увеличения фоторефрактивной эффективности двухпучковых взаимодействий к волноводам было бы приложено знакопеременное поле, а именно такой метод представляется оптимальным исходя из аналогии с известными механизмами записи в объемных ФРК, автору неизвестны.
В вышеупомянутых экспериментальных работах результаты волноводных исследований по двухпучковым взаимодействиям интерпретировались с помощью подходов, выработанных в динамической голографии для неограниченных сред, которые не учитывают двумерного распределения наведенных в волноводе оптических неоднородностей.
Данные по оптическим и фотоэлектрическим свойствам волноводов на основе силленитов приведены в ряде работ [57-61, 85,86,118,122,123], в которых были реализованы различные технологические методы создания волноводов. Однако, насколько известно автору, взаимодействие света на фоторефрактивной нелинейности в таких волноводах не наблюдалось.
На основании анализа литературы можно сформулировать следующие задачи, подлежащие рассмотрению в настоящей работе.
1. Обобщение одноуровневой модели зонного переноса на случай двухпучкового взаимодействия волноводных мод в планарных волноводах на основе фоторефрактивных кристаллов.
2. Исследование особенностей формирования наведенных полей пространственного заряда волноводными модами в планарных волноводах, к которым приложено внешнее знакопеременное поле.
3. Теоретический анализ эффектов самодифракции волноводных мод в планарных волноводах на кубических кристаллах. Экспериментальное наблюдение и исследование