Фоторефрактивное рассеяние света в кристаллах ниобата лития

• Автор: Сюй, Александр Вячеславович
• Шифр специальности: 01.04.05
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2000
• Место защиты: Хабаровск
• Количество страниц: 110 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1. ФОТОРЕФРАКЦИЯ, ФОТОРЕФРАКТИВНОЕ РАССЕЯНИЕ СВЕТА ТЕНЕВОЙ МЕТОД
1.1. Фотовольтаический эффект
1.2. Фоторефрактивный эффект
1.3. Фоторефрактивное рассеяние света (ФРРС)
1.4. Теневой метод
ГЛАВА 2. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ ПО ФОТОВОЛЬТАИЧЕСКОМУ ЭФФЕКТУ
2.1. Фотовольтаический эффект в нелегированных кристаллах ШЬОз
2.2. Фотовольтаический эффект в легированных кристаллах
ШЬОз
ГЛАВА 3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ МЕТОДЫ НАБЛЮДЕНИЯ ФОТОРЕФРАКЦИИ
3.1. Методы диагностики кристаллов
3.2. Экспериментальная установка по наблюдению за изменениями показателя преломления
3.3. Коноскопические картины в широкоапертурных пучках с малой расходимостью
3.4. Влияние тепловых и электрических полей на коноскопические фигуры в одноосных кристаллах
ГЛАВА 4. ФОТОРЕФРАКТИВНОЕ РАССЕЯНИЕ СВЕТА С ЛАЗЕРНОЙ
НАКАЧКОЙ (ФРРС)
4.1. Зависимость ФРРС от поляризации падающего излучения
относительно полярной оси кристалла
4.2. Влияние внутренних и внешних электрических полей на ФРРС
4.3. Перекачка энергии при ФРРС с однопучковой и двухпучковой
накачкой
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

Введение
Интенсивное развитие лазерной техники позволило реализовать многочисленные эксперименты в области нелинейной оптики. Практически любой эффект нелинейной оптики можно применить в информационных технологиях: запись, хранение, оптическая обработка и передача информации [1, 2,118].
В настоящее время сегнетоэлектрические среды нашли широкое применение в науке и технике. Значительное внимание уделяется исследованию сегне-тоэлектрических, фоторефрактивных (то есть способных изменять показатель преломления под действием света) сред и особенностям взаимодействия электромагнитного излучения с этими средами при различных внешних условиях. Фоторефрактивные среды являются наиболее перспективными для создания на их основе новых элементов информационной техники [88, 118].
При взаимодействии электромагнитного излучения и фоторефрактивных сред в последних реализуются одновременно несколько оптических эффектов, которые между собой взаимосвязаны. Под действием оптического излучения происходит заброс электрона в зону проводимости (фотопроводимость). Электроны из-за отсутствия центра симметрии среды перемещаются в направлении полярной оси кристалла, а затем закрепляются на особых уровнях. Таким образом возникают огромные электрические поля (фотовольтаический эффект) [13, 17, 88]. Под действием возникшего электрического поля в образце изменяется показатель преломления Дп (фоторефрактивный эффект) [9, 12, 57], вследствие чего луч света, проходящий через область с измененным показателем преломления Дп, изменяет свою траекторию - отклоняется, рассеивается (фоторефрак-тивное рассеяние света) [55-78].
Одним из наиболее эффективных фоторефрактивных кристаллов является кристалл ниобата лития. Этот кристалл обладает уникальным сочетанием оптических, электрооптических, пьезоэлектрических, пироэлектрических, фото-вольтаических свойств [1, 2, 88], что предопределило его широкое применение

_>Р _>р .р 8
фазового синхронизма имеют вид: 2К0=К1С+К.2е, К0 + Ке =Кте + К2е,
->Р _>Р _>* >5 н>Р ->Р _>5 _р р
К10 + К20 —Ке+1Со, Ко + Ке —К10 + К20, К 1е + К2е =Ке+Ко (индексы риз
означают накачку и рассеяние соответственно). В данном виде рассеяния двухпучковая запись голографических решеток сочетается с четырехволновым параметрическим взаимодействием.
Следует отметить, что характеристики ФРРС в ниобате лития зависят от геометрии освещения, профиля светового пучка, степени легирования, степени когерентности возбуждающего света [112]. В указанной работе был, в частности, обнаружен режим "просветления" кристалла, представляющий собой увеличение нерассеянной мощности накачки. Этот режим реализуется в легированных кристаллах 1л1МЬОз при выполнении условия, накладываемого на поперечные размеры пучка накачки I0 <1. < (',. Режим просветления обусловлен уменьшением интенсивности фоторефрактивного рассеяния света после достижения максимума, что связано с возможностью лишь нестационарного энергообмена. По мнению авторов [112] при £>(г существенное рассеяние обеспечивается тем, что в приповерхностной области реализуется стационарное условие ]р]1 = сгЕ + К рЬ1 в связи с закорачиванием приповерхностного поля по поверхности (либо специально созданным, либо реализуемым при поверхностных пробоях); следовательно, в приповерхностной области имеет место нестационарный режим энергообмена. При I <£0 рассеяние имеет не голографический механизм, а обусловлено расплыванием пучка на фотоиндуцированной линзе с Дп, растущим по мере роста поперечного градиента интенсивности накачки.
Примечательно то, что при использовании в качестве накачки широких лазерных пучков с небольшой плотностью мощности, пробои обычно не возникают. В этих условиях существование верхнего предела £1 становится непонятным. Этот вопрос требует дальнейшего изучения.