Исследование акустоэлектронного взаимодействия в фоторефрактивных кристаллах и разработка физических принципов обработки сигналов на его основе

• Автор: Батанова, Наталья Леонидовна
• Шифр специальности: 05.12.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1998
• Место защиты: Казань
• Количество страниц: 119 с.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
I. АКУСТОЭЛЕКТРОННЫЕ И ФОТОИНДУЦИРОВАННЫЕ ПРОЦЕССЫ В НИОБАТЕ ЛИТИЯ
1.1. Основы акустоэлектроники
1.2. Фотоиндуцированные эффекты в ниобате лития
1.3. Экспериментальные методики
1.4. Возникновение доменов при оптическом облучении монокристаллов ниобата лития
Выводы
II. ЭЛЕКТРИЧЕСКИ И АКУСТИЧЕСКИ ИНДУЦИРОВАННЫЕ ДОМЕННЫЕ СТРУКТУРЫ
2.1. Электрически индуцированные домены
2.2. Акустически индуцированные домены
2.3. Модель акустоиндуцированных доменов
Выводы
III. АКУСТИЧЕСКИЕ НЕЛИНЕЙНЫЕ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ
В НИОБАТЕ ЛИТИЯ
3.1. Генерация ПАВ на структуре периодических доменов с помощью переменного электрического поля
3.2. Акустические нелинейные эффекты
3.3. Отражение и преломление акустических волн на периодической доменной структуре
3.4. Лазерная генерация акустических колебаний
Выводы
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ЛИТЕРАТУРА

Введение
Разработка новых способов преобразования, обработки и записи радиосигналов в наши дни представляется одной из наиболее важных проблем радиоэлектроники. Высокие, а иногда и противоречивые требования (быстродействие, высокая чувствительность, частотная перестройка и избирательность), предъявляемая к подобным устройствам, могут быть удовлетворены только с использованием разнообразных физических явлений. Поэтому на смену чисто радиотехническим способам приема и обработки сигналов начинают приходить новые способы, основанные на оптическом или акустическом преобразовании радиосигналов [1]. Немаловажную роль в этих процессах играют среды, в которых осуществляется преобразование электромагнитных полей.
Дальнейшее развитие квантовой электроники, оптоэлектроники и акустоэлектроники во многом определяется качеством и разнообразием кристаллов, используемых для генерации когерентного оптического и акустического излучений, его детектирования и частотного преобразования. Не менее важную роль кристаллы играют в устройствах управления лазерными пучками: модуляция, отклонение, прерывание. Особое значение приобретают кристаллы, используемые для записи и преобразования информации в оптической или акустической форме. К сожалению, природа не предоставила нам универсальных кристаллов,
способных выполнять все описанные выше функции. Каждый кристалл может быть применён в достаточно ограниченной области электроники. По функциональным применениям можно объединить кристаллы, используемые в оптоэлектронике (электрооптические и акустооптические устройства) и акустоэлектронике (устройства для генерации, преобразования и записи радиосигналов с помощью поверхностных акустических волн). Совокупностью таких свойств, необходимых для выполнения поставленных выше целей, обладает семейство кристаллов, кристаллическая решетка которых не имеет центра симметрии
(асимметричные кристаллы). Из нескольких тысяч соединений, принадлежащих к асимметричным кристаллам, примерно 60% обладают пьезоэлектрическими свойствами, а» 15% - сегнетоэлектрическими
свойствами. Среди этих кристаллов имеется класс кислородно-
октаэдрических сегнетоэлектриков, ряд представителей которого (1л№)Оз, 1лТа03, КТЮРО4, ВаТЮз и некоторые другие) вполне удовлетворяет поставленным требованиям по высоким значениям электрооптических, нелинейных оптических и пьезоэлектрических коэффициентов
настоящее время эти кристаллы успешно синтезированы и освоен их промышленный выпуск [2-6].
Наиболее яркими представителями этой группы кристаллов является метаниобат лития, впервые синтезированный в 1965 году. За более чем 30 летнюю историю его исследования и применения, монокристаллы 1л№>Оз

состоянием парамагнитных ионов, контроль фотоиндуцированных изменений показателя преломления и, наконец, определение инвертированной поляризации.
Наличие примесных парамагнитных ионов и их концентрация определялась методом ЭПР, путем сравнения полученных спектров с уже известными спектрами. Концентрация ионов железа определялась путем сравнения с известной концентрацией в эталонном образце с использованием модифицированного спектрометра ЭНН-1306. С целью более точного измерения концентрации ионов железа все образцы предварительно подвергались отжигу в окислительном режиме в течение 3-х часов при температуре 900°С в атмосфере кислорода. Для исследования разнообразных термоиндуцированных эффектов проводился отжиг образцов в восстановительном режиме, для этого образцы помещались в кварцевую трубку, заполненную газообразным гелием. Температура отжига варьировалась от 450 до 600°С, что связано с рядом ранее обнаруженных особенностей восстановительного отжига [16, 20, 23]. Термический индуцированный переход ионов Ре3+ —> Те2+ начинался с 450°С и скорость его возрастала с температурой. Так в результате часового отжига при 600°С достигается почти полный переход ионов железа в двухвалентное состояние. При температуре отжига выше 550°С начинается процесс образования кислородных вакансий и в то же время при 900°С не происходит структурная перестройка кристалла, вызванная потерей ионов лития.
Отжиг кристаллов, оптические и ЭПР измерения выполнялись в лаборатории резонансных явлений КФТИ РАН под руководством С. А. Мигачева.
Для определения фотоиндуцированных изменений показателя преломления 8п использовался компенсационный метод [1], в котором применяются два оптических пучка (рис. 1.7). С помощью одного из них в