Векторные взаимодействия световых волн при фотоиндуцированном рассеянии света в кристаллах ниобата лития

• Автор: Максименко, Виталий Александрович
• Шифр специальности: 01.04.05
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2010
• Место защиты: Хабаровск
• Количество страниц: 237 с. : 35 ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
Введение
Глава 1. Взаимодействие когерентного излучения со светочувствительными средами
1.1. Фотовольтаический эффект в сегнетоэлектрических кристаллах
1.2. Фоторефрактивный эффект в сегнетоэлекгриках
1.3. Процессы переноса заряда в сегнетоэлектрических кристаллах
1.4. Пространственные оптические солитоны в фоторефракзивных средах
1.5. Голографическая запись в фоторефрактивных кристаллах
1.6. Природа фотоиндуцированного рассеяния света в сегнетоэлектрических кристаллах
1.7. Микро- и наноразмерные периодические структуры в нелинейнооптических материалах
Глава 2. Фотовольтаический эффект и оптически наведенные дефекты в кристаллах ниобата лития
2.1. Оптически наведенные дефекты в легированных кристаллах ниобата лития
2.2. Коноскопические картины одноосных кристаллов в широкоапертурных пучках света
2.3. Систры пропускания кристаллической пластинки
2.4. Анизотропное поглощение света в легированных кристаллах ниобата лития
2.5. Фотовольтаический эффект в кристаллах ниобата лития
Глава 3. Особенности формирования картин
фотоиндуцированного рассеяния света в кристаллах ниобата лития при использовании коротковолновой и длинноволновой накачки
3.1. Особенности ФИРС в кристаллах ниобата лития при использовании в качестве накачки коротковолнового оптического излучения
3.2. Фотоиндуцированное рассеяние света в легированных кристаллах ниобата лития при накачке гелий-неоновым лазером
Глава 4. Процессы энергообмена при фотоиндуцированном
рассеянии света в легированных кристаллах ниобата лития
4.1. Перекачка энергии при ФИРС с однопучковой и двухпучковой накачкой-
4.2. Кинетика фотоиндуцированного рассеяния света в легированных кристаллах ниобата лития при различных интенсивностях пучка накачки
4.3. Оценка фотопроводимости кристаллов ЫИЬОзРе иИЬ03:Шт

Глава 5. Угловое распределение интенсивности
фотоиндуцированного рассеяния света. Цифровые методы обработки оптических изображений
5.1. Экспресс-анализ диффузных оптических изображений
5.2. Цифровой метод анализа индикатрисы фотоиндуцированного рассеяния света
5.3. Индикатрисы прямого и обратного ФИРС в кристаллах ЬПЧЬОзГе и ЫЫЬОз^Ь при нормальном падении пучка накачки
5.4. Индикатрисы прямого и обратного ФИРС в ЫУЬ03:Ш1 и 1ЛМЮ3: Ре при различных углах падения пучка накачки
Глава 6. Моделирование широкоуглового и селективного по углу фотоиндуцированного рассеяния света в кристаллах ниобата лития
6.1. Расчет' индикатрисы широкоуглового ФИРС в кристаллах ниобата лития
6.2. Расчет кинетики широкоуглового ФИРС в кристаллах ниобата лития
6.3. Пространственная структура селективного фотоиндуцированного рассеяния света в легированных кристаллах ниобата лития
6.4. Селективное ФИРС для ненулевых углах падения пучка накачки на кристалл
Глава 7. Фотоиндуцированные решетки квадратичной
нелинейности и показателя преломления. Генерация второй гармоники на решетке квадратичной нелинейности
7.1. Решетки квадратичной нелинейности и показателя преломления в центросимметричиых и нецентросимметричных средах
7.2. Генерация второй гармоники на решетке квадратичной нелинейности
Заключение
Библиографический список

ВВЕДЕНИЕ
Взаимодействия световых волн в нелинейных средах интенсивно изучаются в течение последних десятилетий, и интерес к данной области исследований не ослабевает. Это связано с высокой научно-практической значимостью указанной тематики. Нелинейно-оптические эффекты служат основой для многочисленных методов исследования свойств конденсированных сред, их использование весьма перспективно в устройствах квантовой электроники, интегральной и волоконной оптики. Также надо отметить огромное многообразие различных видов нелинейных взаимодействий световых волн и вариантов их реализаций. Это обусловлено тем, что сами механизмы, обеспечивающие взаимодействия, весьма разнообразны, а вариантов осуществления того или иного взаимодействия, относящегося к какому-либо механизму нелинейности, как правило, очень много. Можно выделить наиболее обширные классы подобных эффектов: это многочастотные процессы (генерация гармоник, генерация суммарных и разностных частот, вынужденное комбинационное рассеяние и т.п.), и взаимодействия, ведущие к изменению волновых векторов по модулю или направлению, а также изменению поляризационного состояния волн, но без изменения частоты (т.е. вырожденные по частоте). Такого рода взаимодействия без изменения частоты могут быть обусловлены, например, тепловыми или фоторефрактивными эффектами (ФРЭ) [1-3]. Под фоторефракцией (фоторефрактивным эффектом) в рамках настоящей работы будет пониматься изменение показателя преломления вещества Дп, которое возникает из-за наведенного светом пространственного переноса заряда.
Исторически первыми были изучены скалярные взаимодействия, когда взаимодействующие волны сонаправлены и не различаются по состоянию поляризации..Довольно много ранних работ посвящено процессам векторного взаимодействия, для случаев, когда поляризации волн различны, а волновые вектора коллинеарны. Хотя имеются работы, в которых рассматриваются некоторые частные случаи, когда и поляризация и направление волновых векторов различны [4-6], но общая картина не создана. Во многом это связа-
меньше £ при одной и той же интенсивности записывающего света. С увеличением экспозиции поле решетки также увеличивается и начинает препятствовать диффузионному движению электронов. Наконец, наступает такой момент, когда дальнейший рост амплитуды решетки заряда и поля прекращается. Наступает стационарный режим - состояние, при котором, несмотря на наличие света, возбуждающего электроны, дальнейшего роста амплитуды поля решетки не происходит. Это возникает тогда, когда поле решетки полностью компенсирует эффективное диффузионное поле Е(1, которое представляет собой эффективное электрическое поле, возникающее в результате диффузионного движения электронов из областей с большей концентрации в области с меньшей концентрацией, происходящее исключительно за счет тепловой энергии кристалла.
При дрейфовом механизме фотовозбужденные электроны движутся в одном направлении и в среднем проходят некоторое характерное расстояние до момента захвата на ловушки, называется дрейфовой длиной переноса. При освещении кристалла тем же светом (1.21) образуются две решетки: решетка положительно заряженных доноров и отрицательно заряженных ловушек. При малых длинах дрейфа кхЬ0« поле такой решетки будет [4]
Е,с (х)~ соя кх(х + ^-) (1.23)

В этом случае поле решетки практически совпадает по фазе (несмещенная решетка) с решеткой записывающего света, и его амплитуда не зависит от кх, но в то же время зависит от длины дрейфа. В другом предельном случае (кхЬ0>> 1) решетка отрицательного заряда фактиче-