Введение к работе
Актуальность темы. Чистые и прозрачные вещества находят широкое применение в различных отраслях науки и техники, выполняя самые разнообразные функции: квантовой электронике и традиционной оптике, микроэлектронике и оптоэлектронике, волоконной оптике и биологии. Работа многих приборов и устройств в значительной степени определяется исключительно рчсокшк требованиями к чистоте используемых в них материалов - кристаллов и оптических стекол. К настоящему времени выполнено много работ, посвященных исследованию природы собственных и примесных дефектов в таких средах. Достигнут значительный прогресс в технологии синтеза высокочистнх оптических стекол для волоконной оптики о коэффициентом затухания -10 см . Исследование природы этого остаточного поглощеїшя традиционными методами встречает больше технические трудности: чувствительность стандартных оптических приборов, основанных на явлениях поглощения и люминесценции, оказывается недостаточной для этих целей. Поэтому до настоящего времени природа происхождения собственных и примесных дефектов, определяющих предельные параметры и границы применения сверхчистых материалов, остается практически не исследованной, не ставился вопрос о механизме поглощения света в центрах, связанных о неконтролируемыми.примесями, о возможности существования вторичного свечения в них.
Таким образом, область исследований взаимодействия неакти-вированных широкозонных материалов (жидких и твердых) с оптическим излучением, энергия фотонов которого меньше ииринн' запрещенной зоны, т.е. hd} Перечисленные обстоятельства и явились причиной проведения систематических исследований физических механизмов поглощения и свечения в сверхчистых конденсированных средах при воздействии на них лазернім излучением в полосе прозрачности. 4' Цель работы и основные 'задачи. Целью настоящей работы является экспериментальное исследование природы шроковолооног свечения в чистых жидкостях и слабопоглощащих твердых телах, возбуждаемого в области их прозрачности. Основными задачами диссертационной работы явились; установление и исследование основных закономерностей широкополосного свечения при возбуждений в видимой и УФ областях спектра в широком ряду веществ, определение характера изменение параметров этого свечения под влиянием внешнего воздействия и на этой основе формирование физических выводов о природе центров поглощения и свеченег. Для решения этих задач было необходимо; + создать оптические установки о применением oil*-лазера с перестраиваемой частотой ( X ** 515,496,488 и 476 нм) и А-лазера (. !К = 336 т и X = 8 №)i разработать методику исследования спектрально-кинетичесішх свойств слабых сигналов и коротких длительностей широкополосного свечения; провести исследования спектральных и кинетических свойств широкополосного свечения прозрачных жидкостей и оптических стекол, в том числе волоконных оветоводов., при.возбуждении лазерным излучением различных длин волн в видимой и УФ областях спектра; ' v ; - провести комплекс исследований влияния температуры, диффу-V зии водорода и jjf-облучения на параметры широкополосного свечения; - проанализировать полученные результаты о точки зрения отне Научная новизна. В работе обнаружено и исследовано неизвестное ранее явление широкополосной люминесценции о быстрой кинетикой в слабопоглощащих конденсированнцх средах, возбуждаемой в области их прозрачности. Часть результатов, связанных с жидкостями и все результаты, "связанные с кварцевым и многокомпонентными стеклами являются полностью повніш. В качестве ос-новннх нових научных положений, вьшосишх ча защиту, можно выделить следующие: обнаружено и исследовано новое физическое явление - широкополосная люминесценция с быстрой кинетикой в чистых слабопогло-тающих диэлектриках под воздействием лс зерного излучения в полосе гас прозрачности; показано, что обнаруженное свечение представляет собой фотолюминесценцию, а не рассеяние; из-за достаточно глубокого простирания распределения плотности локализованных состояний в запрещенной зоне форма и положение спектра лкминесценции оказываются зависящими от частоты возбуздающего излучения ^ , при этом разность между V* и частотой спектрального максимума Vm растет с увеличением 4 ; " выявлено, что широкополосная люминесценция в жидкостях и оптических стеклах имеет бнструи кинетику с многоэкспоненциаль-ным законом затухания, что отличает ее от примесной люминесценции; спектр широкополосной люминесценции смещается в процессе испускания в сторону более длинных волн, а ее длительность тлеет колоколообразную зависимость от Л , что свидетельствует о существовании центров окраски с различными частотами поглощения и вероятностями излучения; - показано, что центрами широкополосной люминесценции могут где М - атом (или ион) посторонней примесь, а перенос заряда происходит между О" и М+ ; - иирокополосная люминесценция представляет собой явление, V" - облучения: под воздействием указанных факторов интенсивность широкополосно!} люминесценции может меняться в широких пределах. Научно—птактичеокая значимоеть. Явление широкополосной лгомпнесцешппі молот найти научно-практическое лфименение в следующих областях: I. Физика неупорядоченных сред. Широкополосная люминесценция монет служить кшс источник новой -информащш о'Природе структурных дефектов, возникающих в стеклах, имеющих разные техноло- гии синтеза, термообработку, о роли примесных атомов малой концентрации в жидкостях и стеклах при образовании новых полос поглощения, о степени неоднородности и оптической чистоте вещества, в частности сверхчистой вода, используемой в технологии производства элементов микроэлектроники. 2. Физика д., чевой прочности оптических материалов. Как их электронных свойствах. Радиационная физика прозрачных материалов. Изменение спектрально-кинетических параметров широкополосной. люминесценции при воздействии радиации может служить, наряду с измерением спектров поглощения и ЭПР-спектроскопией, дополнительным методом получения новой информации о происходящих в облученном веществе атомных и электронных процессах. Молекулярное рассеяние света. Исследование свойств широкополосной люминесценции в жидкостях может внести существенные дополнения в представления о природе крыла линии Релеевского рассеяния света. Существование антистоксовой составляющей спектра широкополосной люминесценции говорит о том, что в образование крыла линии Релея широкбполосная люминесценция должна вносить определенный вклад. Доказательство этого утверждения может помочь понять те научные факты, которые не укладываются в рамки существующих теорий происхождения крыла. Апробация работы и публикации. Основные результаты диссертации докладывались на международных и Всесоюзных конференциях по квантовой и нелинейной оптике, акустооптической спектроскопи и, в частности, на Всесоюзном симпозиуме по акустооптической спектроскопии (Ташкент-1976 и 1978 гг.), УШ Всесоюзной конферен ции по нелинейной оптике (Тбилиси, 1982 г."", Всесоюзном совещании по нерезснансному взаимодействию света с веществом (Ленин- 7 град,1978 г.), Всесоюзной конференции по технологии световодов .{Горький,1982 г.), на Республиканской школе по волоконной оптике (Ташкент,1984 г.), УШ Международной конференции по квантовой электронике и нелинейной оптике (Познань,1978 г.), Международной конференции и школе «Лазеры и их применение" (Бухарест, 1982 г.), Ш Меадународном симпозиуме иОптическая спектроскопия" (ГДР.І984 г.), УІ Меадународном симпозиуме пСверхбыстрые явления в спектроскопии" (ГДР,1989 г.), П Европейской конференции по квантовой электронике ECQH -89" (ГДР,1989 г.). Совместно с автором работы в постановке и выполнении экспериментов принимали участие Курбанов С.С.Ачилов М.Ф.Друнили-на О.В. и Криндач Д.П.
сения обнаруженного свечения к определенному типу следующих
явлений: тепловое излучение," нелинейное рассеяние типа КР, соб
ственная люминесценция, примесная люминесценция или люминесцен
ция новых центров, впервые обнаруженных в данной работе.
быть квазимолекулярные комплексы донорно-акцепторной природа,
в которых процессы поглощения и люминесценции сопровождаются
переносом заряда. В частности, в оптических стеклах такой
центр может тлеть вид:
чувствительное к структурным изменениям, диффузии водорода и
известно, при распространении мощных потоков лазерного излуче
ния прозрачные диэлектрики могут разрушаться. Исследования,
проведенные у нас и за рубежом, показали, что в таком разруше
нии посторонние примеси играют в веществе одну из основных
ролей. Знание о том, как примесный атом входит в сетку стекла,
какие связи он образует с атомами основного вещества имеет важ
ное значение для построения теории лучевой прочности диэлектри
ков. Широкополосная люминесценция имеет прямое отношение к та
ким центрам и может служить как источник новой информации об
Похожие диссертации на Широкополосная люминесценция слабопоглащающих конденсированных сред, возбуждаемая в области их прозрачности
