Введение к работе
Актуальность томы.
В пентросимметричпых средах квадратичная нелинейная восприимчивость, необходимая для эффективной генерации второй гармоники (ГВГ), запрещена дипольном приближении из соображений симметрии. В 1986 году было обнаружено новое физическое явление эффективная фотоиндудированная ГВГ в волоконных световодах, возникающая при длительной засветке волокна мощным излучением Nd:YAG лазера. Этот результат вызвал большой интерес, и многие научные центры активно изучают это явление. Было показано, что в центросимметричной среде под действием лазерного излучения и его второй гармоники возникает решетка квадратичной нелинейности, обеспечивающая синхронную ГВГ. Результаты целого ряда экспериментов свидетельствовали, что квадратичная нелинейность индуцируется электростатическим полем объемных зарядов. В ряде работ была предложена и развита фотовольтаи-ческая модель фотоипдуцированной ГВГ, в которой для объяснения разделения зарядов предлагался когерентный фотогальванический эффект. Возникновение тока связывалось с процессами асимметричпой фотоио-ппзации в поле световых поли основной частоты и второй гармоники. Однако не существовало экспериментов, подтверждающих когерентный фотогальванический механизм эффекта, и процесс, приводящий к разделению зарядов и возникновению электростатического поля, оставался пе ясным.
Наряду с научным интересом, эффект представляет существенный практический интерес с точки зрения создания оптических устройств памяти с использованием фотоиндупированной ГВГ в объемных образцах. Согласно оцепкам, плотность записи информации в таких устройствах может превышать 108 бит/см2. Кроме того, представляется актуальной разработка повьгх, более эффективных материалов для фотоиндупированной ГНГ и создание удвоителей частоты в широком диапазоне длин волн на основе волоконных световодов.
Таким образом, актуальность темы связана с необходимостью выяснения микроскопического механизма фотоипдуцированной ГВГ и большим практическим интересом, проявляемым к возможности создания практи-іеских устройств на основе этого явления.
Цель данной работы заключалась в выяснении микроскопических механизмов эффекта в центросимметричных средах и разработке путей и методов создания новых, более эффективных материалов для фотоин-дуцированной ГВГ.
Научная новизна и положения, выносимые на защиту:
-
Предложен и экспериментально реализован метод разделения вкладов дрейфового, в поле оптического выпрямления, и фотогальванического токов при фотоиндуцировапном разделении зарядов, основанный на существенном различии динамики нарастания квадратичной нелинейности в момент действия записывающих световых импульсов. Показано, что когерентный фотогальванический эффект является преимущественным вкладом в процесс фотоиндупи-рованной геперации второй гармоники в стекле, легированном полупроводниковыми микрокристаллитами.
-
Температурные зависимости фотоиндупированной генерации второй гармоники свидетельствуют о существовании когерентного фотогальванического эффекта на свободных носителях в стеклах, легированных полупроводниковыми микрокристаллитами.
-
Предложен и реализован метод определения порядка когерентного фотогальванического эффекта, основанный на заселении промежуточных возбужденных состояний встречно распространяющимся по отношению к записывающему считывающим излучением. Экспериментально продемонстрирована возможность существования когерентного фотогальванического эффекта третьего порядка с промежуточных состояний с малым временем жизни в свинцово-силикатном стекле с добавками титана и церия.
-
Обнаружена фотоиндупированная генерация второй гармоники в свинцово-германатных стеклах, легированных церием. Фотоиндупированная квадратичная нелинейность линейно увеличивается с концентрацией церия.
Практическая ценность работы состоит в том, что : определены пути повышения эффективности фотоиндуцированной ГВГ и обнаружены новые стекла, в которых ГВГ может быть осуществлена при рекордно низких (до ~30 Вт ) пиковых мощностях записывающего ИК излучения.
"Апробация работы и публикации. Основные результаты диссертации докладывались и обсуждались на семинарах ИОФАН, МГУ, УДН, заседаниях Московского физического общества, на Международной конференции по квантовой электропике и лазерной технике (г.Балтимор, США, май 1993), на Международном семинаре по фоточувствительно-::ти и самоорганизации В оптических полокпах и волноводах (г.Квебек, Канада, август 1993), на XIV Международной конференции "Физические проблемы оптических измерений, связи и обработки информации" 'г.Севастополь, сентябрь 1993), на Международной конференции по лазе-зам и электро-оптике (г.Анахейм, США, май 1994), на Международном серамическом конгрессе и форуме новых материалов (г.Флоренция, Ита-іия, июль 1994).
Материалы диссертации представлены в 12 научных работах. Список [убликаций приведен в конце автореферата.
Структура и объем работы.
Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, заключения и списка литературы, содержащего 132 наименования. Общий объем ;иссертации - 107 страпиц, включая 27 рисунков. В конце каждой главы ратко сформулированы основные результаты данной главы.
