Введение к работе
Актуальность темы
Нелинейно-оптические кристаллы широко используются в лазерной технике и устройствах интегральной оптики. При этом особое внимание уделяется качеству используемых кристаллов. Поэтому контроль заданных параметров нелинейных кристаллов представляет собой актуальную задачу как в чисто прикладної,! аспекте; так и в плане фундаментального исследования многоволнового взаимодействия в неоднородных средзх.
В институте физики АНБ и Белгосуниверситете активно разрабатываются вопросы взаимодействия лазерного излучения в неоднородных средах, точнее в периодических структурах, но основной акцент в данных разработках уделяется вынужденным процессам (генерация гармоник, параметрические генераторы и т.п.). Вопросы, связанные со спонтанными эффектами, каким является спонтанное параметрическое рассеяние (СПР), рассматривались крайне редко и не систематизированы.
Работа по исследованию СПР в неоднородных средах проводилась е рамках госбюджетной научно-исследовательской тедш "Разработка методов исследования свойств кристаллов с помощью параметрического рассеяния излучения в рентгеновском и оптическом диапазонах", входящей в республиканскую межвузовскую программу фундаментальных исследований "Ядерная оптика поляризованных сред'1.
Цель и задачи исследования
Целью работы являлось определение степени неоднородности нелинейно-оптических кристаллов. Неоднородность кристаллов определялась, исходя из влияния неоднородности нелинейной среды на спектральную и угловую форму линии СПР, т.е. решалась обратная задача рассеяния. Для достижения указанной цели- была разработана теория СПР в случайно-неоднородных средах и изучены спектры СПР в нелинейно-оптических кристаллах ниобата лития.
Научная новизна полученных результатов
Значительное влияние неоднородности нелинейной среды на условия волнового синхронизма при параметрическом рассеянии хорошо известно, однако строгая теория СПР в неоднородной среде отсутствовала. В результате проведенной работы
!) впервые получена аналитическая зависимость формы линии СПР в статистически однородном и изотропном случайном поле От степени неоднородности данного поля,
2} зарегистрированы спектральная и угловая формы линии СПР для кристалла ниобата лития, взятого в качестве модельного кристалла,
3) впервые разработан и создан многофункциональный спектрометр СПР.
Практическая значимость полученных результатов
Результаты работы использовались для контроля качества кристаллов ниобата лития, выращиваемых в НИИ "ДЕЛЬТА" (г. Москва), НПО "КАРАТ" (г.. Львов) и DELTRONIC Crystal Industries Inc. (США). Проведенные измерения показали высокую чувствительность предлагаемых методов контроля, основанных на СПР. Исследований кристаллов указанных фирм проводились в рамках договора с НПО "ДЕЛЬТА" и контракта с DELTRONIC Созданный экспериментальный стенд позволяет проводить серийные измерения степени неоднородности показателя преломления нелинейно-оптических кристаллов.
Экономическая значимость полученных результатов
Разработанные методы контроля неоднородности нелинейно-оптических кристаллов, в отличие от интерференционных методов, не требуют прецезиошюй обработки поверхности исследуемых кристаллов. Это позволяет сократить затраты на обработку исследуемых образцов. Применение данных методов позволяет также увеличить эффективность использования кристаллических заготовок при производстве нелинейно-оптических устройств и устройств интегральной оптики и, тем самым, уменьшить затраты на их производство.
Положения, выносимые на защиту
2. В предположении малости относительного изменения показателя преломления среды на расстояниях порядка длины волны случайная неоднородность нелинейно-оптической среды приводит к уширению спектрального и углового контура линии СПР, подашіению боковых пиков в спектрах СПР при коллинеарном синхронизме и к уменьшению интенсивности сигнала..
-
Влияние рассеяния на случайных -неоднородностях при СПР эквивалентно поглощению ка холостой частоте.
-
Методы контроля неоднородности показателя преломления, которые имеют чувствительность к .дифференциальной неоднородности показателя преломления среды, сравнимую с чувствительностью интерференционных методов, но, в отличие от интерференционных методов, данные методы
испытывают незначительное влияние шероховатости поверхности исследуемых кристаллов.
Личный вклад соискателя
Автор Емес решающий вклад в разработку спектрометра СПР. Постановка задачи по расчету эффекта СПР в случайно-неоднородной среде была осуществлена совместно с доктором физ.-мат. наук Г,Я. Слепяном. Автором самостоятельно был произведен расчет параметрического рассеяния в случайно-неоднородной среде; установлена идентичность влияния рассеяния на случайных кеодкородностях при СПР и поглощения на холостой частоте; проведены экспериментальные исследования излучения СПР.
Апробация результатов
Основные результаты, полученные в диссертации, были доложены на
-
VII Всесоюзной научно-технической конференции "Фотометоия и ее метрологическое обеспечение", Москва, І988 г.
-
IX республиканской конференции молодых ученых ПО спектроскопии и квантовой электронике, Литва, Паланга, Ї989 г.
-
VI Гродненской областной научно-практической конференции молодых ученых и специалистов, Гродно, 1990 г.
-
Международной конференции по квантовой электронике, Австрмя, Вена, 1992 г.
-
Международной конференции "От Галилеевского "occhiaiino" до оптоэлектроники: границы оптических систем и материалов", Италия. Падова, 1992 г.
-
Международной конференции "Современные проблемы лазерной физики и спектроскопии", Гродно, 1993 г.
Огтубликованяосгъ результатов
Результаты исследований, включенные в диссертацию, были опубликованы в 4 статьях, S авторском свидетельстве и 6 тезисах.
Объем работы
Диссертация состоит из введения, общей характеристики работы, четырех глав, выводов и библиографии, включающей 84 наименования. Материал изложен на 117 страницах машинописного текста и содержит 40 рисунков и 18 таблиц.
