Введение к работе
Д.оуа/.'ьность томы, 3 последней срсмч большое внимание во многих ОО.ПЗС'ЯХ п)го;.--<"Огї іктсдтгіознзнн* уделяется вопросам самоорганизации различиях чро:'рй.сгзс-мыїх. временных и проїфзнсїпеннс-зосменних структур. Одно? :-'3 ";-:"г?и:єи» проблем современной физики яаляеіск нелинейное взаимодействие ..:вот;! г, .:oi;iec!5ov. в <ом числе с полупроводниками у! диэлектрикам';. Создание мощных источников когерентного "ззерного излучений с іміооким временным днз,-!.-:зоно;.-. открыло позиэ мэпрзз.'.е^ия по изучению взаимодействия света с ьсщестзог'. 3 заьисиь'ости ел хзрзг:п.рг и природы взаимодействия, соотношения между длительностью импульса лазерного излучения и характерным* временами ое>іа,,^;і .::;;. зогг.:с~"о возникновение самих рязнаовря'ных нелинейных кооперативных эффектов. Среды наиболее сажных из них отметим явлений самоиндуцированной прозрачности (СИП), оптической нутации, светового эха, сверхизлучения, оптической би-(ОВ) и мультистзбильности, самопульсаций, оптической турбулентности и др.
Особый интерес, благодаря гигантским нелинейностям, представляет собой исследование оптической самоорганизации на длинноволновом крае собственного поглощения кристалла при резонансном возбуждении экситонов и биэкситонов. Coa:y.-y.:—i-kn: этап физики зкеитсног счя?а>; с бурным развитием нелинейной физики, с 5 а; ей 'еос-ии самоорганизации, Физики іь-зовьїх лерзгадо-з, физи;:;; лазеров .і Др. Процесс*; 'р.:.-оорг;-:иигаа*/и, -/сюйчизости, озспадэ разнообразна'.-: структур є епдде чснденспроеанчсго состояния имеют огромное значение. Актуальность указанных иссіедокаї-ий обуслосленя, прехде всего, необходимостью изучения образозениз принципиально новых структур в полупроводниках и днзяектрихах, предсказания в них новых физических явлений и их использования для создания новых приборов онтоэлектроники, применения зтих явлений к оптической обработке информации и создания нового поколения ЭВМ на оптическойм осноае.
Фундаментальный характер палений оптосинергетики экситонов и биэкситоноа и их практическая значимость определяет актуальность темы диссертации как с научней. так и с прикладной точки зрения.
Цель и задача работы состоят в изучении явлений оптической самоооганизации в системе когерентных экситонов и биэкситонов е полупроводниках и диэлектриках. Новое научнее направление, которое сформировалось пои выполнении данной работы-олгоенкергетика когерентых экситонов и биэкситсноз большой плотности в конденсированных средах.
Научная новизна. В диссертации впервые. исходя из уравнений Келдыша, описывающих слабонеоднородные в пространстве » so ввемени когерентные экситокы и фотоны, построена теория распространения оптических ЗКТИС0ЛИТ0НО8, бистабильности нелинейных езмопульсэций и оптической
турбулентмости на длинноволновом крае собственного поглощения кристалл. Изучено прохождение ультракоротких импульсов светг через границу разде: кристалл-азкуум в условиях, образования полнритонных солигнов и вознихновеж явления сзмоиндуцированной прозрачности s экситонной области спектра. Раззиі теория вынужденной бозе-эйнштейновской конденсации полярнтоноа а кристаллите с ограниченным объемом. Построена теория оптической бистабильностм, лазерно генерации и образования временных структур а системе зкеитоноз и биэкпитонов участием различных квантовых переходов в полупроводниках
Научная и практическая ценность. В работе изучен це >ый ряд новых нелинейнь: явлений, которые наблюдались либо могут наблюдаться в попупроводниках диэлектриках. Они представляют Фундаментальный научный интерес, связанный возможностью изучения внутренних нелинейных свойств кристаллов в условия далеких от термодинамического равновесия, получения таких важных харахтеристм вещества, как времена релаксации, мзтричные элементы соотаетствующи квантовых переходов, законы дисперсии, выявление механизмов нелинейности и д; Кроме того, опгосинергетиха полупроводников может быть использована дл создания из ее основе новых приборов микро- и оптоэлектроники, и их применени к оптической обработке информации. Отдельные разделы диссертации представляю методическую ценность и могут быть использованы в учебных спецкурсах по теорл полупроводников, нелинейной и когерентной оптике и теории самоорганизации.
Достоверность результатов теоретических исследований работы обеспечен адехаатиостью выбора соответствующих моделей, надежностью используемы математических методов и компьютерным экспериментом. Некоторые явлени подтверждены экспериментально.
Апробация работы: Материалы диссертации докладывались к
ІХ.XX!, ВсеСОЮЗНЫХ КОНфереНЦИЯХ ПО КОГереНТНОЙ И неЛИНеЙНСЙ ОПТИКі
(г.Ленингрзд. 1978; г. Киев. 1980; г.Ереван 1982); XVIII Всесоюзном сьезде m спектроскопии. (г.Горький 1977). на .X.X.XI.XII Всесоюзных совещаниях по теории полупроводников (г.Тбилиси. 1978 г. Новосибирск 1980 г Ужгород. 1983; Ереван 1937). на XXV Всесоюзном совещании по люминесценции (г.Львов, 1978). Всесоюзны совещаниях и семинарах "Экситоны в полупроводниках " и "Экстент в кристаллах (г.Ленингрзд, 1977 т. Львов. 1979 г. Ленинград. 1982 г. Вильнюс), на II Всесоюзно» симпозиуме по световому эхо. (г. Кззань, 1981). на IV Международной кинференци; "Лазеры и их применение" (г. Лейпциг, ГДР, 1981), на Международной школе і конференции"Лазеры и их применение" (г.Бухарест Румыния, 1982). на XXI Всесоюзном совещании по физике низких температур (г. Кишинев. 1982). н Международной конференции "Экситоны 84", (г.Гюстрое, ГДР. 1984). кг II Всесоюзном симпозиуме "Сверхбыстрые процессы в спектроскопии" (г Микск. 1984] на Всесоюзном совещании по самоорганизации физических, химических і биологических систем, "Синергетикз-8б" (г.Кишинев. 1986), на III Всесоюзно»^
еминаре по световому эхо и когерентной спектроскопии, (г. Харькоз, 1985), на IV сесоюзной школе "Применение лазеров в биологии" (г. Кишинев, 1986), на
сесоюзной конференции "Созрериенкые проблемы статистической физики* {f.ЛЬЕОП, 937). на Всесоюзном совещании "Люменесценция молекул и кристаллов" (г.Таллин. 937), на Международной школе по нелинейной оптике м кинетики возбуждения з олупроводникзя (г Бздстувер. ГДР, 1987), из III оинациональнсм -їмссі'.'-.г.но-озотском симпозиуме "Лазерная оптика конденсированных сред" (г.Ленинград, 1.987). з У!;! Международной конференции по когерентной и нелинейной оптике (г "ИинСК. 988). на XI Всесоюзной конференции по физике полупроводников. (г. Кишинев. 1983). з Международной конференции по оптической нелинейности и бистаб;;:->-:.::'! -«".'/проводниках, (г.Берлин. ГДР, 1933) на всесоюзном Симпозиуме " О "--:>' :---хо и пути его практических применений", (г.Куибышев, 1989), на Всесоюзном оаешаниях "Сверхпзлучсние '.і смежнме проблемы" і'г.Дубна, 13SG, 1С27). :z V 1е:кдународной школе по флуктуациям, бифуркациям и несгзби;;.,.;.-^,;;.. --елинейных системах, (г. Постдам, ГДР, 1989), а также на других онференциях.совещаньях и семинарах.
Публикации. Основные результаты диссертации опубликованы в 3 монографиях и 9 статьях в международной печати.
Научные положения, представляемые к защите.
1.Теорию оптической самоорганизации в полупроводниках и диэлектриках кз .тнниозояиоиом крае собственного поглощения кристзлла при ГСЗСНОНСНО" оз6у:"дении когерентных экситонов большой плотности, которая бключ?єт з) '".,".. и-;: змоидуцнровэниой прозрачности и образование оптических знтпсолитоьс-я ь кситонной области спектра; б) теорию прохождения света через границу рзз.';е."ч зкуум-христзлл з условиях образования поляритонных солитонов (соли- pino-wi. --' еориьэ оптической бистабильности в зка.тонной области спектра; г) доказа-сьс-'.. ринципизльчой возможности возникновения оптических регулярній . тохзстических самопульсаций в системе когерентных экситонов и фотонов; д) теорн.: тационарного и нестационарного прохождения света через оптические резонаюри ри резонансном возбуждении экситонов большой плотности и оптических ереключениях между ветвями оптической бистабильности; ж) теорию оьгн/ждекнсй юзе-эннштейновской конденсации поляритонов а кристаллах с ограниченным ібьемом.
2.Теорию нелинейных кооперативных эффектоз в системе когерент ыхэкситонея. >отоноз и биэкситоноо в полупроводниках диэлектриках, содержащая, я) теоои'С іптической бистабильности в области W-полосы люминесценции кристз' а, '.у еорию оптической бистабильности экситонов при учёте эффекта насыщения ;ипольчого момента перехода из оснозного состояния кристалла в зкеитс^оэ: ft) еорию двухфотонной оптической бистабильности межэкситонных либо зкеишн-!ИЭ<ситонных переходах, г) теорию однофоіоннсі лазерна і гекео?цки и
образовзния регулярных м стохастических временных структур (оптической турбулентности) при биэкситон-зкситонных и экситон-экситонных переходах, е) теорию стационарной и нестационарной даухфошлиой лазерной генерации при экситон-экситонкых и бизкситон-зксиюнных переходах, ж) временную оптическую самоорганизацию в системе когерентных биэкситонов при их даухфотонном возбуждении из основного состояния кристалла.
