Автореферат (1097498), страница 6
Текст из файла (страница 6)
12б). Поэтому,01,05 1,10 1,15 1,20 1,25 1,30 1,35анализируя полученные результаты, необходимо учесть длинувзаимодействия и чис- Рис. 12. а) Длины когерентности для процессов генерации ВГ, СЧ и КАРС в GaP в зависимости от длины волло наночастиц, участ- ны излучения континуума. Штриховкой отмечен типичвующих в нелинейно- ный размер нанокристаллов в ПФГ.
б) Интенсивностиоптическом процессе в ВГ (ISH, 1 ) и СЧ (ISF, 1 ), генерируемых в одном нанокриПФГ. С уменьшением сталле GaP, для различных размеров нанокристалла Lкак функция длины волны излучения континуума.длины волны эффективность рассеяния света возрастает, что, в свою очередь, увеличиваетвремя жизни фотона в слое ПФГ и его среднюю длину пути в пористойсреде.Для описания нелинейно-оптических процессов в оптически неоднородной среде часто используется подход, восходящий к работам по генерации ВГ в порошках [11], который иногда называют случайным фазовым квазисогласованием [12]. В его рамках нелинейно-оптический сигнал от такой среды как целого может сводиться к сумме нелинейнооптических сигналов от ее отдельных элементов, в нашем случае полупроводниковых нанокристаллов, при этом зависимость величины сигнала от длины взаимодействия будет линейной.
В данной работе полученазависимость величины сигнала ВГ от времени жизни фотонов в пористом слое τ , измеренного методом оптического гетеродинирования. Каквидно из рис. 13а, сигнал ВГ ISH растет с увеличением τ . Оценив длину, 1, 125ISH, 30..2520151050p=55%p=12%p=22%GaP036 , 9 0,0 0,3 0,6 0,9 , 1,2LintРис. 13. Зависимость сигнала ВГ от времени жизни фотона в пористом слое (а) идлины взаимодействия (б).взаимодействия Lint = cτ /n, получим зависимость ISH от Lint (рис. 13б).Последняя зависимость близка к линейной, что не противоречит предположению о фазовом квазисогласовании в слое ПФГ.В заключении сформулированы основные результаты и выводы диссертационной работы.ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫДИССЕРТАЦИОННОЙ РАБОТЫ1.
Разработаны методы изготовления образцов пористого кремния,окисленного пористого кремния, пористого фосфида галлия и пористогооксида алюминия с анизотропным расположением пор, что дало возможность получать слои с большой величиной двулучепреломления (до 0,24в инфракрасном диапазоне), в том числе при нормальном падении светана образец, а также реализовать новые фотонные среды, проявляющиеэффекты слабой локализации оптического излучения.
Развита методикаформирования многослойных периодических структур на основе пористого кремния и окисленного пористого кремния.2. Экспериментально и теоретически исследовано явление двулучепреломления формы в пористых полупроводниках и диэлектриках. Определены величины показателей преломления и величин двулучепреломления в широком спектральном диапазоне в зависимости от пористостии средних размеров пор и нанокластеров. С использованием приближения эффективной среды развита теоретическая модель, описывающая26двулучепреломление формы, и указаны границы применимости этой модели. Разработан новый подход, принимающий во внимание размер пори наночастиц и учитывающий эффекты динамической деполяризации.3. Впервые теоретически установлена возможность и экспериментально реализовано фазовое согласование генерации второй и третьей гармоник в слоях пористого кремния и генерации третьей гармоники в окисленном пористом кремнии.
Определены условия фазового синхронизмадля этих материалов. Показано, что заполнение пор диэлектрическимижидкостями и изменение угла падения излучения на образец позволяетизменить условия синхронизма и добиться фазово согласованной генерации второй гармоники в мезопористом кремнии. Наличие фазовогосинхронизма подтверждается существенным увеличением сигнала гармоники и изменением вида ее ориентационных зависимостей. Все экспериментальные данные находятся в хорошем согласии с результатамирасчетов.4. Впервые установлена зависимость эффективности процессов генерации гармоник в пористом кремнии от среднего размера пор и нанокристаллов. В мезопористом кремнии зафиксирован рост эффективностигенерации второй и третьей гармоник более, чем на порядок по сравнению с кристаллическим кремнием, тогда как в микропористом кремниитой же пористости обнаружено падение сигналов второй и третьей гармоник более, чем на порядок по сравнению с кристаллическим кремнием.
В мезопористом кремнии с ростом его пористости зарегистрированоувеличение сигналов второй и третьей гармоник, а также тенденция кдеполяризации гармоник. Предложено объяснение полученных результатов, связывающее рост эффективности процессов генерации гармоникс флуктуациями локального поля в пористом слое, обусловленными рассеянием на наночастицах и порах и многократной интерференцией рассеянного излучения.5.
Проведенные эксперименты по генерации гармоник в многослойныхпериодических структурах на основе как микро-, так и макропористогокремния подтверждают возможность управления эффективностью генерации гармоник в таких структрах путем изменения как величины периода структуры, так и угла падения излучения на структуру. Обнаруженамодификация ориентационных зависимостей сигналов гармоники в многослойных структурах, образованных анизотропными слоями пористогокремния; данный эффект обусловлен различием в положении фотонныхзапрещенных зон для обыкновенных и необыкновенных волн.6. Обнаружен рост эффективности генерации оптических гармоник27и суммарной частоты (до 1% при интенсивности излучения накачки в1011 Вт/см2 ) в пористом фосфиде галлия более, чем на порядок по сравнению с кристаллическим фосфидом галлия.
Установлено, что эффективность данных процессов существенно зависит от длины волны накачки, возрастая по мере уменьшения последней. Зафиксирован рост сигнала ВГ с ростом пористости до 55% и увеличением времени жизни фотонадо 8 пс в слое пористого фосфида галлия. Сделан вывод о связи данногоэффекта со слабой локализацией света в пористом слое.СПИСОК СТАТЕЙ, В КОТОРЫХ ОПУБЛИКОВАНЫОСНОВНЫЕ НАУЧНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫДИССЕРТАЦИОННОЙ РАБОТЫ1. Головань Л.А., Зотеев А.В., Кашкаров П.К., Тимошенко В.Ю. Исследование пористого кремния методами комбинационного рассеяния света и генерации второй гармоники // Письма в ЖТФ. – 1994. –Т.
20, вып. 20. – C. 66-69.2. Головань Л.А., Гончаров А.А., Тимошенко В.Ю., Шкуринов А.П.,Кашкаров П.К., Коротеев Н.И. Обнаружение двухступенчатого процесса возбуждения фотолюминесценции в кремниевых наноструктурах // Письма в ЖЭТФ. – 1998. – Т. 68, вып. 10.– C. 732-736.3. Головань Л.А., Желтиков А.М., Кашкаров П.К., Коротеев Н.И.,Лисаченко М.Г., Наумов А.Н., Сидоров-Бирюков Д.А., Тимошенко В.Ю., Федотов А.Б. Генерация второй оптической гармоникив структурах с фотонной запрещенной зоной на основе пористогокремния // Письма в ЖЭТФ. – 1999. – T. 69, вып. 4.
– C. 274-279.4. Golovan L.A., Kashkarov P.K., Syrchin M.S., Zheltikov A.M. Onedimensional porous-silicon photonic band-gap structures with tunablereflection and dispersion // Physica Status Solidi (a). – 2000. – V. 182.– P. 437-442.5. Golovan L.A., Timoshenko V.Yu., Fedotov A.B., Kuznetsova L.P., Sidorov-Biryukov D.A., Kashkarov P.K., Zheltikov A.M., Kovalev D., Künzner N., Gross E., Diener J., Polisski G., Koch F.
Phase matching ofsecond-harmonic generation in birefringent porous silicon // Appl. Phys.B. – 2001. – V. 73, No. 1. – P. 31-34.6. Golovan’ L.A., Ferrante G., Kashkarov P.K., Haus J.W., Timoshenko V.Yu., Zheltikov A.M. On the Polarization-Sensitive Four-WaveMixing as a Method for in situ Morphology Diagnostics of NanocrystalMaterials // Laser Physics. – 2001. – V. 11, No.12. – P.
1292 -1296.287. Кузнецова Л.П., Ефимова А.И., Осминкина Л.А., Головань Л.А.,Тимошенко В.Ю., Кашкаров П.К.. Исследование двулучепреломления в слоях пористого кремния методом инфракрасной Фурьеспектроскопии // Физика твердого тела. – 2002. – Т. 44, вып. 5. –C. 780-784.8. Kashkarov P.K., Golovan L.A., Fedotov A.B., Efimova A.I., Kuznetsova L.P., Timoshenko V.Yu., Sidorov-Biryukov D.A., Zheltikov A.M.,Haus J.W. Photonic bandgap materials and birefringent layers based onanisotropically nanostructured silicon // J.
Opt. Soc. Am. B. – 2002.–V. 19, No. 9.– P. 2273-2281.9. Golovan L.A., Kuznetsova L.P., Fedotov A.B., Konorov S.O., SidorovBiryukov D.A., Timoshenko V.Yu., Zheltikov A.M., Kashkarov P.K.Nanocrystal-size-sensitive third-harmonic generation in nanostructuredsilicon // Appl. Phys. B. – 2003. – V. 76, No. 4. – P. 429-433.10. Timoshenko V.Yu., Osminkina L.A., Efimova A.I., Golovan L.A., Kashkarov P.K., Kovalev D., Künzner N., Gross E., Diener J., Koch F.Anisotropy of optical absorption in birefringent porous silicon // Phys.Rev. B. – 2003. – V. 67, No.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
