Диссертация (1097499), страница 21
Текст из файла (страница 21)
Ýòî åùå ðàç äîêàçûâàåò íàøèïðåäïîëîæåíèÿ î ñèíõðîííîì ðåæèìå ãåíåðàöèè Òà â ïë¼íêàõ ÏÊ ñ ñèëüíîâûðàæåííûì äâóëó÷åïðåëîìëåíèåì ôîðìû.Ïðåäñòàâëÿþò èíòåðåñ âàðèàöèè îðèåíòàöèîííîé çàâèñèìîñòè ñèãíàëàÒà ñ èçìåíåíèåì äëèíû âîëíû (ðèñ. 3.11). Îðèåíòàöèîííûå çàâèñèìîñòè142.).(1.00.80.60.40.20.04sin 2ψ1.00.80.60.40.20.01.00.80.60.40.20.0Epump[001]Aeψopor-Si0306090120 150 180()Ðèñ.
3.11. Îðèåíòàöèîííûå çàâèñèìîñòè ñèãíàëà Òà äëÿ äëèí âîëí íàêà÷êè 1.95 ìêì(à), 1.35 ìêì (á), 1.1 ìêì (â) äëÿ ïë¼íêè ÏÊ òèïà Ñ. Íîëü ïî îñè àáñöèññ ñîîòâåòñòâóåòîðèåíòàöèè êðèñòàëëîãðàôè÷åñêîé îñè [001] ïî íàïðàâëåíèþ ïîëÿðèçàöèè èçëó÷åíèÿ íàíàêà÷êè. Íîðìèðîâêà ïî èíòåíñèâíîñòè íà âñåõ ãðàôèêàõ ïðîèçâîäèëàñü íà ìàêñèìóìñèãíàëà Òà â ñîîòâåòñòâóþùåé çàâèñèìîñòè. Íà âñòàâêå èçîáðàæåíà ñõåìà ýêñïåðèìåíòà, áóêâîé A îáîçíà÷åíà ïðèçìà Ãëàíà, èñïîëüçîâàâøàÿñÿ â êà÷åñòâå àíàëèçàòîðà èïðîïóñêàâøàÿ èçëó÷åíèå Òà ñ ïîëÿðèçàöèåé, ïàðàëëåëüíîé ïîëÿðèçàöèè èçëó÷åíèÿ ñîñíîâíîé ÷àñòîòîé [144].143ñíèìàëèñü ïóò¼ì âðàùåíèåì äåðæàòåëÿ, â êîòîðîì áûëà çàêðåïëåíà ïë¼íêà ÏÊ, ïðè ýòîì ïëîñêîñòü îáðàçöà îñòàâàëàñü ïåðïåíäèêóëÿðíîé âîëíîâîìó âåêòîðó íàêà÷êè, à ïðèçìà Ãëàíà ïðîïóñêàëà ñîñòàâëÿþùóþ ñ ïîëÿðèçàöèåé, ïàðàëëåëüíîé íàïðàâëåíèþ ïîëÿðèçàöèè íàêà÷êè (ñì.
âðåçêó íàðèñ. 3.11â). Õàðàêòåðíûå îðèåíòàöèîííûå çàâèñèìîñòè äëÿ îáðàçöà Ñ ïðèñèíõðîíèçìå è âäàëè îò íåãî ïîêàçàíû íà ðèñ. 3.11à è 3.11á, 3.11â ñîîòâåòñòâåííî.Îðèåíòàöèîííàÿ çàâèñèìîñòü ñèãíàëà ÒÃ îïèñûâàåòñÿ ôîðìóëîé (3.15).Ïðè ñèíõðîíèçìå îñíîâíîé âêëàä â èíòåíñèâíîñòü ðåãèñòðèðóåìîãî ñèãíàëà òðåòüåé ãàðìîíèêè áóäåò äàâàòü êâàäðàò ïîñëåäíåãî ñëàãàåìîãî, ïðîïîðöèîíàëüíûé sin4 2ψ .
Äåéñòâèòåëüíî, êàê ïîêàçûâàåò ýêñïåðèìåíò, îðèåíòàöèîííàÿ çàâèñèìîñòü, ïîëó÷åííàÿ â îáëàñòè ñèíõðîííîé ãåíåðàöèè Òà ïðèäëèíå âîëíû íàêà÷êè λ = 1,95 ìêì, ñ âûñîêîé ñòåïåíüþ òî÷íîñòè ìîæåòáûòü àïïðîêñèìèðîâàíà ýòîé ôóíêöèåé (ðèñ. 3.11, à), òîãäà, êàê â îðèåíòàöèîííûõ çàâèñèìîñòÿõ, ïîëó÷åííûõ âäàëè îò ñèíõðîíèçìà (äâå èç íèõ,äëÿ λ = 1,35 ìêì è λ = 1,1 ìêì ïðåäñòàâëåíû íà ðèñ. 3.11á, 3.11â ñîîòâåòñòâåííî), ïðèñóòñòâóþò âåñüìà çíà÷èòåëüíûå âêëàäû èíûõ ñëàãàåìûõ(3.15), ÷òî ñóùåñòâåííûì îáðàçîì ìåíÿåò ôîðìó îðèåíòàöèîííûõ çàâèñèìîñòåé. Îòìåòèì, ÷òî äëÿ îáðàçöà  íàáëþäàëèñü àíàëîãè÷íûå ìîäèôèêàöèè îðèåíòàöèîííûõ çàâèñèìîñòåé è, â ÷àñòíîñòè, ïðîïîðöèîíàëüíîñòüsin4 2ψ â ñèíõðîíèçìå, òîãäà êàê äëÿ îáðàçöà À, îáëàäàþùåãî ìàëûì äâóëó÷åïðåëîìëåíèåì, íå áûëî çàðåãèñòðèðîâàíî ïðîïîðöèîíàëüíîé sin4 2ψîðèåíòàöèîííîé çàâèñèìîñòè.
Äîáàâèì, ÷òî àíàëèç îðèåíòàöèîííûõ çàâèñèìîñòè ñèãíàëà Òà âäàëè îò ñèíõðîíèçìà ïîçâîëèò ïîëó÷èòü èíôîðìàöèþî ñîîòíîøåíèè âåëè÷èí êîìïîíåíòîâ òåíçîðà ýôôåêòèâíîé êóáè÷åñêîé âîñ(3)ïðèèì÷èâîñòè ÏÊ χef f (ñì. ï. 4.3.2.).1443.3. Ãåíåðàöèÿ òðåòüåé ãàðìîíèêè â îáú¼ìåäâóëó÷åïðåëîìëÿþùåãî îêèñëåííîãîïîðèñòîãî êðåìíèÿ3.3.1. Óñëîâèÿ ôàçîâîãî ñîãëàñîâàíèÿÏîñêîëüêó òåíçîð ýôôåêòèâíîé êóáè÷åñêîé âîñïðèèì÷èâîñòè ÎÏÊ ñîâïàäàåò ïî ñâîåìó âèäó ñ òåíçîðîì ýôôåêòèâíîé êóáè÷åñêîé âîñïðèèì÷èâîñòè ÏÊ, ôîðìàëüíîå îïèñàíèå ïðîöåññà ãåíåðàöèè Òà â ÎÏÊ ïîâòîðÿåòñëó÷àé ÏÊ.
ÎÏÊ ÿâëÿåòñÿ ïðîçðà÷íîé ñðåäîé â âèäèìîì è áëèæíåì ÈÊäèàïàçîíàõ, ïîýòîìó âîçìîæíî ïîëüçîâàòüñÿ ôîðìóëàìè (3.15,3.16). Êàê èÏÊ, ÎÏÊ ÿâëÿåòñÿ öåíòðîñèììåòðè÷íîé ñðåäîé; ýòî îçíà÷àåò, ÷òî âñå êîì(3)ïîíåíòû òåíçîðà χef f , ñîäåðæàùèå íå÷¼òíîå ÷èñëî îäèíàêîâûõ èíäåêñîâ,ðàâíû íóëþ. Òîãäà, ó÷èòûâàÿ, ÷òî ÎÏÊ, êàê è èñõîäíûé ÏÊ, îáëàäàåòñâîéñòâàìè îòðèöàòåëüíîãî äâóëó÷åïðåëîìëÿþùåãî êðèñòàëëà, ïîëó÷èì,÷òî åäèíñòâåííûì òèïîì âçàèìîäåéñòâèÿ, äëÿ êîòîðîãî âîçìîæíî ôàçîâîåñîãëàñîâàíèå, ÿâëÿåòñÿ âçàèìîäåéñòâèå îîå-å. Äëÿ ïë¼íêè ÎÏÊ, ó êîòîðîéâåëè÷èíà ∆n = 0, 026 â âèäèìîì äèàïàçîíå (ðèñ. 2.28), áûëà ðàññ÷èòàíà çàâèñèìîñòü âåëè÷èíû ðàññòðîéêè âîëíîâûõ âåêòîðîâ ∆k äëÿ ãåîìåòðèè îîå-å îò äëèíû âîëíû èçëó÷åíèÿ íàêà÷êè λ ïðè íîðìàëüíîì ïàäåíèè, ïðè ýòîìâåëè÷èíû ïîêàçàòåëåé ïðåëîìëåíèÿ â âèäèìîì äèàïàçîíå àïïðîêñèìèðîâàëèñü ïî ìîäåëè Áðóããåìàíà (ðèñ.
3.12). Êàê âèäíî, ïðè λ ≈ 1, 05 ìêìäîñòèãàåòñÿ ôàçîâûé ñèíõðîíèçì.3.3.2. Ýêñïåðèìåíòàëüíîå èññëåäîâàíèå ãåíåðàöèèòðåòüåé ãàðìîíèêè â îáú¼ìå îêèñëåííîãîïîðèñòîãî êðåìíèÿÑ öåëüþ ïîèñêà ðåæèìîâ ñèíõðîííîé ãåíåðàöèè Òà â îáú¼ìå ÎÏÊ áûëèèçìåðåíû îðèåíòàöèîííûå çàâèñèìîñòè èíòåíñèâíîñòè Òà ïðè íîðìàëüíîìïàäåíèè èçëó÷åíèÿ íàêà÷êè ñ ðàçëè÷íûìè äëèíàìè âîëí. Áûëà èñïîëüçîâàíà òà æå íàíîñåêóíäíàÿ ëàçåðíàÿ ñèñòåìà ñ ÏÃÑ, ÷òî è äëÿ ýêñïåðèìåí1450,15-1)0,100,05k(0,00-0,05-0,10-0,151,01,21,4(1,61,82,0)Ðèñ. 3.12. Çàâèñèìîñòü ðàññòðîéêè âîëíîâûõ âåêòîðîâ äëÿ ïðîöåññà ãåíåðàöèè Òà âãåîìåòðèè îîå-å îò äëèíû âîëíû èçëó÷åíèÿ íàêà÷êè äëÿ äâóëó÷åïðåëîìëÿþùåé ïë¼íêèÎÏÊ [18].òîâ ïî ãåíåðàöèè Òà â ÏÊ (ï.
3.2.2.). Ýêñïåðèìåíò ïðîâîäèëñÿ ñî ñâîáîäíîéïë¼íêîé ÎÏÊ òîëùèíîé 35 ìêì. Ðåçóëüòàòû èçìåðåíèé ïðåäñòàâëåíû íàðèñ. 3.13.Èç îðèåíòàöèîííûõ çàâèñèìîñòåé Òà õîðîøî âèäíî, ÷òî ñèãíàë ÒÃ, ïîëÿðèçîâàííîé ïåðïåíäèêóëÿðíî íàïðàâëåíèþ ïîëÿðèçàöèè íàêà÷êè, ñðàâíèì ñ ñèãíàëîì ÒÃ, ïîëÿðèçîâàííîé âäîëü íàïðàâëåíèþ ïîëÿðèçàöèè íàêà÷êè. Íàïîìíèì, ÷òî â íåïîãëîùàþùåé èçîòðîïíîé ñðåäå Òà ïîëÿðèçîâàíà ïàðàëëåëüíî íàïðàâëåíèþ ïîëÿðèçàöèè èçëó÷åíèÿ îñíîâíîé ÷àñòîòû.Òàêèì îáðàçîì, íåñìîòðÿ íà òî, ÷òî ñôîðìèðîâàííûå íàìè ïë¼íêè ÎÏÊñîñòîÿò èç àìîðôíîãî îêñèäà êðåìíèÿ, óïîðÿäî÷åííîå ðàñïîëîæåíèå ïîðè íàíîêëàñòåðîâ ïðèâîäèò ê íå òîëüêî ê çàìåòíîìó äâóëó÷åïðåëîìëåíèþ,íî è ê çíà÷èòåëüíîé íåëèíåéíîé àíèçîòðîïèè.Ðàññìîòðèì, êàê èçìåíÿåòñÿ âèä îðèåíòàöèîííûõ çàâèñèìîñòåé Òà è å¼èíòåíñèâíîñòü ñ èçìåíåíèåì äëèíû âîëíû èçëó÷åíèÿ íà îñíîâíîé ÷àñòîòå.Ãåíåðàöèÿ Òà â ãåîìåòðèè îîå-å, äëÿ êîòîðîé âîçìîæíî ôàçîâîå ñîãëàñîâàíèå ïðîöåññà ãåíåðàöèè ÒÃ, õàðàêòåðèçóåòñÿ îðèåíòàöèîííûìè çàâèñè146 "101,1 ! !.)50!"!x 0.4!"!x 20(.1.5201.910090180 270090180 270 360()Ðèñ.
3.13. Îðèåíòàöèîííûå çàâèñèìîñòè ñèãíàëà Òà â ÎÏÊ äëÿ ðàçëè÷íûõ äëèí âîëíèçëó÷åíèÿ íà îñíîâíîé ÷àñòîòå (1,1 ìêì (à, ã), 1,5 ìêì (á, ä), 1,9 ìêì (â, å) ). Èçëó÷åíèåÒà ïîëÿðèçîâàíî ïàðàëëåëüíî (à-â) è ïåðïåíäèêóëÿðíî (ã-å) èçëó÷åíèþ íàêà÷êè. Óãîë0◦ ñîîòâåòñòâóåò ïîëÿðèçàöèè íàêà÷êè âäîëü êðèñòàëëîãðàôè÷åñêîé îñè [001]. Ñïëîøíûå ëèíèè îðèåíòàöèîííûå çàâèñèìîñòè, ðàññ÷èòàííûå ïî ôîðìóëàì (3.15, 3.16) [18].147ìîñòÿìè âèäà (ñì. ôîðìóëû (3.15, 3.16)):IT H, k (ψ) ∝ sin4 2ψ ,(3.19)IT H, ⊥ (ψ) ∝ sin2 2ψ sin4 ψ ,(3.20)ãäå ψ óãîë ìåæäó êðèñòàëëîãðàôè÷åñêîé îñüþ [001] è ïîëÿðèçàöèåé ïàäàþùåãî èçëó÷åíèÿ íà îñíîâíîé ÷àñòîòå. Îáðàòèì âíèìàíèå íà òîò ôàêò, ÷òîäëÿ èçëó÷åíèÿ íàêà÷êè ñ äëèíîé âîëíû 1,1 ìêì (ðèñ.
3.13à, 3.13ã) îðèåíòàöèîííûå çàâèñèìîñòè Òà íàõîäÿòñÿ â õîðîøåì ñîîòâåòñòâèè ñ (3.19, 3.20).Ýòî îçíà÷àåò, ÷òî äëÿ ýòîé äëèíû âîëíû ïîäàâëÿþùèé âêëàä â ñèãíàë ÒÃâíîñèò èìåííî ooe-e âçàèìîäåéñòâèå. Íàø àíàëèç, îñíîâàííûé íà ïðèáëèæåíèè ýôôåêòèâíîé ñðåäû, ïîêàçàë, ÷òî ôàçîâûé ñèíõðîíèçì äëÿ ïðîöåññà ãåíåðàöèè Òà äîñòèãàåòñÿ ïðè áëèçêèõ äëèíàõ âîëí (ñì. ðèñ. 3.12).Äëÿ äðóãèõ äëèí âîëí èçëó÷åíèÿ íàêà÷êè îòíîñèòåëüíàÿ ðîëü èíûõ òèïîâ íåëèíåéíî-îïòè÷åñêîãî âçàèìîäåéñòâèÿ (ooo-o, eeo-o, eee-e ) âîçðàñòàåò,ïðè ýòîì ïðîèñõîäèò çàìåòíîå ïàäåíèå âåëè÷èíû ñèãíàëà ÒÃ.
Òàê, ïðè ïåðåõîäå äëèíû âîëíû èçëó÷åíèÿ íàêà÷êè îò 1,1 ìêì ê 1,9 ìêì âåëè÷èíàñèãíàëà ÒÃ, ïîëÿðèçîâàííîé ïåðïåíäèêóëÿðíî ïîëÿðèçàöèè èçëó÷åíèÿ íàîñíîâíîé ÷àñòîòå, óìåíüøàåòñÿ íà äâà ïîðÿäêà. Íà ðèñ. 3.14 ïðåäñòàâëåíàçàâèñèìîñòü èíòåíñèâíîñòè ÒÃ, ïîëÿðèçîâàííîé ïåðïåíäèêóëÿðíî íàïðàâëåíèþ ïîëÿðèçàöèè íàêà÷êè, îò äëèíû âîëíû èçëó÷åíèÿ íàêà÷êè; ïîêàçàíàçàâèñèìîñòü, êîãäà óãîë ìåæäó îñüþ [001] è íàïðàâëåíèåì ïîëÿðèçàöèè îñíîâíîé ÷àñòîòû ñîñòàâëÿåò ψ = 60◦ , ïðè ýòîì äîñòèãàåòñÿ ìàêñèìàëüíûéñèãíàë â ãåîìåòðèè ooe-e. Ñðàâíåíèå ðàññ÷èòàííûõ âûøå è íàéäåííûõ âýêñïåðèìåíòå âåëè÷èí ñèãíàëà Òà îáíàðóæèâàåò èõ õîðîøåå ñîâïàäåíèå.Òàêèì îáðàçîì, íà îñíîâàíèè ïîëó÷åííûõ ðåçóëüòàòîâ ìîæíî óòâåðæäàòü,÷òî â ýêñïåðèìåíòå ïîêàçàíà âîçìîæíîñòü ñèíõðîííîé ãåíåðàöèè Òà â ñëîÿõ ÎÏÊ.148οITH, ⊥(ψ = 60 )1010.11.01.21.41.6λ()1.82.0Ðèñ.
3.14. Çàâèñèìîñòü èíòåíñèâíîñòè ÒÃ, ïîëÿðèçîâàííîé ïåðïåíäèêóëÿðíî íàïðàâëåíèþ ïîëÿðèçàöèè íàêà÷êè, ïðè ψ = 60◦ îò äëèíû âîëíû èçëó÷åíèÿ íàêà÷êè. Ñïëîøíàÿëèíèÿ ðàñ÷¼ò ïî ôîðìóëå (3.16), êðóæêè - äàííûå ýêñïåðèìåíòà [18].3.4. Âûâîäû ðåçóëüòàòå âûïîëíåííîãî òåîðåòè÷åñêîãî è ýêñïåðèìåíòàëüíîãî èññëåäîâàíèÿ âîçìîæíîñòè äîñòèæåíèÿ ôàçîâîãî ñîãëàñîâàíèÿ ïðè ãåíåðàöèèÂà è Òà â òàêèõ ñðåäàõ, êàê ïîðèñòûé êðåìíèé è îêèñëåííûé ïîðèñòûéêðåìíèé, ïîëó÷åíû ñëåäóþùèå ðåçóëüòàòû:1. Ïîêàçàíî, ÷òî äâóëó÷åïðåëîìëåíèå äàííûõ ïîðèñòûõ ñðåä äîñòàòî÷íî äëÿ äîñòèæåíèÿ ôàçîâîãî ñîãëàñîâàíèÿ äëÿ ïðîöåññîâ ãåíåðàöèè Âà èÒÃ. Îïðåäåëåíû óñëîâèÿ ôàçîâîãî ñèíõðîíèçìà äëÿ ýòèõ ìàòåðèàëîâ. Ðàññ÷èòàíû çàâèñèìîñòè ñèãíàëà ãàðìîíèê îò óãëîâ ïàäåíèÿ è ïîëÿðèçàöèèèçëó÷åíèÿ íàêà÷êè è åãî äëèíû âîëíû.2.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
