Диссертация (1097499), страница 29
Текст из файла (страница 29)
Ñõåìû ýêñïåðèìåíòîâ ïðèâåäåíû. Óãîë 0◦ â îðèåíòàöèîííûõ çàâèñèìîñòÿõ ñîîòâåòñòâóåò ãîðèçîíòàëüíîé ïîëÿðèçàöèè âîëíû íàêà÷êè(ïåðïåíäèêóëÿðíî îñè [11̄0] è â îäíîé ïëîñêîñòè ñ îñüþ [001] äëÿ ðèñ. â; ïåðïåíäèêóëÿðíî îñè [001] è â îäíîé ïëîñêîñòè ñ îñüþ [11̄0] äëÿ ðèñ. ã)199100(..)oo-ooo-eee-e10[001]1-80[001]-60-40-2002040(6080)Ðèñ. 5.7. Çàâèñèìîñòü ñèãíàëà Âà äëÿ îáðàçöà Ñ îò óãëà ïàäåíèÿ èçëó÷åíèÿ íà îáðàçåöäëÿ ðàçëè÷íûõ ãåîìåòðèé âçàèìîäåéñòâèÿ (ïîêàçàíû íà ñõåìàõ).ñîãëàñîâàíèÿ: â ñëîÿõ äâóëó÷åïðåëîìëÿþùåãî ÏÊ è âî âñåé ìíîãîñëîéíîéñòðóêòóðå. Âîçìîæíîñòüþ èçìåíÿòü ðàññòðîéêó âîëíîâûõ âåêòîðîâ òàêæåìîæíî îáúÿñíèòü è áîëüøóþ âåëè÷èíó ñèãíàëà Âà â ãåîìåòðèè åå-å ïðèïîâîðîòå îáðàçöà âîêðóã îñè [11̄0].
Îòìåòèì òàêæå, ÷òî äëÿ ìíîãîñëîéíûõñòðóêòóð íàì óäàëîñü çàðåãèñòðèðîâàòü âçàèìîäåéñòâèå â ãåîìåòðèè åå-î.Íàïîìíèì, ÷òî â ñâîáîäíîé ïëåíêå ÏÊ èç-çà áîëüøîé âåëè÷èíû ðàññòðîéêè âîëíîâûõ âåêòîðîâ â ýòîé ãåîìåòðèè ñèãíàë Âà â ïîñëåäíåé ãåîìåòðèèáûë êðàéíå ìàë è íå ïðåâîñõîäèë óðîâíÿ øóìîâ.
Òàêèì îáðàçîì, óâåëè÷åíèå ýôôåêòèâíîñòè ãåíåðàöèè Âà ìîæíî ñâÿçàòü ñ âëèÿíèåì ìíîãîñëîéíîéñòðóêòóðû è îñîáûõ óñëîâèé ôàçîâîãî ñîãëàñîâàíèÿ â íåé. òîì ñëó÷àå, êîãäà îñíîâíàÿ ÷àñòîòà ëàçåðíîãî èçëó÷åíèÿ ïîïàäàåò âÔÇÇ, ïîâîðîòû îáðàçöà òàêæå ïðèâîäÿò ê èçìåíåíèþ ñèãíàëà, ïðè÷åì çàâèñèìîñòü îò óãëà ïàäåíèÿ èçëó÷åíèÿ íà îáðàçåö ñóùåñòâåííûì îáðàçîìçàâèñèò îò ãåîìåòðèè âçàèìîäåéñòâèÿ, ÷òî ïîçâîëÿåò ïðîñëåäèòü çà âëèÿíèåì ïîëîæåíèÿ ÔÇÇ íà ýôôåêòèâíîñòü ãåíåðàöèè ÂÃ.
Íà ðèñ. 5.7 ïîêàçà200íà çàâèñèìîñòü ýôôåêòèâíîñòè ãåíåðàöèè Âà â îáðàçöå Ñ. Êàê âèäíî, äëÿîî-å âçàèìîäåéñòâèÿ, â êîòîðîì áëàãîäàðÿ ôàçîâîìó ñèíõðîíèçìó äëÿ äâóëó÷åïðåëîìëÿþùåé ïë¼íêè ÏÊ äîñòèãàëàñü ìàêñèìàëüíàÿ ýôôåêòèâíîñòüãåíåðàöèè ÂÃ, ìû ðåãèñòðèðóåì çàìåòíûé ñïàä ñèãíàëà Âà ïðè óãëàõ ïàäåíèÿ îêîëî 40 − 50◦ .
Ýòîò ôàêò ñâÿçàí ñ òåì, ÷òî ïðè ïîâîðîòå îáðàçöàÔÇÇ ñìåùàåòñÿ â ñèíþþ ñòîðîíó, òåì ñàìûì ïðåïÿòñòâóÿ ýôôåêòèâíîìóðàñïðîñòðàíåíèþ ëàçåðíîãî èçëó÷åíèÿ â ìíîãîñëîéíîé ñòðóêòóðå, ÷òî èïðîÿâëÿåòñÿ â ñïàäå ñèãíàëà ÂÃ.  òî æå âðåìÿ, ñäâèã ÔÇÇ äëÿ íåîáûêíîâåííîé âîëíû îñíîâíîé ÷àñòîòû ïðè ïîâîðîòå îáðàçöà ïðèâîäèò ê âîçðàñòàíèþ ïðîïóñêàíèÿ, à òàêæå ê óìåíüøåíèþ ðàññòðîéêè âîëíîâûõ âåêòîðîââî âñåé ìíîãîñëîéíîé ñòðóêòóðå. Ðåçóëüòàòîì ýòîãî ÿâëÿåòñÿ ðîñò ñèãíàëàÂà â åå-å ãåîìåòðèè (ìàêñèìóì ñèãíàëà Âà äîñòèãàåòñÿ ïðè 20◦ ).
Ñïàä ýôôåêòèâíîñòè ãåíåðàöèè Âà â ýòîé ãåîìåòðèè ïðè óãëàõ ïàäåíèÿ îêîëî 30◦ìîæåò áûòü ñâÿçàí ñ óâåëè÷åíèåì ðàññòðîéêè âîëíîâûõ âåêòîðîâ ñ ðîñòîìóãëà ïàäåíèÿ, à òàêæå ñ ïàäåíèåì ïðîïóñêàíèÿ ñòðóêòóðû.5.2.2.2. Ãåíåðàöèÿ òðåòüåé ãàðìîíèêèÎáðàòèìñÿ òåïåðü ê ðåçóëüòàòàì ýêñïåðèìåíòîâ ïî âëèÿíèþ ïîëîæåíèÿÔÇÇ íà ãåíåðàöèþ ÒÃ. Íà ðèñ.
5.8 ïîêàçàíî, êàê ìåíÿþòñÿ îðèåíòàöèîííûåçàâèñèìîñòè ñèãíàëà Òà ïðè ïîâîðîòå ìíîãîñëîéíîé ñòðóêòóðû è, ñëåäîâàòåëüíî, ïðè ñìåùåíèè ïîëîæåíèÿ ÔÇÇ. Èñïîëüçîâàëñÿ îáðàçåö C â ãåîìåòðèè íà ïðîõîä“ . Ðàññìîòðèì ñíà÷àëà çàâèñèìîñòü âåëè÷èíû ÒÃ, ïîëÿðè-”çîâàííîé ïàðàëëåëüíî ïîëÿðèçàöèè èçëó÷åíèÿ íàêà÷êè, îò óãëà ψ ìåæäóîñüþ [001] è ïîëÿðèçàöèåé èçëó÷åíèÿ íàêà÷êè.
Êàê âèäíî èç ðèñ. 5.8à ïðèíîðìàëüíîì ïàäåíèè èçëó÷åíèÿ ãåíåðàöèÿ Òà ñóùåñòâåííî ïîäàâëåíà âòîì ñëó÷àå, êîãäà èçëó÷åíèå íà îñíîâíîé ÷àñòîòå ïîëÿðèçîâàíî âäîëü îñè[001]. Äåéñòâèòåëüíî, ïðè òàêîé ïîëÿðèçàöèè ÷àñòîòà èçëó÷åíèÿ íàêà÷êèïîïàäàåò â ÔÇÇ, ïðè ýòîì ïðàêòè÷åñêè íå ïðîèñõîäèò åãî ðàñïðîñòðàíåíèÿ â ñòðóêòóðå, ÷òî è ïðîÿâëÿåòñÿ â ïîäàâëåíèè ãåíåðàöèè ÒÃ. Íàïðîòèâ,åñëè èçëó÷åíèå íàêà÷êè ïîëÿðèçîâàíî âäîëü îñè [110], ò.
å. ÿâëÿåòñÿ îáûê201íîâåííîé âîëíîé, òî îíî íå ïîïàäàåò â ÔÇÇ, ÷òî ïðèâîäèò ê ñðàâíèòåëüíîáîëüøîìó ñèãíàëó ÒÃ. Äëÿ îðèåíòàöèîííîé çàâèñèìîñòè ÒÃ, ïîëÿðèçîâàííîé ïåðïåíäèêóëÿðíî ïîëÿðèçàöèè èçëó÷åíèÿ íàêà÷êè, òàêæå íàáëþäàåòñÿïàäåíèå ýôôåêòèâíîñòè ãåíåðàöèè ÒÃ, åñëè âîëíà íàêà÷êè èìååò áîëüøóþñîñòàâëÿþùåé íåîáûêíîâåííîé âîëíû. Ýòî ïðîÿâëÿåòñÿ â òîì, ÷òî ÷åòûð¼õëåïåñêîâàÿ îðèåíòàöèîííàÿ çàâèñèìîñòü îêàçûâàåòñÿ âûòÿíóòîé âäîëüîñè ψ = 90◦ .Ñèòóàöèÿ ìåíÿåòñÿ íà ïðîòèâîïîëîæíóþ, åñëè îáðàçåö ïîâåðíóò íà óãîëθ = 20◦ (ðèñ.5.8á).  ýòîì ñëó÷àå ïðîèñõîäèò ñìåùåíèå ÔÇÇ âñè”íþþ“ ñòîðîíó. Òàêèì îáðàçîì, îêàçûâàåòñÿ, ÷òî äëÿ íåîáûêíîâåííîé âîëíû ðàñïðîñòðàíåíèå èçëó÷åíèÿ îñíîâíîé ÷àñòîòû ðàçðåøåíî, òîãäà êàê äëÿîáûêíîâåííîé âîëíû îíî, íàîáîðîò, ïîäàâëåíî.
Ýòî ïðèâîäèò ê èçìåíåíèþâèäà îðèåíòàöèîííîé çàâèñèìîñòè ïî ñðàâíåíèþ ñî ñëó÷àåì θ = 0◦ : ñèãíàëÒà ïðè å¼ íàêà÷êå íåîáûêíîâåííîé âîëíîé íàìíîãî ïðåâîñõîäèò Òà ïðè íàêà÷êå îáûêíîâåííîé âîëíîé.  òîì ñëó÷àå, êîãäà ðåãèñòðèðóåòñÿ ÒÃ, ïîëÿ||⊥o0.).(33010000100010030300o00033020o603006033030303006060101270190 270902709010100100024010000120210150180a240120210240150180120210150180Ðèñ. 5.8. Îðèåíòàöèîííûå çàâèñèìîñòè ñèãíàëà ÒÃ, ïîëÿðèçîâàííîé ïàðàëëåëüíî (¥) èïåðïåíäèêóëÿðíî (°) ïîëÿðèçàöèè èçëó÷åíèÿ íàêà÷êè, äëÿ îáðàçöà Ñ ïðè ðàçëè÷íûõóãëàõ ïàäåíèÿ èçëó÷åíèÿ íà îáðàçåö: θ = 0◦ (a), θ = 20◦ (á), θ = 60◦ (â).
Îáðàçåö ïîâîðà÷èâàëñÿ âîêðóã îñè [110]. Óãîë ìåæäó ïëîñêîñòüþ ïàäåíèÿ è ïîëÿðèçàöèåé èçëó÷åíèÿíàêà÷êè ψ = 0◦ ñîîòâåòñòâóåò ïîëÿðèçàöèè èçëó÷åíèÿ íàêà÷êè â îäíîé ïëîñêîñòè ñîñüþ [001].202ðèçîâàííàÿ ïåðïåíäèêóëÿðíî íàêà÷êå, ÷åòûð¼õëåïåñêîâàÿ îðèåíòàöèîííàÿçàâèñèìîñòü îêàçûâàåòñÿ âûòÿíóòîé âäîëü îñè ψ = 0◦ .Íàêîíåö, ïðè θ = 60◦ (ðèñ. 5.8â) îðèåíòàöèîííàÿ çàâèñèìîñòü ñèãíàëà ÒÃ, ïîëÿðèçîâàííîé ïàðàëëåëüíî èçëó÷åíèþ íàêà÷êè, ñòàíîâèòñÿ ÷åòûð¼õëåïåñòêîâîé, ïîñêîëüêó â ýòîì ñëó÷àå ÔÇÇ äëÿ îáûêíîâåííîé è íåîáûêíîâåííîé âîëí ñìåñòèëèñü íàñòîëüêî, ÷òî íå ïðåïÿòñòâóþò ðàñïðîñòðàíåíèþ èçëó÷åíèÿ â ìíîãîñëîéíîé ñòðóêòóðå.
Èíòåðåñíî îòìåòèòü, ÷òî ïðèïîâîðîòå íà óãîë θ = 60◦ ñèãíàë Òà ïàäàåò âñåãî â äâà ðàçà. Êðîìå òîãî, îêàçûâàåòñÿ, ÷òî ïðè θ = 60◦ îðèåíòàöèîííàÿ çàâèñèìîñòü ñèãíàëà ÒÃ,ïîëÿðèçîâàííîé ïåðïåíäèêóëÿðíî ïîëÿðèçàöèè èçëó÷åíèÿ îñíîâíîé ÷àñòîòû, îáëàäàåò ÷åòûð¼õêðàòíîé ñèììåòðèåé, à å¼ ýôôåêòèâíîñòü ñðàâíèìà ñýôôåêòèâíîñòüþ ãåíåðàöèè Òà äëÿ ïàðàëëåëüíî ïîëÿðèçîâàííûõ âîëí íàêà÷êè è ÒÃ. Ýòè ôàêòû íå õàðàêòåðíû äëÿ ïðîöåññà ãåíåðàöèè Òà â îäíîìñëîå (ïë¼íêå) ÏÊ è, ïî-âèäèìîìó, ñâÿçàíû ñ âëèÿíèåì ôàçîâîãî ñîãëàñîâàíèÿ â ìíîãîñëîéíîé ñòðóêòóðå íà ïðîöåññ ãåíåðàöèè ÒÃ.Ðàññìîòðèì òåïåðü ñëó÷àé ãåíåðàöèè Òà â ãåîìåòðèèíà îòðàæå”íèå“ (ðèñ.
5.9). Êàê âèäíî, â ñëó÷àå îáðàçöà Â, äëÿ êîòîðîãî èçëó÷åíèåîñíîâíîé ÷àñòîòû íå ïîïàäàåò â ÔÇÇ, îðèåíòàöèîííûå çàâèñèìîñòè â öåëîì ïîâòîðÿþò ôîðìó îðèåíòàöèîííûõ çàâèñèìîñòåé äëÿ ñ-Si. Äëÿ îáðàçöàÀ, îäíàêî, ôîðìà îðèåíòàöèîííîé çàâèñèìîñòè ìåíÿåòñÿ. Ýòîò ðåçóëüòàòîáúÿñíÿåòñÿ âëèÿíèåì ÔÇÇ. Äåéñòâèòåëüíî, ïðè ïîëÿðèçàöèè èçëó÷åíèÿíàêà÷êè âäîëü îñè [001] ÔÇÇ äëÿ íåîáûêíîâåííîé âîëíû ïðåïÿòñòâóåò ðàñïðîñòðàíåíèþ èçëó÷åíèÿ îñíîâíîé ÷àñòîòû â ìíîãîñëîéíîé ñòðóêòóðå, ÷òîè ïðèâîäèò ê ïàäåíèþ îòêëèêà íà ÷àñòîòå Òà [210].Òàêèì îáðàçîì, ìû ïîêàçàëè, ÷òî ýôôåêòèâíîñòü ãåíåðàöèè Âà è ÒÃñóùåñòâåííûì îáðàçîì çàâèñèò îò ïîëîæåíèÿ ÔÇÇ: çàïðåò íà ðàñïðîñòðàíåíèå èçëó÷åíèÿ íà îñíîâíîé ÷àñòîòå èëè ÷àñòîòå ãàðìîíèêè ïðèâîäèò êïîäàâëåíèþ ïðîöåññà ãåíåðàöèè ãàðìîíèê.
 ìíîãîñëîéíûõ ñòðóêòóðàõ,ñôîðìèðîâàííûõ èç àíèçîòðîïíûõ ñëî¼â ÏÊ, ýòî ïðîÿâëÿåòñÿ êàê ìîäèôèêàöèÿ îðèåíòàöèîííûõ è óãëîâûõ çàâèñèìîñòåé ñèãíàëîâ ãàðìîíèê.203Ðèñ. 5.9. Íîðìèðîâàííûå îðèåíòàöèîííûå çàâèñèìîñòè ñèãíàëà ÒÃ, ïîëÿðèçîâàííîéïàðàëëåëüíî (ëåâàÿ êîëîíêà) è ïåðïåíäèêóëÿðíî (ïðàâàÿ êîëîíêà) ïîëÿðèçàöèè èçëó÷åíèÿ íàêà÷êè, äëÿ c-Si (âåðõíèé ðÿä), îáðàçöà  (ñðåäíèé ðÿä) è îáðàçöà À (íèæíèéðÿä). Óãîë 0◦ ñîîòâåòñòâóåò íàïðàâëåíèþ [001] (ñì. [210]).2045.3. Ýôôåêòû ëîêàëèçàöèè ñâåòà â íåëèíåéíîîïòè÷åñêèõ âçàèìîäåéñòâèÿõ â ïîðèñòîì ôîñôèäå ãàëëèÿÊðèñòàëëè÷åñêèé ôîñôèä ãàëëèÿ (c-GaP) ÿâëÿåòñÿ íåöåíòðîñèììåòðè÷íûì êðèñòàëëîì, ïðèíàäëåæàùèì ê ãðóïïå ñèììåòðèè 4̄3m. Òåíçîðêâàäðàòè÷íîé íåëèíåéíîé âîñïðèèì÷èâîñòè ñ-GaP îáëàäàåò åäèíñòâåííûì(2)(2)(2)íåçàâèñèìûì íåíóëåâûì ýëåìåíòîì χ123 = χ231 = χ321 .
Ýòîò ìàòåðèàëîáëàäàåò áîëüøèìè âåëè÷èíàìè êâàäðàòè÷íîé âîñïðèèì÷èâîñòè χ(2) =0,2 íì/ (îäíà èç ñàìûõ áîëüøèõ âåëè÷èí χ(2) ñðåäè íåîðãàíè÷åñêèõ ìàòåðèàëîâ [134]) è ñå÷åíèÿ êîìáèíàöèîííîãî ðàññåÿíèÿ, ÷òî ñäåëàëî ñ-GaPïîïóëÿðíûì îáúåêòîì èññëåäîâàíèé ïî íåëèíåéíîé îïòèêå, íà÷èíàÿ ñ ïåðâûõ ýêñïåðèìåíòîâ ïî ÷åòûð¼õâîëíîâîìó ñìåøåíèþ [211].Èíòåðåñ ê íåëèíåéíî-îïòè÷åñêèì ñâîéñòâàì ïîðèñòîãî ôîñôèäà ãàëëèÿ(ÏÔÃ) îáóñëîâëåí îáíàðóæåííûì ðîñòîì ýôôåêòèâíîñòè ãåíåðàöèè Âà âí¼ì ïî ñðàâíåíèþ ñ c-GaP [31, 32, 212]. Âïîñëåäñòâèè ýôôåêòèâíûå ïðîöåññû ãåíåðàöèè ðàçíîñòíûõ ÷àñòîò áûëè îáíàðóæåíû è â äðóãèõ ïîðèñòûõ áèíàðíûõ ïîëóïðîâîäíèêàõ (ïîðèñòîì ôîñôèäå èíäèÿ) [213,214]. Ýòîîòêðûâàåò âîçìîæíîñòè äëÿ èñïîëüçîâàíèÿ ýòèõ ñðåä äëÿ ýôôåêòèâíîãîïðåîáðàçîâàíèÿ ÷àñòîò, â òîì ÷èñëå â êà÷åñòâå èñòî÷íèêîâ òåðàãåðöîâîãîèçëó÷åíèÿ.
Õîðîøî èçâåñòíû òàêæå ðîñò ñèãíàëà êîìáèíàöèîííîãî ðàññåÿíèÿ ñâåòà è èçìåíåíèå ñîîòíîøåíèÿ ìåæäó âåëè÷èíàìè ïèêîâ â ñïåêòðåêîìáèíàöèîííîãî ðàññåÿíèÿ äëÿ ñäâèãîâ íà ÷àñòîòû LO è TO ôîíîíîâ 365è 400 ñì−1 [215218].Òàêèì îáðàçîì, äëÿ äåòàëüíîãî îïèñàíèÿ íåëèíåéíî-îïòè÷åñêèõ ïðîöåññîâ â ÏÔà íàì íåîáõîäèìî èçìåðèòü îðèåíòàöèîííûå çàâèñèìîñòè ñèãíàëîâ Âà è ÒÃ, çàâèñèìîñòü âåëè÷èí íåëèíåéíî-îïòè÷åñêèõ ñèãíàëîâ îò äëèíû âîëíû èçëó÷åíèÿ íàêà÷êè, à òàêæå ñðàâíèòü ýôôåêòèâíîñòè íåëèíåéíîîïòè÷åñêèõ ïðîöåññîâ, îòëè÷àþùèõñÿ âåëè÷èíîé ðàññòðîéêè âîëíîâûõ âåêòîðîâ.2055.3.1. Îðèåíòàöèîííûå çàâèñèìîñòè ñèãíàëà âòîðîé è òðåòüåéãàðìîíèê ýêñïåðèìåíòàõ ïî ãåíåðàöèè Âà è Òà èñïîëüçîâàëñÿ ëàçåð íàCr:ôîðñòåðèòå ñ äëèíîé âîëíû 1,25 ìêì, äëèòåëüíîñòüþ èìïóëüñîâ 60 ôñ,÷àñòîòîé ïîâòîðåíèÿ èìïóëüñîâ 25 ÌÃö è ýíåðãèåé 6 íÄæ â èìïóëüñå.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
