Диссертация (1102884)
Текст из файла
МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТимени М.В.ЛОМОНОСОВАФИЗИЧЕСКИЙ ФАКУЛЬТЕТНа правах рукописиСВЯХОВСКИЙ СЕРГЕЙ ЕВГЕНЬЕВИЧДИНАМИЧЕСКАЯ ДИФРАКЦИЯ ФЕМТОСЕКУНДНЫХЛАЗЕРНЫХ ИМПУЛЬСОВ В ОДНОМЕРНЫХ ФОТОННЫХКРИСТАЛЛАХСпециальность 01.04.21 - лазерная физикаДиссертация на соискание учёной степеникандидата физико-математических наукНаучный руководительдоктор физико-математических наукдоцент Мурзина Т.В.МОСКВА - 20142ОглавлениеВведение5Глава 1. Электромагнитные волны в периодических средах: теоретические и экспериментальные исследования (обзорлитературы)9§ 1.1 Электромагнитные волны в периодических средах . .
. . . . . . 9§ 1.2 Свет в периодических средах: фотонные кристаллы . . . . . . . . 141.2.1 Фотонная запрещенная зона . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 151.2.2 Брэгговская дифракция в искусственных опалах . . . . . . 171.2.3 Дифракция коротких импульсов в геометрии Лауэ . . . . . 181.2.4 Дифракция импульсов с фазовой модуляцией в фотонныхкристаллах . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30§ 1.3 Пористый кремний и фотонные кристаллы на его основе . . . . 341.3.1 Электрохимическая методика формирования пористогокремния . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 341.3.2 Оптика пористого кремния. Модели эффективной среды . 381.3.3 Фотонные кристаллы на основе пористого кремния . . . . 401.3.4 Термическое окисление пористого кремния . . . .
. . . . . . 41§ 1.4 Численные методы расчета оптики фотонных кристаллов . . . . 431.4.1 Рекуррентный метод . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 441.4.2 Метод матриц распространения . . . . . . . . . . . . . . . . 451.4.3 Метод конечных разностей во временной области(FDTD) . 48Глава 2. Изготовление и характеризация фотонных кристалловна основе пористых кремния и оксида кремния52§ 2.1 Экспериментальные установки и методы .
. . . . . . . . . . . . . . 522.1.1 Установка для изготовления структур из пористого кремния522.1.2 Установка для линейной спектроскопии . . . . . . . . . . . . 552.1.3 Методика измерения толщин однородных пленок . . . . . . 562.1.4 Установка для измерения нелинейного поглощения . . . . . 583§ 2.2 Исследование особенностей процесса электрохимического травления высоколегированного −кремния . . .
. . . . . . . . . . . .2.2.1 Зависимость толщины пористого слоя от времени травления. Скорость травления . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .2.2.2 Зависимость скорости травления от плотности тока травления . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. .2.2.3 Линейное поглощение света в пористом кремнии . . . . . .2.2.4 Нелинейное поглощение света в пористом кремнии . . . . .2.2.5 Влияние концентрации плавиковой кислоты . . . . . . . . .2.2.6 Режим электрополировки . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .§ 2.3 Структуры большой толщины на основе пористого кремния . .2.3.1 Уменьшение концентрации плавиковой кислоты в объемераствора . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .2.3.2 Локальное уменьшение концентрации плавиковой кислоты:влияние перемешивания . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .2.3.3 Причины ухудшения травления . . . . . . . . . . . . . . . . .§ 2.4 Термическое окисление . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . .2.4.1 Отжиг тонких структур. Смещение спектра . . . . . . . . .2.4.2 Отжиг толстых структур . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .2.4.3 Неполный отжиг . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .§ 2.5 Анизотропия пористого кварца . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . .§ 2.6 Фотонный кристалл для наблюдения дифракционного деления .§ 2.7 Выводы по главе 2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .596061626364666769707374757679808183Глава 3. Временное деление лазерных импульсов в одномерныхфотонных кристаллах, вызванное брэгговской динамической дифракцией в геометрии Лауэ85§ 3.1 Обнаружение эффекта временного деления . . . . . . .
. . . . . . 853.1.1 Установка для измерения автокорреляционных функций . 853.1.2 Наблюдение временного деления . . . . . . . . . . . . . . . . 873.1.3 Время деления как функция толщины кристалла . . . . . . 903.1.4 Угловая зависимость эффекта временного деления . . . .
. 91§ 3.2 Сравнение экспериментальных результатов и теории . . . . . . . 92§ 3.3 Численное моделирование дифракционного деления импульсов . 943.3.1 Маятниковый эффект . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 943.3.2 Временное деление импульсов . .
. . . . . . . . . . . . . . . . 94§ 3.4 Выводы по главе 3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 974Глава 4. Управление фемтосекундными импульсами при помощи эффекта временного деления в фотонных кристаллах98§ 4.1 Исследование эффекта временного деления при помощи кросскорреляционной функции .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 984.1.1 Установка для измерения кросс-корреляционных функций 994.1.2 Зависимость эффекта временного деления от интенсивности накачки . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 102§ 4.2 Поляризационная зависимость эффекта временного деления импульсов . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1034.2.1 Решёточная анизотропия одномерного фотонного кристалла1044.2.2 Автокорреляционный метод . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1054.2.3 Кросс-корреляционный метод . . . . . . . . . . . . . . . . . . 107§ 4.3 особенности пространственного распределения интенсивностиимпульсов в фотонном кристалле . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . 1124.3.1 Cмещение импульсов при отстройке от угла Брэгга . . . . 1124.3.2 Пространственно-временное распределение интенсивностина выходной грани фотонного кристалла . . . . . . . . . . . 113§ 4.4 Распространение импульсов с квадратичной модуляцией фазы . 1154.4.1 Установка для наблюдения эффекта селективной компрессии импульсов . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1154.4.2 Экспериментальное наблюдение селективной компрессииимпульсов . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1164.4.3 Сравнение экспериментальных результатов, теории и численного моделирования . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . 117§ 4.5 Выводы по главе 4 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 120Литература1245ВведениеДиссертационная работа посвящена исследованию распространениялазерных импульсов фемтосекундной длительности в фотонных кристаллах в условиях Брэгговской динамической дифракции в геометрии Лауэ.Актуальность проведенных в работе исследований во многом обусловлена растущим интересом к оптике фотонных кристаллов (ФК) - структурс периодической пространственной модуляцией показателя преломления спериодом порядка длины волны видимого света. Фотонные кристаллы являются объектом интенсивных исследований на протяжении более двухдесятилетий.
Так например, благодаря наличию фотонной запрещеннойзоны, т.е. диапазона частот, в котором невозможно распространение светавнутри кристалла. Благодаря этому возможна реализация различных интересных эффектов: изменение плотности оптических мод [1], усиление линейных и нелинейных оптических эффектов, например, генерация второйи третьей оптической гармоники, эффект Фарадея [2], рамановское рассеяние [3].
Рассмотрение периодической структуры фотонного кристаллаведётся в терминах физики твёрдого тела: для периодической структурыиспользуется теорема Блоха и вводятся энергетические зоны. Альтернативным подходом к описанию оптических эффектов в фотонных кристаллахявляется теория динамической дифракции [4], хорошо разработанная длядифракции рентгеновского излучения на кристаллических телах.В рамках динамической теории дифракции в фотонных кристаллахбыли обнаружены эффекты, ранее наблюдавшиеся в рентгеновской оптике:эффект Боррманна [5] и маятниковый эффект [6].Особый интерес представляет оптика сверхбыстрых процессов, динамика распространения фемтоскеундных импульсов и возможность управления ими.
Характеристики
Тип файла PDF
PDF-формат наиболее широко используется для просмотра любого типа файлов на любом устройстве. В него можно сохранить документ, таблицы, презентацию, текст, чертежи, вычисления, графики и всё остальное, что можно показать на экране любого устройства. Именно его лучше всего использовать для печати.
Например, если Вам нужно распечатать чертёж из автокада, Вы сохраните чертёж на флешку, но будет ли автокад в пункте печати? А если будет, то нужная версия с нужными библиотеками? Именно для этого и нужен формат PDF - в нём точно будет показано верно вне зависимости от того, в какой программе создали PDF-файл и есть ли нужная программа для его просмотра.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
