Автореферат (1335832), страница 5
Текст из файла (страница 5)
В параграфе экспериментально установленаизотропия линейных свойств (поглощения) плёнок в ТГц диапазоне частот относительноазимутального угла вращения, получены значения контраста пропускания ТГц излучения при фазовом переходе для образцов различной толщины на различных подложках.В параграфе приведены данные о генерации ТГц излучения в плёнках выше и нижетемпературы фазового перехода при возбуждении импульсами титан-сапфирового лазера длительностью 50 фс и энергией до 0.5 мДж.
Показано, что амплитуда излученияв проводящей фазе превышает амплитуду в изолирующем состоянии до 30 раз. Обнаружено, что амплитуда генерируемого излучения линейно зависит от плотности потокавозбуждающего излучения для обоих фазовых состояний, что может говорить о применимости феноменологического подхода оптического выпрямления к описанию данногопроцесса. Кроме того, для непроводящего состояния при превышении плотности потока2энергии излучения выше 5 мДж/смнаблюдается отклонение от линейного роста амплитуды, что говорит о протекании оптически индуцированного фазового перехода вплёнке.При анализе состояния поляризации излучения показано, что для проводящей фазы VO2 (R) на подложке R-среза сапфира ТГц излучение имеет линейную поляризацию,направленную параллельно оси [100]VO2 (R) диоксида ванадия вне зависимости от направления поляризации возбуждающего излучения.
Для непроводящей фазы VO2 (M)амплитуда и направление поляризации генерируемого излучения при изменении поляризации возбуждающего излучения изменяются в пределах до 20∘от направления кристаллографической оси [010]VO2 (M) (cм. рис. 10). Приводятся эмпирические коэффициентыэффективного тензора нелинейной восприимчивости второго порядка, которые описывают состояние поляризации ТГц излучения в рамках модели трехволнового смешения.Возникновение терагерцового излучения в плёнках диоксида ванадия и его поляризация связывается с возбуждением токов смещения на границах раздела проводящейплёнки с воздухом и непроводящей сапфировой подложкой.
Направление этих токов (иполяризация излучаемого импульса) зависит от симметрии поверхности раздела. В двух18Рис. 10. Поляризация ТГц излучения, генерируемого в пленках VO2 в изолирующем (а) и проводящем(b) состоянии для различных поляризаций возбуждающего оптического импульса.фазовых состояниях механизм излучения в целом аналогичен, но в низкотемпературномсостоянии токи смещения определяются фотоиндуцированными носителями заряда имеют намного меньшие величины в силуа намного меньшей проводимости плёнки VO2 , чемдля высокотемпературного фазового состояния. Отличия в поляризации определяютсяотличием в симметрии кристаллической решетки диоксида ванадия и, соответственно,симметрии границы раздела с поверхностью сапфира в двух фазовых состояниях VO2 .Параграф 5.4 содержит выводы данной главы.ЗаключениеОсновные результаты, полученные в рамках настоящей диссертации, можно сформулировать следующим образом:1.
Установлено, что многообразие процессов, происходящих в плазме оптическогопробоя газов и в тонких проводящих плёнках, можно упрощенно описать с использованием аналитических моделей, учитывающих как нелинейную поляризацию среды, обусловленную откликом связанных электронов в молекулах и атомах газов, так свойствапроводимости среды, определяемые фотоэлектронами. Анализ состояния эллипса поляризации терагерцового излучения позволяет определить соотношение вкладов проводимости и нелинейной поляризации в процесс генерации излучения.2.
Cоздан многофункциональный спектрометр-поляриметр, позволяющий проводить эксперименты в оптическом и ТГц диапазонах с возможностью управления поляризацией, интенсивностью и временной задержкой пучков первой и второй гармоник.3. Обнаружено, что при взаимодействии с газовой средой излучения первой и второйгармоник титан-сапфирового лазера с длительностью порядка 100 фс, энергией порядка0.5 мДж и 0.02 мДж соответственно и углом между направлениями их линейной поля∘ризации, меньшим 70 , поляризация генерируемого терагерцового излучения близка клинейной, и направление главной оси эллипса совпадает с направлением поляризациипервой гармоники.4. Установлено, что при взаимодействии в газе циркулярно поляризованного импульса первой гармоники и линейно поляризованного импульса второй гармоники титан-сапфирового лазера при их энергиях порядка 0.5 мДж и до 0.02 мДж соответственно, терагерцовое излучение имеет линейную поляризацию с направлением, зависящим19от разности фазмежду полями первой и второй гармоник, а его интенсивность независит от этой разности фаз.5.
Показано, что поляризация второй и третьей гармоник, возникающих при коллинеарном взаимодействии фемтосекундных импульсов первой и второй гармоники титансапфирового лазера в воздухе при их энергиях до 0.5 мДж и до 0.02 мДж соответственно,хорошо описывается в рамках модели кубической среды без пространственной и частотной дисперсии6. Экспериментально показано, что пространственное распределение интенсивностилинейно поляризованного терагерцового излучения, возникающего в газе при взаимодействии фемтосекундных импульсов первой и второй гармоники титан-сапфирового лазерас длительностью порядка 100 фс и энергией до 1 мДж и до 0.05 мДж соответственно,имеет конический характер.
Угол раскрытия конуса обратно пропорционален корню издлины образующегося плазменного канала и частоты терагерцового излучения7. Обнаружено и исследовано явление генерации ТГц излучения при возбужденииплёнок диоксида ванадия толщиной 35-200 нм на сапфировых подложках мощным (до0.2 мДж) фемтосекундным излучением титан-сапфирового лазера. Установлено, что фазовый переход из изолирующего в проводящее состояние приводит к увеличению эффективности генерации до 30 раз. Поляризация ТГц излучения, генерируемая плёнкойдиоксида ванадия, линейна, и в случае высокотемпературной металлической фазы совпадает с ориентацией оси [100] VO2 (R) плёнки, что обусловлено токами смещения награницах раздела плёнки VO2 с сапфировой подложкой и с воздухом. Амплитуда излучаемого ТГц импульса линейно зависит от интенсивности возбуждающего лазерногоизлучения для обоих фазовых состояний VO2 .20Список публикаций по теме диссертацииСтатьи в журналах:1.
Makarevich A., Sadykov I., Sharovarov D., Esaulkov M. et al. Chemical synthesis of highquality epitaxial vanadium dioxide films with sharp electrical and optical switch properties // Journal of Materials Chemistry C. 2015. Vol. 3, no. 35. P. 9197–9205.2. Esaulkov M., Solyankin P., Sidorov A., Parshina L. et al. Emission of terahertz pulsesfrom vanadium dioxide films undergoing metal–insulator phase transition // Optica. 2015.Vol. 2, no. 9. P. 790–796.3.
Borodin A., Esaulkov M., Frolov A., Shkurinov A., Panchenko V. Possibility of directestimation of terahertz pulse electric field // Opt. Lett.2014. — Jul.Vol. 39, no. 14.P. 4092–4095.4. Kosareva O., Panov N., Volkov R., Esaulkov M. et al. Analysis of Dual Frequency Interaction in the Filament with the Purpose of Efficiency Control of THz Pulse Generation //Journal of Infrared, Millimeter and Terahertz Waves. 2011.
Vol. 32. P. 1157–1167.5. Borodin A., Esaulkov M., Kuritsyn I., Kotelnikov I., Shkurinov A. On the role of photoionization in generation of terahertz radiation in the plasma of optical breakdown // J.Opt. Soc. Am. B. 2012. — Aug. Vol. 29, no. 8. P. 1911–1919.6. Esaulkov M., Kosareva O., Makarov V., Panov N., Shkurinov A. Simultaneous generationof nonlinear optical harmonics and terahertz radiation in air: polarization discriminationof various nonlinear contributions // Frontiers of Optoelectronics.2015.Vol.
8, no 1.P. 73–80.7. Borodin A., Panov N., Kosareva O., Esaulkov M. et al. Transformation of terahertzspectra emitted from dual-frequency femtosecond pulse interaction in gases // Opt. Lett.2013. — Jun. Vol. 38, no. 11. P. 1906–1908.8. Фролов А., Бородин А., Есаулков М., Курицын И., Шкуринов А. Теория лазерноплазменного метода детектирования терагерцового излучения // ЖЭТФ.
2012. Vol.141, no. 6. P. 1027–1040.Тезисы конференций:1. Solyankin P., Sidorov A., Shkurinov A., Esaulkov M. et al. Generation of Single-CycleTHz Radiation in Thin VO2 Films Undergoing Metal-Insulator Phase Transition // AsiaCommunications and Photonics Conference / Optical Society of America.P. ATh3A–63. Shanghai, China, 2014.2.
Andreeva V., Borodin A., Esaulkov M., Kosareva O. et al. Transformation of THz spectraemitted from dual-frequency femtosecond pulse interaction in gases // Infrared, Millimeter,21and Terahertz Waves (IRMMW-THz), 2012 37th International Conference on / IEEE.P. 1–2. Wollongong, Australia, 2012.3. Borodin A., Esaulkov M., Kuricyn I., Frolov A., Shkurinov A. The basis of the plasmamethods of diagnostics and detection of THz radiation // Infrared, Millimeter and Terahertz Waves (IRMMW-THz), 2011 36th International Conference on / IEEE.P. 1–2.Houston, USA, 2011.4.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
