Аксиальное распределение интенсивности люминесценции и рассеяния возбуждающего излучения в кубических кристаллах с наведенной анизотропией

Дресвянский, Владимир Петрович

Аксиальное распределение интенсивности люминесценции и рассеяния возбуждающего излучения в кубических кристаллах с наведенной анизотропией тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.07 ВАК РФ

Дресвянский, Владимир Петрович АВТОР

кандидата физико-математических наук УЧЕНАЯ СТЕПЕНЬ

Иркутск МЕСТО ЗАЩИТЫ

2003 ГОД ЗАЩИТЫ

01.04.07 КОД ВАК РФ

Диссертация по физике на тему «Аксиальное распределение интенсивности люминесценции и рассеяния возбуждающего излучения в кубических кристаллах с наведенной анизотропией»

Автореферат диссертации на тему "Аксиальное распределение интенсивности люминесценции и рассеяния возбуждающего излучения в кубических кристаллах с наведенной анизотропией"

На правах рукописи

Дресвянский Владимир Петрович

АКСИАЛЬНОЕ РАСПРЕДЕЛЕНИЕ ИНТЕНСИВНОСТИ ЛЮМИНЕСЦЕНЦИИ И РАССЕЯНИЯ ВОЗБУЖДАЮЩЕГО ИЗЛУЧЕНИЯ В КУБИЧЕСКИХ КРИСТАЛЛАХ С НАВЕДЕННОЙ

АНИЗОТРОПИЕЙ

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук

01.04.07 - физика конденсированного состояния

ИРКУТСК - 2003

Работа выполнена в Иркутском государственном университете и Иркутском филиале Института лазерной физики СО РАН

Научный руководитель:

доктор физико-математических наук профессор Е.Ф. Мартынович

Официальные оппоненты:

доктор физико-математических наук профессор Л. А. Лисицына

доктор физико-математических наук профессор А.И. Илларионов

Ведущая организация:

Кемеровский государственный университет, г. Кемерово

Защита диссертации состоится 11 декабря 2003 г. в 10 часов на заседании диссертационного совета Д.212.074.04 при Иркутском госуниверситете по адресу: 664003, г. Иркутск, бульвар Гагарина,20.

С диссертацией можно ознакомиться в Научной библиотеке Иркутского государственного университета.

Автореферат разослан 6 ноября 2003 г.

Ученый секретарь диссертационного совета: кандидат физико-математических наук, доцент

17^4 I

' ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность и состояние проблемы

Эффективность взаимодействия оптического излучения с конденсированной средой в значительной мере определяется типом (мультипольностью) и ориентацией элементарных осцилляторов, характеризующих квантовые системы, взаимодействующие с излучением [1]. Например, при электродипольном взаимодействии энергия взаимодействия оптического излучения с центрами люминесценции зависит от ориентаций электрического вектора поля и вектора электрического дипольного момента элементарного осциллятора, связанного с квантовыми переходами, ответственными за поглощение и испускание света в центрах люминесценции. Для исследования природы и ориентации поглощающих и излучающих осцилляторов, которыми моделируются переходы в центрах, окраски используются методы поляризованной люминесценции. Необходимо отметить, что подобные исследования достаточно трудоемки и не всегда дают однозначные результаты, поэтому задача разработки новых методов определения мультипольности и ориентации элементарных осцилляторов до сих пор актуальна.

Известно, что при линейном взаимодействии поляризованного оптического излучения с кристаллами средней категории, содержащими анизотропные центры, обладающие дипольным моментом перехода, ориентированным под острым углом к оптической оси, аксиальное пространственное распределение интенсивности люминесценции имеет периодический характер [2]. Механизм эффекта пространственно-периодической модуляции интенсивности люминесценции хорошо изучен. Условием образования пространственных осцилляций поглощенной в линейном режиме мощности и энергии излучения является отклонение главных осей тензоров диэлектрической проницаемости и электрической восприимчивости, содержащихся в кристалле центров окраски и периодическим изменением состояния поляризации излучения, распространяющегося в двулучепреломляющем кристалле [2,3]. Сам факт изменения состояния поляризации давно известен и проявляется, в частности, в экспериментах Фрохта по изучению рассеяния света [4].

Экспериментальные исследования пространственной модуляции интенсивности люминесценции в облученных кристаллах и А1203 показали, что глубина модуляции зависит от взаимной ориентации вектора дипольного момента относительно оптической оси кристалла и электрического вектора возбуждающего излучения. В работе [5] указывается, что характерный вид пространственной зависимости интенсивности люминесценции определяется типом элементарного осциллятора. Указанные исследования позволили сформулировать новый метод определения ориентации и природы элементарных осцилляторов, связанных с квантовыми переходами в центрах люминесценции, основанный на использовании пространственных зависимостей интенсивности люминесценции кристаллов. Однако данный метод ранее был развш только для анизотропных кристаллов, а возможность образования пространственно-периодической модуляции интенсивности люминесценции в кубическиз^^тктазшйх~с_дащшсшюй тем или иным способом анизотропией до начала наших иссд^|Щ$М1*Н*1Малась.

Аксиальное пространственное распределения интенсивности люминесценции анизотропных сред определяется рядом факторов, относящихся как к возбуждающему оптическому полю, так и к самой среде, взаимодействующей с этим полем. В этом сложном явлении сочетаются: во-первых - пространственная динамика изменения состояния поляризации и спектра возбуждающего излучения при его распространении в среде и, во-вторых - процессы возбуждения и высвечивания энергии квантовыми системами, содержащимися в исследуемой среде. Для изучения и понимания этого сложного явления, особенно в нестационарных условиях (при фемтосекундном возбуждении), целесообразно, по-возможности, разбить его на более простые составные части и изучать их раздельно. Для этого в диссертации исследована среда не содержащая центров люминесценции, в которой в более чистом виде можно изучать динамику пространственного изменения поляризации и спектра возбуждающего оптического излучения. Вместе с тем, для удобства экспериментального исследования свойств распространяющегося в этой среде излучения в нее дополнительно введены центры рассеяния, отводящие малую часть излучения к наблюдателю (прибору). Индуцируемые в анизотропных средах пространственно-периодические зависимости интенсивности рассеяния обусловлены интерференцией рассеянных в направлении наблюдения поляризованных колебаний обыкновенного и необыкновенного лучей и, следовательно, связаны с изменениями пространственного распределения интенсивности, поляризации, а в ряде случаев и частоты оптического излучения. Этот методический прием был реализован для исследования динамики пространственного изменения поляризации и спектра возбуждающего оптического излучения с фемтосекундным временем продольной когерентности.

При нестационарном возбуждении люминесценции в анизотропных кристаллах амплитуда пространственных осцилляции интенсивности люминесценции затухает с расстоянием, а постоянная затухания связана с временными параметрами импульса (временем продольной когерентности) [6]. В связи с этим возникает необходимость проведения дополнительных исследований возбуждающего излучения с целью определения времени его продольной когерентности. Нами проведены такие исследования с помощью разработанного оригинального фемтосекундного поляризационного интерферометра, основанного на использовании анизотропной среды с управляемой толщиной, и выполнен анализ влияния дисперсионного расплывания ультракороткого импульса, обусловленного кристаллическими элементами устройства на результат измерения времени продольной когерентности.

Таким образом, обоснована задача исследования аксиальных зависимостей интенсивности люминесценции и рассеяния возбуждающего излучения в кубических кристаллах с наведепной анизотропией при стационарных и нестационарных условиях возбуждения. Подобного рода исследования весьма актуальны и могу! дать информацию: в первом случае о характеристиках квантовых систем, взаимодействующих с оптическим излучением; во втором - о прострамс 1 венной динамике изменения поляризации и спектра возбуждающею излучения, обусловленной кристаллической средой.

Задача работы

1. Теоретическое и экспериментальное исследование возможности реализации пространственно-периодического взаимодействия ориентированных центров люминесценции с поляризованным излучением в кубических кристаллах с наведенной тем или иным способом анизотропией и изучение возможности определения ориентации и типа элементарных осцилляторов центров окраски по параметрам индуцируемых в них пространственно-периодических зависимостей интенсивности люминесценции.

2. Расчетно-теоретическое и экспериментальное исследование пространственных зависимостей интенсивности и спектров рассеяния возбуждающего поляризованного фемтосекундного оптического излучения в замутненных кубических кристаллах с наведенной анизотропией.

3. Анализ влияния дисперсионного расплывания ультракороткого импульса на измерение автокорреляционной функции первого порядка, в разработанном оригинальном фемтосекундном интерферометре, основанном на использовании анизотропной среды переменной толщины.

Научная новизна работы

1. Впервые показано, что в кубических кристаллах, с наведенной путем одноосного сжатия анизотропией, при взаимодействии поляризованного излучения с центрами люминесценции аксиальное распределение интенсивности может иметь пространственно-периодический характер, при условии, что угол между направлением приложения механического напряжения и характерной осью симметрии центров не равен 0 или я/2. Экспериментально показана возможность определения ориентации и типа элементарных осцилляторов центров окраски кубических кристаллов по параметрам индуцируемых в них периодических структур. Предложен пьезооптический модуляционно-люминесцентный метод исследования ориентации и типа элементарных излучателей в кубических кристаллах. В частности этим методом установлено, что элементарным осциллятором Р3+-центра в облученном кристалле 1лР является ротатор.

2. В результате компьютерного моделирования и экспериментальных исследований установлено, что дисперсия света при рассеянии фемтосекундных импульсов обусловлена сдвигом фаз интерференционных картин, соответствующих различным спектральным компонентам падающего излучения.

3. Теоретические и экспериментальные исследования показали, что при использовании фемтосекундного кристаллического интерферометра для измерения времени когерентности фемтосекундных импульсов дисперсионное расплывание импульса не оказывает влияние на результат измерения автокорреляционной функции первого порядка.

Практическая значимость работы

1. Разработаны экспериментальные средства для реализации нового пьезооптического модуляционво-люминесцентного метода исследования ориентации и типа элементарных излучателей в кубических кристаллах.

2. Создан оригинальный фемтосекундный кристаллический интерферометр, основанный на использовании кристаллической анизотропной среды с управляемой толщиной. Данный интерферометр может быть использован для измерения времени продольной когерентности как фемтосекундных лазерных импульсов, так и стационарных световых полей от хаотических источников.

Основные защищаемые положения

1. В кубических кристаллах, с наведенной путем одноосного сжатия анизотропией, при взаимодействии поляризованного излучения с центрами люминесценции аксиальное распределение интенсивности может иметь пространственно-периодический характер, при условии, что угол между направлением приложения механического напряжения и характерной осью симметрии центров не равен 0 или Till.

2. Характеристики пространственно-периодических зависимостей интенсивности люминесценции квантовых систем в кубических кристаллах с наведенной анизотропией отражают ориентацию и тип элементарных осцилляторов, связанных с оптическими переходами в этих квантовых системах, что служит обоснованием нового пьезооптического люминесцентного метода определения мультипольноста и ориентации осцилляторов. В частности, этим методом доказано, что элементарным осциллятором, ответственным за переходы в F^-центрах в облученных кристаллах LiF, является ротатор.

3. Дисперсия света, наблюдаемая при рассеянии поляризованного оптического излучения с фемтосекундным временем продольной когерентности в анизотропных кристаллах, содержащих электродипольные светорассеивающие частицы, обусловлена сдвигом фаз интерференционных картин различных спектральных составляющих рассеянного излучения и несет в себе информацию о пространственной динамике изменения поляризации и спектра излучения кристаллической средой.

4. Дисперсионное расплывание фемтосекундных импульсов не влияет на результат измерения автокорреляционной функции первого порядка этих импульсов в интерферометре, основанном на использовании кристаллической анизотропной среды с управляемой толщиной.

Апробация работы

Основные результаты работы доложены и обсуждены на следующих конференциях и семинарах: IV, V, VI и VII Всероссийских школах-семинарах "Люминесценция и сопутствующие явления" ( Иркутск, Россия, 1998, 1999, 2000 и 2001 гг.); 11й и 12- International conference on radiation physics and chemistry of inorganic materials (Tomsk, Russia, 2000 и 2003гг.); VIII Международной школе-семинаре «Люминесценция и лазерная физика» (Иркутск, Россия, 2002 г.); IX Всероссийской научной конференции студентов-физиков и молодых ученых. (Красноярск, Россия, 2003 г.), на научных семинарах Иркутского филиала Института лазерной физики СО РАН и лаборатории люминесценции кристаллов и физики лазерных сред НИИ Прикладной физики Иркухскою государственного университета.

Публикации

Результаты работы по теме диссертации опубликованы в четырнадцати научных публикациях, включая двенадцать статей в научных журналах и сборниках трудов всероссийских и международных научных конференций, а также одно свидетельство на полезную модель, выданное Российским агентством по патентам и товарным знакам.

Структура и объем диссертации

Диссертация содержит 132 страницы, иллюстрируется 32 рисунками, включает 7 таблиц и состоит из введения, трех глав, четырех приложений, раздела "Заключение" и списка цитируемой литературы из 140 наименований.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы исследований, сформулированы цель и задачи работы, основные защищаемые положения, показана научная новизна и практическая ценность полученных результатов, дана краткая аннотация работы.

В первой главе решается задача расчетного и экспериментального исследования возможности реализации пространственно-периодического взаимодействия ориентированных центров люминесценции с поляризованным излучением в кубических кристаллах с наведенной тем или иным способом анизотропией и изучение возможности определения ориентации и типа элементарных осцилляторов центров окраски по параметрам индуцируемых в них периодических структур.

Моделирование центров различными типами осцилляторов основывается на наличии соответствующих членов в мультипольном разложении гамильтониана взаимодействия этих ценгров со светом [1]. Основными типами элементарных осцилляторов являются линейный электродипольный осциллятор л (диполь) и круговой электродипольный осциллятор ст1 (ротатор, который можно представить, как два перпендикулярных линейных осциллятора сдвинутых по фазе на ж/2, один относительно другого). Значительно менее вероятно взаимодействие излучения с магнитными диполями, квадруполями и следующими членами разложения. Каждый тип элементарного излучателя имеет характерную диаграмму направленности интенсивности излучения, поэтому уже в первых работах по определению природы и ориентации центров использовались характерные различия в их диаграммах направленности.

В 1932 г. С.И. Вавиловым были опубликованы результаты расчета и экспериментальной проверки [7] метода широкоугольной интерференции для

изучения типа излучателя. Данный метод основывался на исследовании интерференционных картин, получаемых от световых пучков, испускаемых излучателем. При этом он не давал полной информации о природе элементарного осциллятора. Позднее С.И. Вавилов предложил метод поляризационных диаграмм [8], который в дальнейшем был развит П.П. Феофиловым [9]. Позже П.П. Феофилов сформулировал меюд азиму1альных зависимостей для определения ориентации

поглощающих и излучающих осцилляторов центров люминесценции. Указанные работы составили основу метода исследования поляризованной люминесценции по определению типа и ориентации элементарных осцилляторов в кубических кристаллах [9]. Суть данного метода состоит в исследовании зависимостей наблюдаемой поляризации люминесценции от направления наблюдения, положения элекгрического и волнового векторов возбуждающего света.

В своих работах Ли и Крауфорд [10], М.Е. Спрингис [11], а также другие авторы доработали метод поляризованной люминесценции (метод поляризационных отношений) и применили его для определения типа и ориентаций осцилляторов центров в анизотропных кристаллах. В частности, этот метод успешно использовался для определения типа и ориентаций осцилляторов центров окраски в облученных нейтронами кристаллах лейкосапфира, что позволило определить природу и модели ряда центров [12]. Следует отметить, что подобные исследования часто экспериментально трудоемки, а интерпретация полученных результатов не всегда бывает однозначной. Поэтому разработки и исследования в этих направлениях продолжаются. Так, для определения ориентаций и типа элементарных излучателей в анизотропных кристаллах в работах [2, 5] предложен новый метод пространственных модуляционных зависимостей интенсивности люминесценции. В работе [5] показана взаимосвязь глубины пространственно-периодической модуляции интенсивности люминесценции с углом между направлением оптической оси кристалла и ориентацией осцилляторов люминесцирующих центров. В работе [9] были рассчитаны пространственные зависимости интенсивности люминесценции для модели электродипольных линейных осцилляторов и ротаторов в анизотропных средах. Показано, что конкретный вид пространственных зависимостей определяется природой элементарного осциллятора. Делается вывод, что в эксперименте, указанные зависимости можно использовать для определения мультипольности и ориентации элементарных осцилляторов центров. Однако этот метод применим только для анизотропных сред. Большой интерес представляет изучение возможности переноса данного метода на кубические кристаллы, обладающие многочисленными радиационными и примесными центрами окраски.

Известно, что кубические кристаллы можно искусственно превратить в кристаллы с более низкой симметрией, используя одноосное сжатие или наложение электрического поля. При таком воздействии происходит деформация кристаллической решетки, изменение компонент тензора диэлектрической проницаемости и электрической восприимчивости, что соответственно приводит к появлению двойного лучепреломления и двойного поглощения. Также известно, что элементарные осцилляторы, описывающие переходы в центрах окраски в кубических кристаллах ориентируются вдоль поворотных осей симметрии второго, третьего и четвертого порядка [9]. Можно допустить, что небольшая деформация, приводящая к искусственной анизотропии кубического кристалла, не приводит к заметному изменению ориентаций осцилляторов и их распределению по ориептациям. Однако характер ориентации осцилляторов в кубических кристаллах и анизотропных кристаллах (например, центры в лейкосапфире) совершенно различен. Так если в кубических кристаллах распределение по ориентациям (но

осям 6С2, 4Сз или даже ЗС*) близко к изотропному распределению, то в анизотропных кристаллах распределение осцилляторов по ориентациям носит ярко выраженный анизотропный характер. Например, часто ориентации осцилляторов близки к оптической оси кристалла или наоборот почти перпендикулярны к ней [12]. Поэтому без специального исследования нельзя было сделать вывод о возможности или невозможности наблюдения аксиальных пространственно-периодических зависимостей интенсивности люминесценции в кубических кристаллах, что необходимо для применения метода к этим кристаллам.

В работе были рассчитаны аксиальные зависимости интенсивности люминесценции для линейных электродипольных осцилляторов и ротаторов с различной ориентацией, характерной для кубических кристаллов. Учитывая, что новые методы для оценки их адекватности следует вначале апробировать на центрах с известными свойствами, мы провели эксперименты с Р\ и Р* центрами в облученных у-излучением кристаллах фтористого лития. Известно, что эти центры представляют собой две и три, соответственно, соседних анионных вакансии с захваченными электронами, и имеют собственные оси симметрии С. и С3, совпадающие с кристаллографическими осями С2 (боковые диагонали куба) и С} (главные диагонали куба). Осциллятором, ответственным за сопряженные полосы поглощения (441 нм) и излучения (670 нм) - центров, определенно является электрический диполь (я-я, т.е. поглощение-излучение) [9]. Поэтому ниже приведен расчет только для линейных осцилляторов, ориентированных по шести осям С2. Вместе с тем, природа осциллятора, связанного с сопряженными полосами поглощения (445 нм) и излучения (538 нм) Р*~ центров, еще обсуждается [13]. Поэтому для центров симметрии С3 приведены и сравниваются между собой данные расчетов для линейного электрического диполя (я-я) и электрического ротатора (а-а).

В экспериментах исследовались аксиальные пространственные зависимости люминесценции, возбуждаемой излучением гелий-кадмиевого лазера (441.3 нм), которое возбуждало одновременно оба типа исследуемых центров. Кристаллы готовились таким образом, чтобы ослабление возбуждающего излучения за счет поглощения на всей их длине не превышало ~10%. Образцы выкалывались по плоскостям граней куба в форме параллелепипеда размером ~ 10 х 10 х 30 -ь 40 мм. Дополнительно, для наблюдения люминесценции, вдоль длинного ребра параллелепипеда вышлифовывалась плоскость, ориентированная под углом я/4 к большим граням образца. Механическая нагрузка для наведения анизотропии прилагалась к двум противоположным большим граням. Возбуждающее излучение направлялось в кристалл нормально к малым граням параллелепипеда, а электрический вектор ориентировался под углом я/4 к наведенной оптической оси. Для выделения необходимых полос свечения отдельных типов центров использовались светофильтры КС-11 с полосой пропускания в области излучения/<1-центров и ЗС-8 - в обласш излучения -центров. Регистрация наблюдаемой пространсгвенно-нериодической зависимое ги интенсивности

люминесценции осуществлялась с помощью цифровой фотокамеры. Обработка полученных в результате экспериментов графических файлов, производилась с помощью компьютера. В результате были получены аксиальные пространственные зависимости интенсивности люминесценции и F3+-центров.

Для случая, когда напряжение приложено по оси четвертого порядка С4, т.е. по оси z на рис. 1, волновой вектор возбуждающего света направлен по оси у, то величина наведенного двулучепреломления будет определяться выражением [14]:

сти3 m

Дя = -у-(я-и-яг12), ^

где и - показатель преломления исходного ненагруженного кристалла, а - величина напряжения, лп и пи - пьезооптические коэффициенты. Оптическая ось кристалла направлена, соответственно, по оси z. Электрический вектор Е и направление наблюдения R составляют с оптической осью угол я/4 в плоскости XZ.

Аксиальная зависимость интенсивности люминесценции, испущенной в направлении наблюдения всеми ориентационными группами центров [2]:

/(000~ íw(i)(y)9<j) (2)

¿ = 1

где W°J(y) - вероятность поглощения осциллятором / - той ориентации, - весовой множитель, пропорциональный вероятности излучения осциллятора г-той ориентации в направлении наблюдения. Суммирование проводится по ориентациям осцилляторов (при ориентациях осцилляторов по осям Сг,р=6; по осям С3,р=4).

Для линейных электродипольных осцилляторов:

q^ =1- [cos fiR COS fl. + sin PR sin p. COS(i? R - 7]. )]2, где ?/„и т], - углы между осью х и проекциями векторов R и /j¡ на плоскость ху, f}R -угол между единичным вектором R , характеризующим направление наблюдения, и осью z. Единичный вектор щ характеризует направление /-того линейного осциллятора.

Для ротаторов:

q® = 1 + [cos PR cos p. + sin PR sin p. соф]R - t¡f)]'.

1. Линейные электродипольные осцилляторы направлены по

осям Са

Для случая, когда переходу в центре соответствуют линейные электродипольные поглощающие и излучающие осцилляторы, ориентированные по шести кристаллографическим осям С2 (рис. 1, слева), интенсивность люминесценции от расстояния в направлении наблюдения R определяется из выражения (2):

S т 2к у s т 2к у (к +к )v 11«,,

I(v)~—Ee е + -- Ее °-ЕКе е 0 Cvs-^- (3)

■ ' 4 е 4 0 е о Л

где Ео и Ее - амплитуды обыкновенной и необыкновенной компонент возбуждающего света, А=Л/Ап - период изменения состояния поляризации возбуждающего света, Дл=|и0-ив| - величина двулучепреломления кристалла (1), к" и kl - мнимые части волновых векторов необыкновенной и обыкновенной волн. Это выражение показывает, что в кубических кристаллах с наведенной анизотропией реализуется пространственно-периодический характер взаимодействия ориентированных по осям С2 центров люминесценции с поляризованным оптическим излучением. Для указанной геометрии аксиальная зависимость интенсивности люминесценции промодулированна, как следует из (3),

с глубиной модуляции ——0,4.

•^шах Апш

2. Линейные электродипольные осцилляторы направлены по

осям С3

Всего в кристалле содержится четыре подобных ориентации по главным диагоналям куба (рис. 1, справа). Если учесть вероятности поглощения каждым осциллятором, вероятности испускания люминесценции в направлении наблюдения и провести суммирование по всем ориентационным группам (2), получим следующую аксиальную зависимость:

п ч 8 г2 2КУ J г2 2к"0У 8 _ „ (К+к")у 2яу

Ну)--Ее е + —Ее ° —Е Е е е 0 Cos—— (4)

9 е 90 9 е о д v '

Как следует из выражения (4), в описанных условиях интенсивность люминесценции линейных осцилляторов обладает сильной пространственной модуляцией. Глубина модуляции равна 0,5.

3. Электрические ротаторы направлены по осям С3

Нормали к плоскостям ротаторов, ориентированных таким образом, показаны на рис. 1 (справа) линиями 1-4. Весовые множители для данных ориентаций

ротаторов и направления наблюдения R буду г: q(,) = q(2> ~ 1, q№ = q(4> = у. Вычисляя

вероятности поглощения возбуждающего света ротаторами 1-4 и суммируя выражение (2), получим:

о и п и

S о 2к у К т 2к у 2 (к +к )у 2jw

I(y)~4—Ее +4—Е е ° -4~Е Е в ' 0 Cos=^- (5)

9 е 9 о 9 е о Л

Расчетная глубина модуляции незначительна и составляет 0,125. Это значит, что для ротаторов, в отличие от диполей, модуляция в эксперименте может находиться на пределе регистрации, учитывая наличие шумов.

Проведенные эксперименты показали, что в напряженном кристалле фтористого лития интенсивность люминесценции F2-центров приобретает прострапственно-периодическую модуляцию (рис. 2, верхняя кривая) в

соответствии с результатами расчета, с периодом ~ 0,8 см. В то же время люминесценция ^-центров в том же образце не имеет заметной модуляции (нижняя кривая).

Рис. 1. Ориентации изучаемых центров в кубической решетке:

- слева - ориентации (1-6) центров симметрии С2;

- справа - ориентации (1-4) центров симметрии С3. 1С - катионный узел, А' - анионный узел, с - направление оптической оси, совпадающее с направлением действия нагрузки, Е - электрический и к - волновой векторы поля

Результаты проведенных экспериментов подтвердили расчетные данные о том, что в кубических кристаллах с наведенной анизотропией аксиальное распределение интенсивности люминесценции для определенных типов и ориентаций элементарных осцилляторов имеет пространственно-периодический характер с различной глубиной модуляции интенсивности. Так для ^-центров, которые, как известно, моделируются линейными электродипольными осцилляторами, экспериментальные данные согласуются с расчетами, проведенными для данного типа осцилляторов и их ориентаций.

Как выше упоминалось, -центры имеют собственную ось симметрии С3, совпадающую с кристаллографическими осями С,. Авторы [13], обсуждая тип излучателя, связанного с этими центрами, пишут, что элементарный осциллятор Р* -центра скорее есть электрический ротатор, чем диполь. Наши исследования однозначно показали, что это ротатор. Линейные диполи с такой ориентацией в эксперименте дали бы аксиальную зависимость интенсивности люминесценции с большой глубиной модуляции 0,50 и картина была бы более отчетливой, чем в случае ^-центров с глубиной модуляции 0,40. Однако в эксперименте мы прак1йчески не наблюдаем пространственно-периодической зависимости интенсивности люминесценции /:7-цеифов. Ротаторы же, ориентированные но четырем осям С,, согласно расчетам, дают незначительную глубину модуляции 0,125, что находится в пределах погрешности эксперимента и аксиально-периодическая карI ина практически не наблюдайся.

1,о.е.

О -1-.-

О 0.5 1.0 у, см

Рис. 2. Аксиальное распределение интенсивности люминесценции напряженного кристалла Ь]Т:

- вверху - красной люминесценции Р2-центров;

- внизу - зеленой люминесценции Рз+-центров, в том же самом образце

Таким образом, предложен метод определения мультипольности и ориентаций элементарных осцилляторов люминесцирующих центров в кубических кристаллах. С помощью данного метода установлено, что элементарным осциллятором, ответственным за переходы в Р3+-центрах в облученных кристаллах 1лР, является ротатор.

Во второй главе методом компьютерного моделирования исследуется пространственная динамика изменения состояния поляризации и спектра фемтосекундного возбуждающего излучения, обусловленная свойствами кристаллической среды, при его рассеянии в замутненных кубических кристаллах с наведенной анизотропией, а также проводится экспериментальная проверка полученных результатов.

Пространственное распределение интенсивности люминесценции в анизотропных с^е^ах в "слозиях нестационарного возб^окдекия имеет особенности связанные со свойствами как излучения, так и самого люминесцирующего вещества. Например, к отличие от бесконечной световой волны, состояние поляризации которой в анизотропном кристалле периодически изменяется с расстоянием от линейной к эллиптической и обратно к линейной, для фемтосекундных импульсов подобные изменения имеют более сложный характер [15]. В связи с этим для изучения процессов нестационарного возбуждения люминесценции в анизотропных кристаллах необходимо проведение дополнительных исследований пространственной динамики изменения поляризации и спектра возбуждающего излучения, обусловленной кристаллической средой. Для проведения подобного рода исследований нами была использована оригинальная методика, основанная на том, что в исследуемый кристалл вместо нентров люминесценции вводились центры рассеяния. Этот методический прием позволил установить некоторые закономерности пространственной динамики изменении сосюяник поляризации и спектра рассеяния возбуждающего фемтосекундного излучения, обусловленные кристаллической средой.

Известно, что аксиальное распределение интенсивности рассеянного поляризованного оптического излучения в замутненных анизотропных средах носит пространственно-периодический характер, обусловленный периодическим изменением состояния поляризации падающей световой волны, что связано с различной скоростью распространения и сдвигом фаз обыкновенной и необыкновенной волн [4]. Для получения реальной картины рассеяния фемтосекундного импульса в кубическом кристалле, с наведенной анизотропией, такой, какой бы ее увидел исследователь, была разработана специальная программа, позволяющая проводить все необходимые расчеты в цветовых системах координат. Для этого была построена математическая модель эксперимента, при котором ультракороткий импульс падает на кристалл так, что волновой вектор нормален оптической оси, а электрический вектор ориентирован к ней под углом к/4. Рассеивающие частицы представлены, как элементарные излучатели в виде диполей с присущей им диаграммой направленности. Пространственная картина распределения интенсивности рассеяния образуется ' за счет интерференции рассеянных волн в направлении наблюдения, перпендикулярном направлению распространения волнового пакета и для фемтосекундного импульса с гауссовой формой огибающей определяется выражением:

(6)

где /? - угол между оптической осью и направлением наблюдения, у - путь, пройденный в кристалле, An - индуцируемый показатель двулучепреломления, Асо -ширина спектра, определяемая, между точками перегиба гауссовой кривой спектра интенсивности, coq - основная частота излучения, т — коэффициент пропорциональности, определяющий долю излучения, переизлученного диполем и в общем случае зависящий от размеров частиц, А — константа, определяющая амплитуду импульса.

Моделирование было направлено на построение реальной картины рассеяния света в том виде, как она визуально наблюдается в эксперименте. Для этого все расчеты проводились в цветовых системах координат. Вычисление координат цветов проводилось в системе XY2, а для вывода на дисплей монитора полученные данные пересчитывались в систему RGB. В результате моделирования получены картины дисперсии рассеяния фемтосекундных импульсов с различным временем когерентности, по которым были построены графики пространственного распределения спектра рассеяния импульсов с фемтосекундным временем когерентности. На рис. 3 представлены расчетные зависимости пространственного распределения спектра рассеяния излучения: в первом случае для импульса шириной спектра Дш равной 0,2-1015 с"1 и соответствующим временем когерентности 35 фс (рис. За); во втором - с шириной спектра Да> равной 1,2-1015 с"1. и временем когерентности 5,5 фс (рис. 36).

Из рассмотрении представленных результатов видно, что пространственное перераспределение интенсивности различных спектральных компонент рассеянного света для более узкополосного импульса не существенно. В случае использования

j _ »иЛДйЛ^ 4л/яг

ехр

( ДиуДйЛ "I 2с )

излучения с длительностью порядка нескольких фемтосекунд его спектр охватывает широкий частотный диапазон, что приводит к заметному перераспределению спектра и образованию цветной пространственной картины рассеяния света, наблюдаемой на экране монитора.

I, отв. ед. I, отн. ед.

,2.0 с2.0

а) б)

Рис. 3. Расчетное пространственное распределение спектра рассеяния фемтосекундного излучения:

а) - для импульса с временем когерентности 35 фс

б) - для импульса с временем когерентности 5,5 фс

Для проверки результатов компьютерного моделирования и определения механизма образования пространственной картины дисперсии рассеяния света были проведены эксперименты. Исследовалось пространственное распределение интенсивности рассеяния излучения от непрерывных световых источников, с фемтосекундным временем когерентности, которое определялось иптерферометрическим методом. Время когерентности и спектры излучения используемых источников эквивалентны соответствующим характеристикам фемтосекундных импульсов, для которых были проведены расчеты.

Эксперименты проводились с кристаллами LiF, содержащими светорассеивающие центры. Анизотропия наводилась с помощью одноосного сжатия в направлении [100]. Исследовалось рассеяние излучения непрерывных источников с фемтосекундным временем когерентности в пределах 5-К30 фс, которое определялось интерферометрическим методом. В экспериментах наблюдалась пространственно-периодическая картина рассеяния света. На длине кристалла при использованных механических напряжениях размещалось 3-4 периода рассеяния. Для излучения с малым временем когерентности уже на втором максимуме рассеяния наблюдался полный спектр, включающий цвета от красного до синего. Регистрация наблюдаемой пространственно-периодической зависимости интенсивности рассеяния осуществлялась с помощью CCD камеры. Обработка результатов эксперимента производилась с помощью компьютера. Была разработана программа, позволяющая по полученным фоюснимкам определять

пространственное распределение цветовых координат, соответствующих спектру аксиального распределения рассеяния, в колориметрической системе RGB. По распределению цветовых координат полученных фотоснимков (рис. 4) производилась качественная оценка наблюдаемого эффекта.

RGB. о.в.

RGB. о,е.

G = 0

а)

у. см

б)

у. см

Рис. 4. Пространственное распределение (слева - экспериментальное, справа - расчетное) цветовых координат RGB источников излучения:

а) - для импульса с временем когерентности 35 фс (красный светодиод)

б) - для импульса с временем когерентности 5,5 фс (лампа накаливания)

При анализе и сопоставлении экспериментальных и расчетных данных пространственного распределения RGB координат рассеянного излучения лампы накаливания и соответствующего фемтосекундного импульса (рис. 46) видно, что в начале кристалла различные спектральные компоненты не успевают разбежаться, и получается белый свет; но уже при приближении к первому минимуму видно незначительное преобладание красного; а при переходе через минимум преобладает синий цвет; и т.д. Ближе к концу кристалла происходит смешивание цветов, что в дальнейшем, в случае более длинного образца, должно вновь привести к образованию белого света. В случае более когерентного излучения цветная дисперсионная картина рассеяния света не паблюдашся (рис. 4а). Пики интенсивности рассеяния, наблюдаемые на экспериментальных кривых, связаны с рассеянием от юрцов кристалла, а затухание обусловлено ослаблением возбуждающего излучения, что не учитывалось при моделировании.

Образование дисперсионной картины рассеяния УКИ может быть обусловлено тремя основными причинами: дисперсией показателя преломления ненагруженного кристалла, дисперсией пьезооптических коэффициентов, либо сдвигом фаз интерференционных картин, обусловленным различной скоростью распространения соответствующих спектральных компонент падающего излучения. Из выражения (6) видно, что наблюдаемая картина рассеяния образуется за счет суммы интерференционных картин для различных длин волн. В свою очередь интерференционные картины для разных длин волн имеют разный период, определяемый параметром соАп, входящим в уравнение. Так значение частоты со изменяется в видимом диапазоне (2,5 5 -Ю^с"1), в два раза. Величина Лп, при условии постоянства нагрузки, прямо пропорциональна разности упругооптических коэффициентов (жц - п12) и кубу показателя преломления ненагруженного кристалла и/. Величина п03 во всем видимом диапазоне для ОБ изменяется на 2% [16], что не соизмеримо с изменением частоты и, значит, может не учитываться. Дисперсия упругооптических коэффициентов ОБ в видимом диапазоне практически отсутствует и проявляется наиболее существенно в ультрафиолетовой области [17]. Следовательно, сдвиг фаз интерференционных картин определяется значением величины со для различных спектральных составляющих.

Таким образом, образование пространственной картины дисперсии рассеяния г фемтосекундного излучения связанно непосредственно с его временем | когерентности и, следовательно, с шириной спектра. В случае рассеяния импульса с длительностью порядка нескольких фемтосекунд спектр излучения его охватывает « широкий частотный диапазон, что приводит к заметному перераспределению спектра и образованию цветной пространственной картины рассеяния света. Это перераспределение обусловлено сдвигом фаз интерференционных картин различных спектральных составляющих рассеянного широкополосного излучения и несет в себе информацию о состоянии поляризации излучения в среде.

3 третьей гпяор рассматриваются принципы построения и паботы, разработанного фемтосекундного кристаллического интерферометра и проводятся исследования влияния дисперсионного расплывания ультракороткого импульса на измерение времени когерентности.

Для определения степени временной когерентности различных источников излучения, как правило, используются методы двухлучевой интерференции, основанные на анализе интерференционных картин, наблюдаемых в результате сложения двух волн, исходящих от одного источника, но с временным запаздыванием т. В общем случае, регистрируемая интерферограмма представляет собой автокорреляционную функцию (АКФ) первого порядка, конкретный вид которой определяется характеристиками источника излучения и позволяет определять время когерентности излучения [18].

Наиболее раснрос ¡раненным методом измерения АКФ первого порядка является интерференционный метод, осуществляемый в обычном интерферометре Майкельсона. в котором переменная оптическая задержка, как правило, создается при линейном перемещении в одном из плеч зеркала или уголкового отражателя.

Существенные недостатки автокорреляторов, построенных на основе интерферометра Майкельсона, связанные с необходимостью их точной настройки и влиянием флуктуаций положения зеркал при сканировании или при неизбежных вибрациях стимулируют поиск новых простых и надежных автокорреляционных устройств, позволяющих проводить измерения времени когерентности различных источников излучения, в том числе и в фемтосекундном временном диапазоне.

Нами разработана конструкция и проведены испытания сканирующего поляризационного интерферометра предназначенного для регистрации АКФ первого порядка. Разработанный интерферометр основан на использовании кристаллической анизотропной среды с управляемой толщиной, практически не требует оптической юстировки и имеет достаточно простую конструкцию. Его схема представлена на рис. 5. Основными элементами интерферометра являются: цифровая система позиционирования (ЦСП); анизотропная среда, состоящая из двух кристаллических призм (Пр); поляризатор 01) и анализатор (А); фотоприёмное устройство (ФД); персональный компьютер (ПК).

В основе принципа действия разработанного интерферометра лежит тот факт, что при прохождении световой волны через анизотропную сред}', состояние ее поляризации периодически изменяется с расстоянием. Период изменения состояния поляризации Л соответствует набегу разности фаз равной 2к между обыкновенной и необыкновенной волнами:

где Ьп-\па-п\, а п0 и пе - показатели преломления для обыкновенной и необыкновенной волн, соответственно. Свет, испускаемый источником излучения (И), фокусируется линзой (Л) и, пройдя через поляризатор (П), надает на анизотропную пластинку (Пл) оптической задержки, так, что волновой вектор к световой волны перпендикулярен оптической оси С$ кристалла, а электрический вектор Е составляет с ней угол к/4 (рис. 5). Р>следствие этого, на выходе из пластинки возникаю! обыкновенный и необыкновенный лучи падающей световой волны, поляризованные во взаимно ортогональных плоскостях и аксиально

разделенные друг от друга на расстояние, соответствующее ее двулученреломлению. Далее эти лучи падают на кристаллические призмы, образующие анизотропный кристалл переменной толщины, оптическая ось которого ортогональна оптической оси пластинки оптической задержки. При этом луч, который вышел из пластинки, как обыкновенный пройдет через кристаллические призмы, как необыкновенный и наоборот. По мере продвижения обыкновенного и необыкновенного лучей вглубь кристалла происходит компенсация начального фазового сдвига между этими лучами, вызванного прохождением через пластинку оптической задержки, а затем они начинают разбегаться один от другого, вследствие разных скоростей распространения. При малой толщине кристалла у, выходя из него, компоненты обыкновенной и необыкновенной волн почти полностью перекрываются и, следовательно, способны интерферировать, в случае сведения направлений колебаний в одну плоскость с помощью анализатора (А). До тех пор, пока смещение световых волн в кристалле (обыкновенной и необыкновенной) не превысит длины когерентности, будет наблюдаться интерференционная картина. При плавном изменении эффективной толщины кристаллической среды будет изменятся временная задержка между обыкновенной и необыкновенной компонентами световой волны, а видность полос интерферограммы будет снижается от 1 до 0, по мере их разбегания. В общем случае интенсивность интерференционного сигнала на выходе, в зависимости от толщины кристалла, определяется выражением:

где 10 - полная интенсивность падающего на интерферометр излучения, у(у) -степень взаимной когерентности обыкновенной и необыкновенной волн при толщине у кристалла. Функция у(у) может быть получена из экспериментальных данных, как огибающая модулированной части интерферограммы. Дня спектрально ограниченных фемтосекундных импульсов ширина этой кривой на полувысоте амплитуды определяет длительность импульсов, а в общем случае - величину времени когерентности излучения тк. В нашем интерферометре переменная оптическая задержка задается диапазоном изменения толщины кристаллических призм Ау, а величина времени когерентности, определяемая между точками перегиба огибающей модулированной части интерферограммы, связана с ним соотношением:

Следует заметить, что без пластинки Пл, рассматриваемый интерферометр обладает «слепой зоной», обусловленной тем, что минимальная толщина кристаллической среды при частично перекрытых призмах, обеспечивающих прохождение пучка, не может быть равпой пулю. Величина этой зоны определяется шириной светового пучка, в соответствии с выражением:

АИ"0 ~ О

где I - геометрическая ширина светового пучка, а° - угол меньший между гранями призм, 4? - суммарная начальная толщина кристаллической среды. Поэтому в интерферометр был введен дополнительный временной сдвиг обыкновенной и необыкновенной компонент сигнала. Это было реализовано, путем установки перед подвижными призмами пластинки сапфира (А1203) Пл с ориентацией оптической оси ортогональной оптической оси призм Пр, толщиной не менее + 1 tga).

а) б)

в) г)

Рис. 6. Экспериментальные (кривая 1) и расчетные (кривая 2) интерферограммы для используемых источников излучения: а) - ультрафиолетовый светодиод; б) - синий светодиод; в) - бирюзовый светодиод; г)- лампа накаливания

В случае применения описанного интерферометра для исследования фемтосекундных импульсов, необходимо знать, как влияет дисперсионное расплывание таких импульсов при их прохождении через пластинку оптической задержки и кристаллические призмы, на результаты измерения времени когерентности. Исследование влияния дисперсии кристаллической среды интерферометра на измерения автокорреляционной функции первого порядка, а, следовательно, и времени когерентности проводилось путем сопоставления результатов компьютерного расчета, полученных с учетом зависимости обыкновенного и необыкновенного показателей преломления сапфира и кварца от частоты и экспериментальных данных.

Из представленных на рис. 6. интерферограмм видно, что в результате наложения экспериментальных (кривая 1) и расчетных (кривая 2) кривых они практически полностью совпадают. Из сравнения теоретических результатов с экспериментальными видно, что дисперсионное расплывание фемтосекундного импульса, заложенное в расчетную модель, не оказывает влияния на результат измерения времени когерентности как фемтосекундных лазерных импульсов, так и стационарных световых полей от хаотических источников с фемтосекундным временем когерентности.

В приложении 1 проведен расчет оптической индикатрисы и величины пространственного периода изменения состояния поляризации оптического излучения в кубических кристаллах с наведенной путем одноосного сжатия анизотропией.

В приложении 2 проведен расчет аксиального пространственного распределения интенсивности люминесценции кубических кристаллов с наведенной анизотропией под действием фемтосекундных импульсов для элементарных осцилляторов, ориентированных вдоль осей симметрии второго порядка.

В приложении 3 проведен расчет аксиального пространственного распределения интенсивности люминесценции кубических кристаллов с наведенной анизотропией под действием фемтосекундных импульсов для элементарных осцилляторов, ориентированных вдоль осей симметрии третьего порядка.

В приложении 4 проведен вывод матрицы преобразования цветовых координат из системы XYZ в RGB.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ

В данной работе проведены исследования аксиальных зависимостей интенсивности люминесценции и рассеяния возбуждающего излучения в кубических кристаллах с наведенной анизотропией при стационарных и нестационарных условиях возбуждения. В работе получены следующие научные и практические результаты:

кристаллах. В частности этим методом установлено, что элементарным осциллятором Р3+-центра в у-облученном кристалле ЫР является ротатор.

Указанный метод определения мультипольности и ориентаций элементарных осцилляторов люминесцирующих центров в кубических кристаллах дополняет известные методы исследования поляризованной люминесценции (метод азимутальных зависимостей, поляризационных отношений и различные их модификации). Однако в отличие от них в предложенном методе не требуется измерения поляризационных отношений, например, степени поляризации люминесценции, что в ряде случаев значительно упрощает эксперимент. Другим преимуществом данного метода является его универсальность, т.е. он одинаково применим как к анизотропным, так и к кубическим кристаллам.

В результате компьютерного моделирования и экспериментальных исследований аксиального распределения интенсивности рассеяния возбуждающего излучения в кубических кристаллах с наведенной путем одноосного сжатия анизотропией установлено, что дисперсия света, наблюдаемая при упругом рассеянии поляризованного оптического излучения с фемтосекундным временем продольной когерентности в анизотропных кристаллах, содержащих элекгродипольные светорассеивающие частицы обусловлена сдвигом фаз интерференционных картин различных спектральных составляющих рассеянного излучения и несет в себе информацию о пространственной динамике изменения поляризации и спектра излучения кристаллической средой.

Создан оригинальный фемтосекундный кристаллический интерферометр, основанный на использовании кристаллической анизотропной среды с управляемой толщиной. Данный интерферометр может быть использован для исследования как фемтосекундных лазерных импульсов, так и стационарных световых полей от хаотических источников с фемтосекундным временем когерентности. Теоретические и экспериментальные исследования показали, что при использовании фемтосекундного кристаллического интерферометра для измерения времени когерентности фемтосекундных импульсов дисперсионное расплывание импульса не оказывает влияния на результат измерения автокорреляционной функции первого порядка.

Практика использования представленного интерферометра показала, что он не требует точной оптической юстировки, а внешние механические факторы не оказывают влияния на результаты измерений времени когерентности. Интерферометр работает на простом лабораторном столе, без какой-либо виброизоляции. Более того, ощутимая вибрация подвижных платформ, на которых установлены кристаллические призмы, вызванная вращением шагового двигателя, никак не сказывается на регистрируемой автокорреляционной функции первого порядка.

Основные результаты опубликованы в следующих работах:

1. Е.Ф. Мартынович, Г.В. Руденко, В.11. Дресвянский. Влияние дисперсионного расплывания ультракороткого импульса на результаты измерений в

фемтосекундном кристаллическом интерферометре// Оптика и спектроскопия. Том 95. №5. 2003, с. 791-795.

2. Е.Ф. Мартынович, В.П. Дресвянский Фемтосекундный кристаллический автокоррелометр// Приборы и техника эксперимента. № 6.2003, с. 96-99.

3. Е.Ф. Мартынович, В.П. Дресвянский Д.А. Башков. Автоматизированный интерферометр// Свидетельство на полезную модель № 27950. Выдано Российским агентством по патентам и товарным знакам, 27.02.2003 г.

4. E.F. Martynovich and V.P. Dresvyansky. The piezomodulation method for investigating the multipolarity of elementary oscillators in cubic crystal//. Optics Communications. Vol. 224. № 4-6.2003, p. 263-267.

5. E. Ф. Мартынович, В. П. Дресвянский, С. А. Зилов. Метод исследования мультипольности и ориентации элементарных осцилляторов центров окраски в кубических кристаллах// Ргос. 12й International conference on radiation physics and chemistry of inorganic materials. - Tomsk. 2003, p. 335-339.

6. Е.Ф. Мартынович, Г. Петит, В.П. Дресвянский, А.А. Старченко. Периодические структуры, возбуждаемые в облученных кристаллах сапфира фемтосекундными лазерными импульсами в условиях их дисперсионного расплывания// Ргос. 12th International conference on radiation physics and chemistry of inorganic materials. -Tomsk. 2003, p. 339-343.

7. D.A. Kozlov, V.P. Dresvyanskiy, E.F. Martynovich. Excitation of photoluminescence of color centers by counter-directed femtosecond pulses in anisotropic crystals// Proc. I- International congress on radiation physics, high current electronics, and modification of materials. - Tomsk. Vol.1.2000, p. 216-220.

8. Д.А. Башков, В.П. Дресвянский, Е.Ф. Мартынович. Автоматизированный фемтосекундный интерферометр// Сборник трудов IV Всероссийской школы-семинара «Люминесценция и сопутствующие явления». - Иркутск: Изд.-во Иркутского государственного университета. 1999, с. 253-258.

9. Е.Ф. Мартынович, В.П. Дресвянский, Д.А. Козлов. Возбуждение фотолюминесценции анизотропных кристаллов встречными фемтосекундными импульсами// Сборник трудов V Всероссийской школы-семинара «Люминесценция и сопутствующие явления». - Иркутск: Изд.-во Иркутского государственного университета. 2000, с. 59-67.

10. В.Абойтес, К.Ю.Довченко, В.П.Дресвянский, Н.В.Иванова, А.Н.Писарчик, А.А.Савченко, Е.Ф.Мартынович. Аксиальное пространственное распределение интенсивности люминесценции кубических кристаллов с наведенной анизотропией// Труды VI Всероссийской школы-семинара «Люминесценция и сопутствующие явления». - Иркутск: Изд.-во Иркутского государственного университета. 2001, с. 217-229.

11. Е.Ф. Мартынович, В.П. Дресвянский. Новый метод исследования ориентации и мультипольности элементарных излучателей в кубических Kpuci аллах// Сборник трудов VII Всероссийской школы-семннара «Люминесценция и сопутствующие явления». - Иркутск: Изд.-во Иркутского государственного университета. 2002, с. 260-266.

12. Е.Ф. Мартынович, Г.В. Руденко, В.П. Дресвянский. Влияние дисперсионного расплывания фемтосекундных импульсов на результаты измерений в кристаллическом интерферометре// Сборник трудов VIII Международной школы-семинара «Люминесценция и лазерной физике явления». - Иркутск: Изд.-во Иркутского государственного университета. 2003, с. 156-164.

13. Е.Ф. Мартынович, В.П. Дресвянский, A.A. Старченко. Моделирование дисперсии рассеяния фемтосекундных импульсов в кубических кристаллах с наведенной анизотропией// Сборник трудов VIII Международной школы-семинара «Люминесценция и лазерной физике явления». - Иркутск: Изд.-во Иркутского государственного университета. 2003, с. 145-156.

14. Е.Ф. Мартынович, В.П. Дресвянский, A.A. Старченко Динамика спектра фемтосекундного излучения, рассеянного при распространении в анизотропных кристаллах// Сборник тезисов IX Всероссийской научной конференции студентов-физиков и молодых ученых. Ч.П. г. Красноярск. 2003, с. 604-605.

Список цитируемой литературы:

1. Р. Пантел, Г. Путхов. Основы квантовой электроники. - М.: Мир, 1972. - 327 с.

2. Е.Ф. Мартынович. Самоиндуцированные периодические структуры в анизотропных кристаллах// Письма в ЖЭТФ. Том 49. 1989, с. 655-658.

3. A.B. Шубников. Основы оптической кристаллографии. - М.: Изд-во АН СССР, 1958.-206 с.

4. М.М. Фрохт. Фотоупругость. Том 2. - М.-Л.: Гос. Изд-во технико-теоретической литературы, 1950. - 488 с.

5. Е.Ф. Мартынович. Люминесценция, внутренний фотоэффект и преобразование центров окраски в анизотропных кристаллах под действием фемтосекундных лазерных импульсов// Известия вузов. Физика. Том 43. № 3. 2000, с. 31- 42.

6. E.F. Martynovich, Е.Е. Martynovich, S.I. Polityko, B.V.Bondarev, S.V. Kukarkin, V.B. Sorokin, A.L. Zlygostev, V.M. Peiterov. New Luminescent Methods of Femtosecond Optical Measurements// The Second Int. Symp. On Modern Problems of Laser Physics, MPLP'97. Editors S.N.Bagaev, V.l. Denisov. - Akademgorodok, Novosibirsk* Vol.2. 1997, p.151-156.

7. С.И.Вавилов. Собрание сочинений. Том I. - М.: Изд. АН СССР, 1952. - 451 с.

8. С.И.Вавилов. Собрание сочинений. Том II. - М.: Изд. АН СССР, 1952. - 548 с.

9. П.П. Феофилов. Поляризованная люминесценция атомов, молекул и кристаллов. - М.: Гос. Изд-во физ.-мат. лит-ры, 1959. - 288 с.

10. К.Н. Lee, I.H. Crawford. Electron Centers in Single Crystal A1203// Phys. Rev.: Solid State. Vol. 15. № 8. 1977, p. 4065 - 4070.

11. M.E. Спрингис. Применение метода поляризационных отношений для исследования точечных дсфекюв в кристалле А12Оз // Изв. АН Латв. ССР, сер. фи i. и тех. наук. jNí> 4. 1980, с. 38- 46.

12. Е.Ф. Мартынович, А.Г. Токарев, С.А. Зилов. Поляризованная люминесценция в видимой и инфракрасной областях спектра центров окраски в ЛЬОУ/ Оптика я спектроскопия. Том 61. № 2. 1986, с. 338-341.

13. I.V. Ermakov, W. Gellermann, K.K. Pukhov, T.T. Basiev. Two-photon polarization spectroscopy of F3+ and F2 color centers in LiF crystals// Journal of Luminescence. Vol.91. 2000, p. 19-24.

14. Б.К. Гречушников. Оптические свойства кристаллов. - В кн. Современная кристаллография. Том 4 - М.: Наука, 1981. - 338 с.

15. Е. Ф. Мартынович. Фемтосекундная динамика изменения состояния поляризации света и возбуждение люминесценции анизотропных центров в кристаллах// Труды школы-семинара «Люминесценция и сопутствующие явления». Иркутск: Изд-во Иркутского государственного университета. 1997,

16. Акустические кристаллы/Под ред. М. П. Шаскольской. - М.: Наука, 1982. -

17. Т. Нарасимхамурти. Фотоупругие и элсктрооптические свойства кристаллов. -М.: Мир, 1984.-623 с.

18. Дж. Гудмен. Статистическая оптика. - М.: Изд-во Мир, 1988. - 527с.

Подписано в печать 29.10.2003 г. Заказ № 14. Формат 60x90 1/16. Бумага писчая. Печать офсетная. Тираж 100 экз.

Редакционно-издательский ощел Ирку 1СК0Г0 юсу даре шенного ушшерешета. 664003, г. Иркутск, бульвар Гагарина, 36

с. 215-226.

226 с.

17241

Р 17 24 1

Содержание диссертации автор исследовательской работы: кандидата физико-математических наук, Дресвянский, Владимир Петрович

Введение.

Глава

Пьезомодуляционный метод исследования ориентации и природы элементарных осцилляторов в кубических кристаллах.

1.1. Методы исследования ориентации и природы элементарных осцилляторов

1.2. Расчетно-теоретическое обоснование пьезомодуляционного метода.

1.2.1. Линейные электрические диполи направлены по осям симметрии Сг.

1.2.2. Линейные электрические диполи направлены по осям симметрии Сз.

1.2.3. Электрические ротаторы направлены по осям симметрии Сз.

1.3. Экспериментальная апробация пьезомодуляционного метода.

1.4. Обсуждение результатов и выводы.

Глава

Исследование аксиального распределения интенсивности рассеяния возбуждающего излучения с фемтосекундным временем продольной когерентности в кубических кристаллах с наведенной анизотропией

2.1. Фотоупругость и основные закономерности рассеяния поляризованного оптического излучения в кристаллах с наведенной анизотропией.

2.2. Моделирование рассеяния широкополосного возбуждающего излучения в кубических кристаллах с наведенной анизотропией.

2.2.1. Постановка задачи и математическое обоснование предлагаемой модели.

2.2.2. Компьютерное моделирование дисперсии рассеяния фемтосекундных импульсов в анизотропной кристаллической среде.

2.3. Экспериментальное исследование аксиального распределения интенсивности рассеяния возбуждающего излучения с фемтосекундным временем когерентности.

2.3.1. Описание эксперимента. ^q

2.3.2. Результаты экспериментальных исследований.

2.4. Обсуждение результатов исследования и выводы.

Глава

Исследование влияния дисперсионного расплывания фемтосекундных импульсов на измерение времени когерентности в кристаллическом интерферометре.

3.1. Понятие когерентности. Интерференционные методы измерения временной когерентности.

3.2. Интерференция поляризованных лучей.

3.3. Описание и принцип работы сканирующего поляризационного интерферометра.

3.5. Исследование влияния дисперсии кристаллической среды интерферометра на результат измерений времени когерентности

3.6. Обсуждение результатов и выводы.

Введение диссертация по физике, на тему "Аксиальное распределение интенсивности люминесценции и рассеяния возбуждающего излучения в кубических кристаллах с наведенной анизотропией"

Эффективность взаимодействия оптического излучения с конденсированной средой в значительной мере определяется типом (мультипольностью) и ориентацией элементарных осцилляторов, характеризующих квантовые системы, взаимодействующие с излучением [1]. Например, при электродипольном взаимодействии энергия взаимодействия оптического излучения с центрами люминесценции зависит от ориентаций электрического вектора поля и вектора электрического дипольного момента элементарного осциллятора, связанного с квантовыми переходами, ответственными за поглощение и испускание света в центрах люминесценции. Для исследования природы и ориентации поглощающих и излучающих осцилляторов, которыми моделируются переходы в центрах окраски, используются методы поляризованной люминесценции. Необходимо отметить, что подобные исследования достаточно трудоемки и не всегда дают однозначные результаты, поэтому задача разработки новых методов определения мультипольности и ориентации элементарных осцилляторов до сих пор актуальна.

Известно, что при линейном взаимодействии поляризованного оптического излучения с кристаллами средней категории, содержащими анизотропные центры, обладающие дипольным моментом перехода, ориентированным под острым углом к оптической оси, аксиальное пространственное распределение интенсивности люминесценции имеет периодический характер [2]. Механизм эффекта пространственно-периодической модуляции интенсивности люминесценции хорошо изучен. Условием образования пространственных осцилляций поглощенной в линейном режиме мощности и энергии излучения является отклонение главных осей тензоров диэлектрической проницаемости и электрической восприимчивости, содержащихся в кристалле центров окраски и периодическим изменением состояния поляризации излучения, распространяющегося в двулучепреломляющем кристалле [2,3]- Сам факт изменения состояния поляризации давно известен и проявляется, в частности, в экспериментах Фрохта по изучению рассеяния света [4].

Экспериментальные исследования пространственной модуляции интенсивности люминесценции в облученных кристаллах MgF2 и AI2O3 показали, что глубина модуляции зависит от взаимной ориентации вектора дипольного момента относительно оптической оси кристалла и электрического вектора возбуждающего излучения. В работе [5] указывается, что характерный вид пространственной зависимости интенсивности люминесценции определяется типом элементарного осциллятора. Указанные исследования позволили сформулировать новый метод определения ориентации и природы элементарных осцилляторов, связанных с квантовыми переходами в центрах люминесценции, основанный на использовании пространственных зависимостей интенсивности люминесценции кристаллов. Однако данный метод ранее был развит только для анизотропных кристаллов, а возможность образования пространственно-периодической модуляции интенсивности люминесценции в кубических кристаллах с наведенной тем или иным способом анизотропией до начала наших исследований не изучалась.

При нестационарном возбуждении люминесценции в анизотропных кристаллах амплитуда пространственных осцилляций интенсивности люминесценции затухает с расстоянием, а постоянная затухания связана с временными параметрами импульса (временем продольной когерентности) [6]. В связи с этим возникает необходимость проведения дополнительных исследований возбуждающего излучения с целью определения времени его продольной когерентности.

Для определения степени временной когерентности различных источников излучения, как правило, используются методы двухлучевой интерференции, основанные на анализе интерференционных картин, наблюдаемых в результате сложения двух волн исходящих от одного источника, но с временным запаздыванием. В общем случае, регистрируемая интерферограмма представляет собой автокорреляционную функцию (АКФ) первого порядка, конкретный вид которой определяется характеристиками источника излучения и позволяет определять время когерентности излучения.

В настоящее время наиболее распространенным методом измерения АКФ первого порядка является интерференционный метод, осуществляемый в обычном интерферометре Майкельсона, в котором переменная оптическая задержка, как правило, создается при линейном перемещении в одном из плеч зеркала или уголкового отражателя. Одним из существенных недостатков автокорреляторов, построенных на основе интерферометра Майкельсона, является необходимость их точной настройки. Фактически необходимо обеспечить точность положения зеркал интерферометра в пределах значительно меньших длины волны исследуемого излучения. Кроме этого существует другая проблема, связанная с влиянием флуктуаций положения зеркал при сканировании или при неизбежных вибрациях. Это влияние максимально при больших разностях хода и проявляется в дополнительной паразитной модуляции АКФ. Поэтому, задача разработки новых простых и надежных автокорреляционных устройств, позволяющих проводить измерения времени когерентности различных источников излучения, в том числе и в фемтосекундном временном диапазоне, до сих пор актуальна.

Нами был разработан оригинальный фемтосекундный поляризационный интерферометр, основанный на использовании анизотропной среды с управляемой толщиной, и проведен анализ влияния дисперсионного расплывания ультракороткого импульса, обусловленного кристаллическими элементами устройства на результат измерения времени продольной когерентности.

Таким образом, обоснована задача исследования аксиальных зависимостей интенсивности люминесценции и рассеяния возбуждающего излучения в кубических кристаллах с наведенной анизотропией при стационарных и нестационарных условиях возбуждения. Подобного рода исследования весьма актуальны и могут дать информацию: в первом случае о характеристиках квантовых систем, взаимодействующих с оптическим излучением; во втором - о пространственной динамике изменения поляризации и спектра возбуждающего излучения, обусловленной кристаллической средой.

Задача работы

Научная новизна работы

1. Впервые показано, что в кубических кристаллах, с наведенной путем одноосного сжатия анизотропией, при взаимодействии поляризованного излучения с центрами люминесценции аксиальное распределение интенсивности может иметь пространственно-периодический характер, при условии, что угол между направлением приложения механического напряжения и характерной осью симметрии центров не равен 0 или я/2. Экспериментально показана возможность определения ориентации и типа элементарных осцилляторов центров окраски кубических кристаллов по параметрам индуцируемых в них периодических структур. Предложен пьезооптический модуляционно-люминесцентный метод исследования ориентации и типа элементарных излучателей в кубических кристаллах. В частности этим методом установлено, что элементарным осциллятором F3+-центра в облученном кристалле LiF является ротатор.

Практическая значимость работы

1. Разработаны экспериментальные средства для реализации нового пьезооптического модуляционно-люминесцентного метода исследования ориентации и типа элементарных излучателей в кубических кристаллах.

Основные защищаемые положения

2. Характеристики пространственно-периодических зависимостей интенсивности люминесценции квантовых систем в кубических кристаллах с наведенной анизотропией отражают ориентацию и тип элементарных осцилляторов, связанных с оптическими переходами в этих квантовых системах, что служит обоснованием нового пьезооптического люминесцентного метода определения мультипольности и ориентации осцилляторов. В частности, этим методом доказано, что элементарным осциллятором, ответственным за переходы в Рз+-центрах в облученных кристаллах LiF, является ротатор.

Апробация работы

Основные результаты работы доложены и обсуждены на следующих конференциях и семинарах: IV, V, VI и VII Всероссийских школахсеминарах "Люминесценция и сопутствующие явления" ( Иркутск, Россия, 1998, 1999, 2000 и 2001 гг.); 11- и 12ш International conference on radiation physics and chemistry of inorganic materials (Tomsk, Russia, 2000 и 2003гг.); VIII Международной школе-семинаре «Люминесценция и лазерная физика» (Иркутск, Россия, 2002 г.); IX Всероссийской научной конференции студентов-физиков и молодых ученых. (Красноярск, Россия, 2003 г.), на научных семинарах Иркутского филиала Института лазерной физики СО РАН и лаборатории люминесценции кристаллов и физики лазерных сред НИИ Прикладной физики Иркутского государственного университета.

Публикации

Результаты работы по теме диссертации опубликованы в семнадцати научных публикациях, включая двенадцать статей [7-18] и тезисы трех докладов всероссийских и международных научных конференций [19-21], а также одно свидетельство на полезную модель, выданное Российским агентством по патентам и товарным знакам [22].

Структура и объем диссертации

Заключение диссертации по теме "Физика конденсированного состояния"

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Впервые показано, что в кубических кристаллах, с наведенной путем одноосного сжатия анизотропией, при взаимодействии поляризованного излучения с центрами люминесценции аксиальное распределение интенсивности может иметь пространственно-периодический характер при условии, что угол между направлением приложения механического напряжения и характерной осью симметрии центров не равен 0 или ti/2. Экспериментально показана возможность определения ориентации и типа элементарных осцилляторов центров окраски кубических кристаллов по параметрам индуцируемых в них периодических структур. Предложен новый пьезооптический модуляционно-люминесцентный метод исследования ориентации и типа элементарных излучателей в кубических кристаллах. В частности, этим методом установлено, что элементарным осциллятором F3+-центра в у-облученном кристалле LiF является ротатор. Указанный метод определения мультипольности и ориентаций элементарных осцилляторов люминесцирующих центров в кубических кристаллах дополняет известные методы исследования поляризованной люминесценции (метод азимутальных зависимостей, поляризационных отношений [30] и различные их модификации). Однако, в отличие от них, в предложенном методе не требуется измерения поляризационных отношений, например, степени поляризации люминесценции, что в ряде случаев значительно упрощает эксперимент. Другим преимуществом данного метода является его универсальность, т.е. он одинаково применим как к анизотропным, так и к кубическим кристаллам.

В результате компьютерного моделирования и экспериментальных исследований аксиального распределения интенсивности рассеяния возбуждающего излучения в кубических кристаллах с наведенной путем одноосного сжатия анизотропией установлено, что дисперсия света, наблюдаемая при упругом рассеянии поляризованного оптического излучения с фемтосекундным временем продольной когерентности в анизотропных кристаллах, содержащих электродипольные светорассеивающие частицы обусловлена сдвигом фаз интерференционных картин различных спектральных составляющих рассеянного излучения и несет в себе информацию о пространственной динамике изменения поляризации и спектра излучения кристаллической средой.

Создан оригинальный фемтосекундный кристаллический интерферометр, основанный на использовании кристаллической анизотропной среды с управляемой толщиной. Данный интерферометр может быть использован для исследования как фемтосекундных лазерных импульсов, так и стационарных световых полей от хаотических источников с фемтосекундным временем когерентности. Теоретические и экспериментальные исследования показали, что при использовании фемтосекундного кристаллического интерферометра для измерения времени когерентности фемтосекундных импульсов дисперсионное расплывание импульса не оказывает влияние на результат измерения автокорреляционной функции первого порядка.

Разработанный интерферометр практически не требует настройки и имеет достаточно простую конструкцию. Практика использования представленного интерферометра показала, что он не требует точной оптической юстировки, а внешние механические факторы не оказывают влияния на результаты измерений времени когерентности. Интерферометр работает на простом лабораторном столе, без какой-либо виброизоляции. Более того, ощутимая вибрация подвижных платформ, на которых установлены кристаллические призмы, вызванная вращением шагового двигателя, никак не сказывается на регистрируемой автокорреляционной функции первого порядка.

Список источников диссертации и автореферата по физике, кандидата физико-математических наук, Дресвянский, Владимир Петрович, Иркутск

1. Р. Пантел, Г. Путхов. Основы квантовой электроники. - М.: Мир, 1972. -327 с.

2. Е.Ф. Мартынович. Самоиндуцированные периодические структуры в анизотропных кристаллах// Письма в ЖЭТФ. Том 49. 1989. - С. 655-658.

3. А.В. Шубников. Основы оптической кристаллографии. М.: Изд-во АН СССР, 1958.-206 с.

4. М.М. Фрохт. Фотоупругость. Том 2. M.-JL: Гос. Изд-во технико-теоретической литературы, 1950. - 488 с.

5. Е.Е. Martynovich, E.F. Martynovich, S.I. Polityko. Spatially-periodical modulation of the crystal luminescence intensity// Solid state lasers and new laser materials. Proceedings SPIE. Vol.1839. 1991. - PP. 348-352.

6. E.E. Martynovich, E.F. Martynovich, S.I. Polityko. Modulation of luminescence intensity in anizotropic crystal under exitation by ultrashort pulses// Optical and quantum electronics. Vol. 27. 1995. - PP. 725-734.

7. E.F. Martynovich and V.P. Dresvyansky. The piezomodulation method for investigating the multipolarity of elementary oscillators in cubic crystal// Optics Communications. Vol. 224. № 4-6. - 2003. - P. 263-267.

8. Е.Ф. Мартынович, В.П. Дресвянский. Фемтосекундный кристаллический автокоррелометр// Приборы и техника эксперимента. №6. -2003. С. 96-99.

9. Е.Ф. Мартынович, Г.В. Руденко, В.П. Дресвянский. Влияние дисперсионного расплывания ультракороткого импульса на результаты измерений в фемтосекундном кристаллическом интерферометре. Оптика и спектроскопия. Том 95. №5. - 2003. - С.791-795.

10. Е.Ф. Мартынович, Г.В. Руденко, В.П. Дресвянский. Влияние дисперсионного расплывания фемтосекундных импульсов на результаты измерений в кристаллическом интерферометре// Сборник трудов VIII

11. Международной школы-семинара «Люминесценция и лазерной физике явления». Иркутск: Изд.-во Иркутского государственного университета, 2003. - С.156-164.

12. Е.Ф. Мартынович, Г. Петит, В.П. Дресвянский, А.А. Старченко.

13. Мартынович Е.Ф., Дресвянский В.П., Башков Д.А. Автоматизированный интерферометр// Свидетельство на полезную модель №27950. Выдано Российским агентством по патентам и товарным знакам. -27.02.2003.

14. Е.Ф. Мартынович. Люминесценция, внутренний фотоэффект и преобразование центров окраски в анизотропных кристаллах под действием фемтосекундных лазерных импульсов// Известия вузов. Физика. Том 43. -№3-2000.-С. 31-42.

15. Е.Е. Мартынович, Е.Ф. Мартынович, С.И. Политыко. Пространственная модуляция рассеяния ультракоротких световых импульсов в анизотропных кристаллах// Оптика и спектроскопия. Том 84. 1998. - С. 621-624.

16. Akademgorodok, Novosibirsk, Russia, July 28-August 2. Vol. 2. 1997. - PP. 151-156.

17. А.А. Майкельсон. Исследования по оптике. М.-Л. Гос. Изд-во., 1948. -200 с.

18. С.И. Вавилов. О теплом и холодном свете. М.: Изд-во АН ССР, 1961. -157 с.

19. Г. С. Ландсберг. Оптика. М.: Изд-во Наука. ГРФМЛ, 1976. - 928 с.

20. Ч.Б. Лущик, А.Ч. Лущик. Распад электронных возбуждений с образованием дефектов в твердых телах. М.: Наука. Гл. ред. Физ-мат. Лит., 1989.-264 с.

21. А.И. Непомнящих, Е.А. Раджабов, А.В. Егранов. Центры окраски и люминесценция кристаллов. Новосибирск: Изд-во Наука, 1984. - 113 с.

22. К. Пшибрам. Окраска и люминесценция минералов. М: ИЛ, 1959. -458 с.

23. М.Л. Кац. Люминесценция и электронно-дырочные процессы в фотохимически окрашенных кристаллах щелочно-галоидных соединений. -Саратов: Изд-во Саратовского ун-та, 1960. 271 с.

24. Н.Ф. Мотт, Р.В. Герни. Электронные процессы в ионных кристаллах. -М.: ИЛ, 1950.-304 с.

25. И.А. Парфианович, Э.Э. Пензина. Электронные центры окраски в ионных кристаллах. Иркутск: Вост.-Сиб. Книжн. Изд-во, 1977. - 208 с.

26. Ч.Б. Лущик, Ф.Ф. Гаврилов, Г.С. Завт, В.Г. Плеханов, С.О. Чолах. Электронные возбуждения и дефекты в гидриде лития. М.: Наука, 1985. — 216 с.

27. A.M. Стоунхэм. Теория дефектов в твердых телах. Том 2. М.: Мир, 1978.-359 с.

28. Э.Д. Алукер, Д.Ю. Лусис, С.А. Чернов. Электронные возбуждения и радиолюминесценция щелочно-галоидных кристаллов. Рига: Зинатне, 1979. -252 с.

29. J.V. Kaufman, C.D. Clark. Identification of Color Centers Lithium Fluoride// J. Chem. Phys. Vol. 7963. 1978. - P. 1388-1399.

30. И.А. Парфианович, B.H. Саломатов. Люминесценция кристаллов. -Иркутск: Изд-во Иркутского ун-та, 1988. 247 с.

31. С.И.Вавилов. Собрание сочинений. Том I. М.: Изд. АН СССР, 1952. -451 с.

32. С.И.Вавилов. Собрание сочинений. Том И. М.: Изд. АН СССР, 1952. - 548 с.

33. П.П. Феофилов. Поляризованная люминесценция атомов, молекул и кристаллов. М.: Гос. Изд-во физ.-мат. лит-ры, 1959. - 288 с.

34. П.П. Феофилов. Анизотропия излучения центров окрашивания в кристаллах кубической сингонии// ЖЭТФ. Том 26. Вып. 5. -1954. С. 609623.

35. П.П. Феофилов. Анизотропия собственных и примесных дефектов и поляризованная люминесценция ионных кристаллов// Известия Академии наук СССР, серия физическая. Том XXXI. № 5. - 1967. - С. 788-797.

36. J. Nahum, D.A. Wiegand. Optical Properties of Some F-Aggregate Centers in LiF// Physical Review. Vol. 154. №.3. - 1967. - P. 817-830.

37. J. Nahum. Optical Properties and Mechanism of Formation of Some F-Aggregate Centers in LiF// Physical Review. Vol. 158. № 3. - 1968. - P. 814825.

38. I.V. Ermakov, W. Gellermann, K.K. Pukhov, T.T. Basiev. Two-photon polarization spectroscopy of F3+ and F2 color centers in LiF crystals// Journal of Luminescence. Vol. 91. 2000. - P. 19-24.

39. K.I. Vander Lugt, Y.W. Kim. Conversion of F3+ Centers and Destruction of R Centers in LiF with R Light// Physical Review. Vol. 171. № 3. - 1968. - P. 1096-1103.

40. R.A. Evarestov. Theoretical Studies on the M; Centre in Alkali Halide Crystals// Phys. Stat. Sol. Vol. 31. - 1969. - P. 401-406.

41. R.A. Evarestov, V.M. Treiger. Theoretical Studies on the F3+ Centre in Alkali Halides// Phys. Stat. Sol. Vol. 33. - 1969. - P. 873-878.

42. С. Г. Зазубович, H.E. Лущик. Анизотропия свечения и микроструктура центров люминесценции в активированных ионных кристаллах// Известия Академии наук СССР, серия физическая. Том 31. № 5. - 1967. - С. 798-802.

43. С.Г. Зазубович. Поляризованная люминесценция щелочногалоидных кристаллов, активированных ртутеподобными ионами// Труды ИФА ЭССР. -Тарту. № 36. - 1970. - С. 24-136.

44. С.Г. Зазубович, В.П. Нагирный, Т.А. Соовик. Поляризованная люминесценция примесных центров в кристаллах// Известия Академии наук СССР, серия физическая. Том 52. № 4. - 1988. - С. 674-678.

45. Н.А. Иванов, Э.Э. Пензина, С.А. Зилов. Механизмы деполяризации люминесценции центров окраски с максимумом люминесценции 670 нм в гамма облученных кристаллах LiF-Mg// Оптика и спектроскопия. Том 92. -№ 1.-2002.-С. 69-72.

46. А.А. Каплянский. Некубические центры в кубических кристаллах и их пьезоспектроскопическое исследование// Оптика и спектроскопия. Том. 16. -Вып.2-1964.-С. 602-614.

47. А. А. Каплянский. Расчет деформационного расщепления спектральных переходов в кубических кристаллах// Оптика и спектроскопия. Том 16. -Вып. 2 1964. - С. 1031-1044.

48. А.А. Каплянский, В.Н. Медведев, А.П. Скворцов. Исследование квадратичного псевдо-штарковского расщепления бесфононной линии Np центров окраски фторида лития// Оптика и спектроскопия. Том 35. Вып.4. -1973.-С. 655-659.

49. М.П. Лисица, А.А. Кисилюк, С.С. Остапенко, Н.И. Тарбаев. Симметрия антистоксовых центров окраски у-облученных монокристаллов LiF// Оптика и спектроскопия. Том 65. Вып. 5. - 1988. - С. 1102-1107.

50. М.П. Лисица, А.П. Литвинчук, В.В. Силенко, Н.И. Тарбаев. Пьезоспектроскопическое исследование антистоксовых центров окраски в LiF// Оптика и спектроскопия. Том 70. Вып. 2. - 1991. - С. 356-359.

51. А.П. Абрамов, В.А. Архангельская, Н.Е. Королев, А.Е. Полетимов, И.К. Разумова. Сложные агрегатные электронные центры окраски в кристаллах LiF// Оптика и спектроскопия. Том 68. Вып. 3. - 1990. - С. 586-592.

52. К.Н. Lee, I.H. Crawford. Electron Centers in Single Crystal A1203// Phys. Rev.: Solid State. Vol. 15. № 8. - 1977. - P. 4065 - 4070.

53. M.E. Спрингис. Применение метода поляризационных отношений для исследования точечных дефектов в кристалле А120з.// Изв. АН Латв. ССР, сер. физ. и тех. наук. № 4. - 1980. - С. 38- 46.

54. Е.Ф. Мартынович, А.Г. Токарев, С.А. Зилов. Поляризованная люминесценция в видимой и инфракрасной областях спектра центров окраски в А1203// Опт. и спектр. Том 61. № 2. - 1986. - С. 338-341.

55. Е.Ф. Мартынович. Преобразование центров окраски и пространственные модуляционные явления в диэлектрических лазерных кристаллах// Диссертация на соискание ученой степени доктора физ.-мат. наук. Иркутск. - 1991. - 380 с.

56. Р.В. Поль. Оптика и атомная физика. М.: Изд-во Наука, 1966. - 552 с.

57. Б.Д. Лобанов, Н.Т. Максимова, Ю.М. Титов, Е.И. Шуралева. Механизмы оптического разрушения F2 и F2" центров в кристаллах LiF// Опт. и спектр. Том 62. - Вып. 6. - 1987. - С. 1315-1319.

58. В. А. Архангельская, А.Е. Полетимов. Высокие возбужденные состояния и механизм фоторазрушения отрицательно заряженных центров окраски в кристаллах LiF// Оптика и спектроскопия. Том 66. Вып. 3. - 1989. -С. 608-612.

59. Т.Т. Басиев, Ю.К. Воронько, Е.О. Кирпиченкова, С.Б. Миронов, В.В. Осико. Превращение центров окраски в кристаллах LiF под действием лазерного излучения// Краткие сообщения по физике. №3. - 1982. - С. 3-9.

60. Б.К. Гречушников. Оптические свойства кристаллов.: В кн. Современная кристаллография. Том 4. М.: Наука, 1981. - 338 с.

61. Э. Кокер, Л. Файлон. Оптический метод исследования напряжений. -Л.: Гл. ред. общетехн. лит-ры, 1936. 634 с.

62. Т. Нарасимхамурти. Фотоупругие и электрооптические свойства кристаллов. М.: Мир, 1984. - 623 с.

63. Ф.И. Федоров. Общая приближенная теория упругих волн в кристаллах// ДАН СССР. Том 155. 1964. - С. 792.

64. Каплан М.С. Температурная зависимость фотоупругих констант кристаллов йодистого цезия// ФТТ. Том 17. 1975. - С. 3014-3018.

65. Каплан М.С. Температурная зависимость электронной поляризуемости щелочно-галоидных кристаллов. ФТТ. Том 17. 1975. - С. 2504-2510.

66. А.А. Каплянский, Н.Г. Лозовская Аномальная дисперсия вынужденного двупреломления при деформации и связь фотоупругости с пьезоспектроскопическими явлениями в кристаллах// ДАН СССР. Том 163. -1965. С. 67-74.

67. А.Я. Александров, М.Х. Ахметзянов. Поляризационно-оптические методы механики деформируемого тела. М.: Наука, 1973. - 576 с.

68. М. Фрохт. Фотоупругость. Том I. М.: ОГИЗ, Гос. изд-во технико-теоретической лит-ры, 1948. - 432 с.

69. А.А. Шишловский. Прикладная физическая оптика. М.: Гос. Изд-во ФИЗМАТГИЗ, 1961. - 822 с.

70. Г. Хюлст. Рассеяние света малыми частицами. М.: ИЛ, 1961. - 283 с.

71. А.П. Иванов. Оптика рассеивающих сред. Минск.: «Наука и техника», 1969. - 592 с.

72. В.В. Шулейкин. Физика моря. Ч. VI. Оптика моря. М.: Изд-во АН СССР, 1953.-926 с.

73. К.С. Шифрин. Рассеяние света в мутной среде. М.: ГИТТЛ, 1951. -197 с.

74. Д. Дейрменджан. Рассение электромагнитного излучения сферическими полидисперсными частицами. М.: Мир, 1971. - 165 с.

75. Ю.И. Сиротин, М.П. Шаскольская. Основы кристаллофизики. М.: Наука, 1979. - 640 с.

76. М.И.Эпштейн. Измерения оптического излучения в электронике. М.: Энергоатомиздат, 1990. - 254 с.

77. М.М. Гуревич. Цвет и его измерения. М.-Л.: АН СССР, 1950. - 268 с.

78. Лабораторные оптические приборы./Под ред. Л.А. Новицкого. М.: Машиностроение, 1979. - 448 с.

79. Р.Е. Быков. Теоретические основы телевидения. С.-Петерб.: Изд-во «Лань», 1998. - 288 с.

80. М.И. Кривошеев, А.К. Кустарев. Световые измерения в телевидении. -М.: Связь, 1973.-224 с.

81. Н.Ф. Геда. Измерение параметров приборов оптоэлектроники. М.: «Радио и связь», 1981. - 365 с.

82. М. Борн, Э. Вольф. Основы оптики. М.: Изд-во Наука, 1970. - 856 с.

83. Дж. Гудмен. Статистическая оптика. М.: Изд-во Мир, 1988. - 527с.

84. Ю.И.Островский, М.М. Бутусов, Г.В. Островская. Топографическая интерферометрия. М: Изд-во Наука, 1977. - 336 с.

85. С.Э Фриш. Оптические методы измерений. Часть 2. JL: Изд-во Ленинградского университета, 1980. - 226 с.

86. Измерение энергетических параметров и характеристик лазерного излучения/Под ред. А.Ф. Костюка. М.: «Радио и связь», 1982. - 286 с.

87. С.А. Ахманов, В.А. Выслоух. Оптика фемтосекундных лазерных импульсов. М.: Наука, 1988. - 310 с.

88. А.А. Майкельсон. Световые волны и их применение. М.-Л.: ГТТИ, 1934.- 142 с.

89. Измерение спектрально-частотных и корреляционных параметров и характеристик лазерного излучения/Под ред. А.Ф. Костюка. М.: «Радио и связь», 1981. - 272 с.

90. Лазеры газовые: Методы измерения когерентности излучения// Отраслевой стандарт ОСТ 11.0Д0.397-79.

91. Р. Дж. Белл. Введение в фурье спектроскопию. - М.: Изд-во Мир, 1975.-380 с.

92. Ю.В. Коломийцев Интерферометры. Л.: Машиностроение, 1976. -296 с.

93. И.В. Скоков Оптические интерферометры. Л.: Машиностроение, 1979.-283 с.

94. И.В. Скоков. Многолучевые интерферометры. Л.: Машиностроение, 1969.-248 с.

95. А. Н Захарьевский. Интерферометры. М.: Оборонгиз, 1952. - 296 с.

96. В.Н. Васильев, И.П. Гуров. Компьютерная обработка сигналов в приложении к интерферометрическим системам. СПб.: изд-во БХВ- Санкт-Петербург, 1998. - 240 с.

97. Л.В. Тарасов. Физика процессов в генераторах когерентного оптического излучения. М.: Радио и связь, 1981. - 440 с.

98. Сверхкороткие световые импульсы/Под ред. С.Шапиро. М: Мир, 1981.-480 с.

99. R.N. Gyuzalian, S.B. Sogomonian and Z.G. Horvath. Background-free measurement of time behavior of an individual picosecond laser pulse// Opt. Commun. Vol. 29. 1979. - P. 239-242

100. M. Raghuramaiah, A.K. Sharma, P.A. Naik, P.D. Gupta, R.A. Ganeev. A second-order autocorrelator for single-shot measurement of femtosecond laser pulse durations// Sadhana. Part 6. Vol. 26. - 2001. - P. 603-611.

101. E.B. Treasy. Measurement and Interpretation of Dynamic Spectrograms of Picosecond Light Pulses// J. Appl. Phys. Vol. 42. 1971. - P. 3848-3858.

102. J.L.A. Chilla and O.E. Martinez. Direct Determination of the Amplitude and Phase of Femtosecond Light Pulses// Opt. Lett. Vol. 16. 1991. - P. 39-41.

103. D. T. Reid, M. Padgett, C. McGowan, W. Sleat & W. Sibbett. Light-emitting diodes as measurement devices for femtosecond laser pulses// Opt. Lett. Vol. 22. -1997.-P.233-239.

104. D.J.Kane, R.Trebino. Single-shot measurement of the intensity and phase of an arbitrary ultrashort pulse by using frequency-resolved optical gating// Opt. Lett. Vol. 18.- 1993.-P. 823-831.

105. DJ. Kane, R. Trebino. Characterization of Arbitrary Femtosecond Pulses Using Frequency-Resolved Optical Gating// Journal of Quantum Electronics. Vol. 29. № 2. - 1993. - P. 571-578

106. G. Taft, A. Randquist, M.Murnane, LP. Christov, H. Kapteyn, K.DeLong, D.Fittinghoff, M. Krumbugel, J.Sweetser and R. Trebino. Measurement of 10-fs laser pulses// IEEE J. Sel. Top. Quantum Electron. Vol. 2. 1996. - P. 575-585

107. K. DeLong, R. Trebino, J. Hunter and W. White. Frequency-Resolved Optical Gating Using Second-Harmonic Generation// J. Opt. Soc. Amer. B. Vol. 11.- 1994.-P. 2206-2211,.

108. К. W. DeLong. Phase Retrieval in Frequency-Resolved Optical Gating Based on the Method of Generalized Projections// Opt. Lett. Vol. 19. 1994. - P. 21522154.

109. V. Wong and I.A. Walmsley. Linear Filter Analysis of Methods for Ultrashort-Pulse-Shape Measurement// J. Opt. Soc. Am. B. Vol. 12. 1995. - P. 1491-1499.

110. B. Kohler. Phase and Intensity Characterization of Femtosecond Pulses From a Chirped-Pulse Amplifier by Frequency-Resolved Optical Gating// Opt. Lett. Vol. 5. 1995. - P. 483-485.

111. G. Taft. Ultrashort Optical Waveform Measurements Using Frequency-Resolved Optical Gating// Opt. Lett. Vol. 7. 1995. - P. 743-745.

112. C. Iaconis and I.A. Walmsley. Spectral phase interferometry for direct electric-field reconstruction of ultrashort optical pulses// Opt.Lett. Vol. 23. 1998. -P. 792-794.

113. C.L. Wang, C.L. Pan. Patent USA. No. 5,907,423. - 1999.

114. К. Шерклифф. Поляризованный свет. M.: Мир, 1965. - 264 с.

115. М.П. Шаскольская. Кристаллография. М.: Высшая школа, 1984. - 376 с.

116. Н.Д. Жевандров. Поляризация света. М.: Наука, 1969. - 112 с.

117. А.Н. Ванюрихин, В.П. Герчановская. Оптико-электронные поляризационные устройства. Киев: Техника, 1984. - 160 с.г

118. Е.А. Волкова. Поляризационные измерения. М.: Изд-во стандартов, 1974.- 127 с.

119. С.М. Кобцев, С.В. Смирнов, С.В. Кукаркин, В.Б. Сорокин. Фемтосекундный автокоррелятор на основе качающейся двулучепреломляющей пластинки// Квантовая электроника. Том 31. № 9. -2001.-С. 829-833.

120. Г.Д. Бахтиаров. Аналого-цифровые преобразователи. М.: Наука, 1987.- 145 с.

121. А.И. Гончар, Б.В. Нестеров, В.И. Милышин. Спектрометрический аналого-цифровой преобразователь для компьютеров IBM PC/AT// Приборы и техника эксперимента. № 3. - 1997. - С. 75-79.

122. Акустические кристаллы/ Под ред. М. П. Шаскольской. М.: Наука,1982.-264 с.

123. В.М. Золотарев, В.Н. Морозов, Е.В. Смирнова. Оптические постоянные природных и технических сред. Справочник. Л.: Химия, 1984. - 216 с.

124. А.Ярив. Введение в оптическую электронику. М.: Высшая школа,1983.-398 с.

125. А.А. Блистанов. Кристаллы квантовой и нелинейной оптики. -М.-.МИСИС, 2000. 432 с.