Фоторефрактивные голограммы, формируемые в условиях фотоиндуцированного поглощения света в кристаллах класса силленитов тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.05 ВАК РФ

На правах рукописи

ПЛЕСОВСКИХ АНДРЕЙ МИХАЙЛОВИЧ

ФОТОРЕФРАКТИВНЫЕ ГОЛОГРАММЫ, ФОРМИРУЕМЫЕ В УСЛОВИЯХ ФОТОИНДУЦИРОВАННОГО ПОГЛОЩЕНИЯ СВЕТА В КРИСТАЛЛАХ КЛАССА СИЛЛЕНИТОВ

Специальность 01.04.05 - Оптика

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук

Томск - 2007

003053161

Работа выполнена на кафедре электронных приборов Томского государственного университета систем управления и радиоэлектроники (ТУСУР)

Научный руководитель: доктор физико-математических

наук, профессор Шандаров Станислав Михайлович

Официальные оппоненты: доктор физико-математических

наук, Соколов Игорь Александрович

кандидат физико-математических наук, Измайлов Игорь Валерьевич

Ведущая организация Институт автоматики и процессов

управления ДВО РАН, Владивосток

Защита состоится «1» марта 2007 г., в 14 ч. 30 мин. на заседании диссертационного совета 212.267.04 при Томском государственном университете по адресу 634050, г. Томск, пр. Ленина, 36

С диссертацией можно ознакомиться в Научной библиотеке Томского государственного университета

Автореферат разослан «10» января 2007 года.

Ученый секретарь диссертационного совета,

Пойзнер Б.Н.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Большой интерес к фоторефрактивным кристаллам не угасает с момента открытия фоторефракгавного эффекта и связан с возможностью их использования для приложений нелинейной оптики: в устройствах динамической голографии, оптической памяти, усиления оптических изображений, обращения и самообращения волнового фронта, и многих других. Своими особенностями данные кристаллы обязаны электрооптическому эффекту и возможности образования поля пространственного заряда под действием неоднородного освещения, что позволяет записывать и хранить в этих кристаллах объемные фазовые голограммы {М.П. Петров, С.И Степанов, А.В. Хоменко (1992))

В ряде кристаллов (Bi12Si02o, Bi12TiC>2o, ВаТЮ3, KNb03:Fe) формирование фоторефрактивных голограмм сопровождается значительным фотоиндуцированным поглощением света, оказывающим заметное влияние на характеристики устройств на их основе. Явление фотоивдуцированного поглощения света традиционно связывают с наличием в кристаллах, наряду с донорными, мелких ловушечных уровней, имеющих большее сечение фотоионизации (К. Buse (1997)). Для описания фотоиндуцированного поглощения и фотопроводимости в некоторых кристаллах применяются модели зонного переноса, включающие в рассмотрение несколько фотоакгивных центров, способных находиться в различных зарядовых состояниях Формирование поля пространственного заряда при записи голограмм в таких кристаллах сопровождается образованием нескольких зарядовых решеток Динамика их взаимодействия при формировании голограмм и релаксации в режиме хранения, а также при изменении внешних условий, может оказать существенное влияние на параметры фоторефрактивного отклика В связи с этим знание механизмов данного явления имеет важное значение для описания динамических голограмм в фоторефрактивных кристаллах и проектирования устройств на их основе.

Привлекательными материалами для создания различных фоторефрактивных устройств являются номинально чистые и легированные кристаллы титаната висмута (Bi12TiO20), обладающие быстрым откликом при воздействии на них излучением из видимой области спектра, и малым удельным огтшческим вращением. Однако формирование динамических голограмм в этих кристаллах сопровождается значительным фотоиндуцированным изменением оптического поглощения, связанным со сложной структурой дефектных центров (O.V. Kobozev, S.M. Shandarov et al. (1999)) Наличие таких центров приводит к различным эффектам, не описываемым в рамках традиционных моделей фоторефракции Предполагаемое участие одних и тех же фотоактивных центров в процессах образования объемного заряда и фотоиндуцированного изменения поглощения позволяет получить информацию о них из результатов экспериментальных исследований каждого го этих эффектов. Следует отметить, что для силленигов, к которым относится титанат висмута, установившиеся представления о типе фотоакгивных дефектов и о зонной модели переноса заряда в настоящее время отсутствуют

Использование попутного двухпучкового взаимодействия при записи топографических решеток не всегда позволяет добиться достаточно хорошей дифракционной эффективности в случае диффузионного механизма формирования поля пространственного заряда Увеличение фоторефрактивного отклика, обычно достигаемое за счет приложения к кристаллу внешнего электрического поля с высокой напряженностью, делает данную схему мало привлекательной В тоже время, увеличение амплитуды фоторефрактивной голограммы может быть реализовано при встречном распространении световых пучков {ЕЮ. Агеев, С.М. Шандаров и др.(2001)). В этом случае пространственный период объемной голограммы имеет наименьшее значение, увеличивая тем самым ее ^фракционную эффективность.

Взаимодействие световых волн в кубических фоторефрактивных кристаллах на объемных голограммах сопровождается изменением поляризационного состояния светового ноля, что делает необходимым использование векторных моделей для его описания. В кристаллах симметрии 23 изменение поляризации взаимодействующих волн происходит также вследствие естественной оптической активности. В результате при анализе встречного взаимодействия световых волн на отражательных голограммах в нецентросимметричных кубических фоторефрактивных кристаллах со сложной структурой дефектных центров необходимо также учитывать анизотропию электрооппетеского и фотоупругого вкладов в фазовую модуляцию ошических свойств среды полем пространственного заряда решетки и ее абсорбционную составляющую, эффекты поглощения света и истощения накачки. Однако изучение литературных данных показало, что такого полного анализа проведено не было

Все вышеизложенное определило цель диссертационной работы.

Цель и задачи диссертационной работы. Целью работы является исследование процессов формирования голографических решеток и развития фотоивдуцированного поглощения света в фоторефрактивных кристаллах с учетом сложной структуры дефектных центров и изменения внешних условий, а также влияния векторного характера светового поля на двухволновое взаимодействие на фоторефрактивных отражательных голограммах в нецентросимметричных кубических кристаллах

Для достижения данной цели решались следующие основные задачи'

- разработка методики численного решения дифференциальных уравнений для фоторефрактивного кристалла с двукратно ионизируемыми донорными Петрами и мелкими ловушками, и анализ динамики формирования поля пространственного заряда в изменяющихся условиях;

- создание экспериментальной установки и проведение исследований по фотоиндуцированному поглощению света в кристалле титаната висмута при двухцветном облучении,

- разработка векторной модели встречного двухволнового взаимодействия световых пучков на отражательных голографических решетках в кубических фоторефрактивных кристаллах;

- изучение влияния анизотропии электроотического эффекта на двухпучковое взаимодействие на отражательной голографической решетке в кубических фоторефрактивных кристаллах.

Методы исследования. Теоретический анализ динамики фоторефрактивного отклика основывался на модели зонного переноса для кристаллов, содержащих донорные и ловушечные центры. При численном моделировании для решения системы нелинейных дифференциальных уравнений использовался метод Эйлера

При экспериментальном исследовании фотоиндуцированного поглощения в кристаллах титаната висмута использовалось некогерентное узкополосное излучение полупроводниковых светодиодов, исключающее образование фоторефрактивных голограмм.

При теоретическом анализе встречного даухволнового взаимодействия в кубических фоторефрактивных кристаллах использовался методы медленно меняющихся амплитуд и связанных мод, при этом учитывалась естественная опшческая активность, дополнительный фотоупругий вклад в модуляцию оптических свойств среды фазовой компонентой голографической решетки, и ее абсорбционная составляющая.

Основные научные положения, выносимые па защиту:

1 В кристаллах с монополярной электронной проводимостью, фотоактивнъши мелкими ловушками и двукратно ионизируемыми донорными центрами фоторефрактивные голограммы усиливаются в темновых условиях при приложении внешнего постоянного электрического толя и проявляются при включении считывающего светового пучка, вследствие пространственного сдвига соответствующих зарядовых решеток относительно их первоначального положения, связанного с неоднородностью тока проводимости.

2. Ловушечные центры, обусловливающие фотоиндуцированное поглощение света в легированных кальцием кристаллах титаната висмута, не являются мелкими, и соответствующие им энергетические уровни расположены в запрещенной зоне на расстояниях, превышающих 1,42 эВ от дна зоны проводимости

3. В кристаллах титаната висмута вклад фазовой составляющей отражательной голографической решетки в межмодовые процессы взаимодействия, происходящие с изменением показателя преломления собственных волн, отсутствует в кристаллографических плоскостях типа {100} и достигает максимальных значений при ориентации вектора решетки в плоскостях типа {110}, вдоль кристаллографических направлений вида <111>.

4 Анизотропия электрооптического эффекта в кубических фоторефрактивных кристаллах приводит к тому что, вклад фазовой составляющей отражательной голографической решетки во внутримодовые процессы взаимодействия достигает максимума при ориентации вектора решетки вдоль кристаллографических направлений вида <100> и отсутствует при ориентации вектора решетки вдоль направлений вида <110> и <Ш>

Достоверность результатов

Достоверность теоретической части работы обеспечивалась использованием обоснованных приближений (метод медленно меняющихся амплитуд, адиабатическое приближение и др)

Корректность проведенных численных расчетов и выбранного шага дискретизации подтверждается сравнением с другими вычислениями, имеющими более высокий порядок точности.

Достоверность экспериментальных результатов базируется на использовании измерительных приборов с известными характеристиками, имеющих цифровой выход; на обработке большого массива экспериментальных данных, позволяющей оценить случайные погрешности измерений, которые не превышали 5%, а также на применении методов минимгоации систематических погрешностей

Достоверность первого положения подтверждается тем, что на его основе могут быть объяснены результаты экспериментов, описанныхМ#. Петровым, М.Г. Шмелиным, и др. (1985)

Достоверность третьего и четвертого положений подтверждается отсутствием противоречий с результатами других работ (А.Г. Мартьянов, С. М. Шандаров и др. (2002)).

Научная новизна:

1. Выведены уравнения для первых пространственных гармоник зарядовых решеток в кристаллах с двукратно ионизируемыми донорными центрами и фотоактивными мелкими ловушками, на основе которых разработана методика численного анализа динамики поля пространственного заряда фоторефрактивной голограммы при изменяющихся внешних условиях ее формирования, хранения и восстановления.

2. Предложена и экспериментально реализована методика исследования динамики фотоиндуцированного поглощения света в фоторефрактавных кристаллах при двухцветном облучении квазимонохроматическим излучением полупроводниковых светодиодов.

3 Развита самосогласованная векторная модель встречного двухволнового взаимодействия световых пучков на отражательных голографических решетках в кубических фоторефрактавных кристаллах, принимающая во внимание естественную ошическую активность, дополнительный фотоупругий вклад в модуляцию оптических свойств кристалла, абсорбционную составляющую решетки, а также эффекты фотоиндуцированного поглощения света и истощения накачки.

Научная ценность:

1. Проведенный численный анализ динамики формирования поля пространственного заряда в кристаллах с фотоактивными мелкими ловушками и двукратно ионизируемыми донорными центрами позволил дать теоретическое описание наблюдаемых ранее экспериментально эффектов усиления скрытой голограммы в темновых условиях при приложении внешнего

электрического поля и ее проявления при включении считывающего светового пучка.

2 Развитая модель перезарядки дефектных центров позволяет удовлетворительно описать динамику фотоиндуцировшшого поглощения света в кристаллах В112ТЮ,0: Са при двухцветном облучении и делает возможным прогнозирование влияния посторонней засветки на характеристики устройств динамической голографии на основе кристаллов титаната висмута.

3 Проведен полный анализ анизотропии вклада фазовой составляющей отражательной шлографической решетки во внутримодовые и межмодовые процессы взаимодействия в кубических фоторефрактивных кристаллах, позволяющий определить ориентации вектора фоторефрактивной решетки в кристалле, при которых происходит наиболее эффективное взаимодействие световых волн

Практическая значимость проведенных исследований заключается в следующем

1. Разработанная методика численного анализа динамики поля пространственного заряда пригодна для проектирования и создания устройств динамической топографической памяти и оптической обработки информации на основе фоторефрактивных кристаллов класса силленитов, обладающих сложной структурой фотоактивных дефектных центров.

2. Разработанные методики численного анализа динамики фотоиндуцированного поглощения света в кристаллах со сложной структурой фотоактивных дефектных центров позволяют в рамках используемых моделей определить материальные параметры фоторефрактивных кристаллов, необходимые для проектирования устройств динамической голографии, таких как адаптивные интерферометры для измерительных систем оптических датчиков.

3. Развитая вектор1ия модель встречного взаимодействия световых пучков на отражательных голограммах в кубических фоторефрактивных кристаллах пригодт для использования при проектировании устройств динамической голографии, таких как адаптивные интерферометры для измерительных систем оптических датчиков, устройства обращения волнового фронта лазерных пучков, и др., основанных на диффузионном механизме формирования поля пространственного заряда и не требующих приложения к кристаллу внешнего электрического поля.

Внедрение результатов работ и рекомендации по их дальнейшему использованию. Результаты диссертационной работы используются на кафедре Электронных приборов Томского государственного университета систем управления и радиоэлектроники при проведении плановых и инициативных научно-исследовательских работ и выполнении курсовых и дипломных работ студентами, включены в спецкурсы «Фоторефрактивная нелинейная оптика» и «Голография и когерентная оптика» для студентов, обучающихся по индивидуальным учебным планам Созданные экспериментальные установки используются в исследованиях

динамики фотоиндуцированного поглощения света в фоторефрактивных кристаллах И эффектов фо горефрактивноЙ нелинейной оптики Разработанные алгоритмы и программы численного анализа используются дня компьютерного моделирования векторного двухпучкового взаимодействия на отражательных решетках и динамики фотоиндуцированных явлений в кристаллах силленигов. Акты внедрения приведены в Приложении к диссертации. Результаты диссертации целесообразно использовать в Институте автоматики и процессов управления ДВО РАН при разработке опгоэлектронных устройств.

Апробация работы. Материалы диссертационной работы докладывались на VI Международной научно-практической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых «Современные техника и технологии СТТ'2000», (г Томск, Россия, 28 февраля -3 марта, 2000г.), на Междушродной конференции молодых ученых и специалистов «0гаика-2000» (г. Санкт-Петербург, Россия, 19-21 октября, 2000 г), на Второй школе-семинар молодых ученых «Современные проблемы физики и технологии», (Томск, Россия, 5-7 февраля, 2001г.), на VIII Российской научной студенческой конференции «Физика твердого тела», (Томск, Россия, 16-18 мая, 2000 г.), на XXXIX международной научной студенческой конференции «Студент и научно-технический прогресс, Физика», (Новосибирск, Россия, 10-12 апреля, 2001г.), на XV международной научной студенческой конференции «Студент и научно-технический прогресс», (Новосибирск, Россия, 2002), на VIII российской научной студенческой конференции «Физика твердого тела», (Томск, Россия, 14—16 мая, 2002 г.), на Международном ошическом конгрессе «Фундаментальные проблемы оптики», (Санкт-Петербург, Россия, 14-17октября, 2002 г.), на Ш международной научной коференции молодых ученых и специалистов «0гпика-2003», (Санкт-Петербург, Россия, 20-23 октября, 2003 г)

Публикации. Основные результаты диссертации изложены в 17-та публикациях: в 5-ти статьях в центральных российских журналах, в 1-й статье в периодическом издании Американского оптического общества, в 8-ми публикациях в сборниках трудов Международных конференций и в 3-х публикациях в сборниках трудов Российских научных конференций.

Личный вклад диссертанта

В диссертации использованы только те результаты, в получении которых автору принадлежит определяющая роль. Опубликованные работы написаны либо без соавторов, либо в соавторстве с членами научной группы, а также со студентами. А.В Медовник, Н.Н. Черняк, КС. Плинта В совместных работах диссертант принимал участие в моделировании, расчетах, в создании экспериментальных установок, проведении экспериментов и интерпретации результатов. Постановка задач исследований осуществлялась научным руководителем.

Структура, объем и содержание диссертации. Диссертация состоит из Введения, четырех глав, Заключения, списка литературы и Приложения. Полный

объем диссертации - 143 страниц, включая 41 рисунок и 4 таблицы. Список литературы содержит 105 наименований

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении дается обоснование актуальности темы диссертации, формулируются цель работы и выносимые на защиту основные научные положения Определена научная новизна и практическая значимость полученных результатов, кратко излагается содержание диссертации по главам.

Первая глава является обзорной и посвящена фотоиндуцированным явлениям, наблюдаемым в фоторефрактивных кристаллах, не имеющих центра симметрии. В ней дана краткая историческая справка об открытии и этапах развития исследований фоторефрактивного эффекта, перечислены основные области его применения Рассмотрены основные физические механизмы, приводящие к формированию объемных голограмм при воздействии на кристалл картиной интерференции двух плоских световых монохроматических волн. Кратко описана одноуровневая модель зонного переноса, рассмотрены диффузионный, дрейфовый и фотовальтаический механизмы фотоиндуцированного разделения зарядов.

Представлены материальные уравнения для двухуровневой модели зонного переноса, позволяющей описать фотоиндуцировапное поглощение света и предполагающей наличие в кристалле, в дополнение к глубоким донорам, фотоактивных мелких ловушек. Дано описание модели с двукратно ионизируемыми донорными центрами и мелкими ловушками, которая сделала возможным описание наблюдаемой экспериментально динамики фотоиндуцированного поглощения света в нелегированном кристалле В112Т1О20, относящемся к классу силлешггов

Рассмотрено двухволновое взаимодействие света в фоторефрактивных кристаллах на отражательных голографических решетках, которое позволяет добиваться большой эффективности перекачки мощности между взаимодействующими пучками без приложения внешних электрических полей Проведен обзор работ по фоторефрактивным отражательным решеткам в кристаллах силлешггов, описаны основные подходы к анализу встречного двухволнового взаимодействия в кубических гиротропных кристаллах, учитывающие векторный характер светового поля

Вторая глава посвящена теоретическому анализу динамики фоторефрактивного отклика в кристаллах силлешггов с двукратно ионизируемыми донорными центрами и мелкими ловушками

Процессы формирования поля пространственного заряда при засветке кристалла картиной интерференции двух плоских монохроматических волн рассмотрены в подразделе 2.1. С использованием приближения матых контрастов интерференционной картины т «1 и низкой интенсивности света /0, а также условия адиабатичности гЪ / ¿5 = 0 для концентрации электронов в зоне

проводимости, были выведены две системы уравнений для нулевых и первых пространственных гармоник зарядовых решеток, формирующихся на однократно и двукратно ионизированных донорах, мелких ловушках и свободных электронах.

Для: анализа динамики фоторефрактаюого отклика была разработана методика численного анализа данных систем уравнений, которая позволяла изменять период дифракционной решетки Л, длительность процессов записи, хранения и проявления голограмм и амплитуду прикладываемого внешнего постоянного электрического поля £0. Ее использование позволяло "включать" и "выключать" световые пучки накачки 1Р и сигнала Is, их взаимную когерентность и внешнее электрическое поле Е0 в произвольные моменты времени.

В подразделе 2.2 проведен анализ двух режимов записи фоторефрактивной решетки для кристаллов с мелкими ловушками и глубокими донорами, допускающими двукратную ионизацию Показано, что динамика роста поля пространственного заряда фоторефрактивной решетки при одновременно происходящем фотоиндуцированном изменении поглощения имеет немонотонный характер, с четко выраженным максимумом, положение и величина которого зависит от интенсивности света и механизма формирования поля пространственного заряда (диффузионный или дрейфовый). Получено, что приложеше дополнительно постоянного внешнего поля увеличивает амплитуду поля пространственного заряда. Расчеты показали, что повышенная амплитуда поля пространственного заряда в этом случае связана с пространственным сдвигом зарядовых решеток опносительно друг друга под действием приложенного внешнего поля, а не с увеличением их абсолютных амплшуд. Основной причиной сдвига решеток является неоднородность тока проводимости, обусловленная пространственной модуляцией проводящих свойств кристалла.

Показано, что возможность двукратной ионизации донорных центров приводит к особенностям в поведении релаксации поля пространственного заряда после «выключения» взаимной когерентности записывающих решетку световых пучков. Динамика релаксации при этом состоит из двух этапов. Первый характеризуется быстрым падением амплитуды решетки за время, сравнимое с временем диэлектрической релаксации тл , составляющего ~15 с для кристаллов

типа силленита при интенсивности света -150 Вт/м2. На втором этапе, который при той же интенсивности может продолжаться десятки минут, наблюдается медленное падение поля пространственного заряда, скорость которого определяется релаксацией самих зарядовых решеток.

В подразделе 2 3 рассмотрено влияние постоянного внешнего электрического поля на эффекты хранения и проявления фоторефрактивных решеток в кристаллах с двукратно ионизируемыми донорами и мелкими ловушками. Показано, что приложение постоянного внешнего поля приводит к усилению сформированного в кристалле за счет диффузионного механизма скрытого изображения, при его хранении как в темновых условиях, так и при воздействии на кристалл взаимно некогерентных световых пучков Включение считывающего пучка приводит к быстрому нарастанию амплитуды решетки с последующим, сравнительно медленным, ее уменьшением На основе проведенных расчетов показано, что

физической причиной эффектов усиления и проявления скрытого изображения, наблюдаемых ранее экспериментально, является пространственный сдвиг зарядовых решеток, соответствующих однократно и двукратно ионизированным донорам и мелким ловушкам, относительно друг друга без изменения их амплитуды Этот пространственный сдвиг обусловлен неоднородностью тока проводимости, связанной с пространственной модуляцией проводящих свойств кристалла. При этом пространственная гармоника концентрации электронов в зоне проводимости отлична от нуля в освещенном кристалле и в отсутствие интерференционной картины (при ее контрасте m = 0 ). Для рассматриваемой в диссертации модели пространственная неоднородность проводимости связана с модуляцией таких параметров кристалла, как коэффициент поглощения и время жизни носителей заряда.

В третьей главе представлены результаты исследования динамики фотоиндуцировашого поглощения света и его релаксации в темновых условиях в кристаллах титаната висмута.

Подраздел 3.1 посвящен экспериментальному исследованию динамики фотоиндуцировашюго поглощения света в кристалле В^ИОю'Са при одноцветном облучении, и ее численному моделированию. Дано описание экспериментальной установки и методики исследований, в которой использовалось узкополосное некогерентное излучение полупроводникового свегодиода, близкого по длине волны ( Л = 660 нм ) к гелий-неоновому лазеру ( Я = 633 нм ) Установка позволяла наблюдать динамику фотоиндуцировашюго изменения поглощения кристалла с временным разрешением до 0,1 с, как при его облучении, так и в процессе темповой релаксации наведенных изменений.

Получено, что фотоиндуцированное изменение поглощения в кристалле BinTiCboCa на длине волны 660 нм является значительным и может достигать значений 0,43 см4 Нарастание поглощения имеет два характерных этапа, начальный участок, сопровождающийся быстрым ростом Да(Г), и следующий за шш длительный участок с медленным нарастанием Да(/)

Исследована последовательная засветка кристалла излучением с различными и одинаковыми значениями интенсивности, сопровождающаяся этапами темновой релаксации разной длительности Обнаружено, что с увеличением интенсивности скорость роста фотоиндуцировашюго поглощения на начальном участке возрастает, а на конечном участке уменьшается; при этом переход от быстрого участка к медленному становится более резким Для одинаковых ингенсивностей засветки, соответствующих максимальному из использованных значений 55 мВт/см2, зависимости Aa(f) выходили на одинаковый стационарный уровень при каждом эксперименте.

Использование численного анализа динамики фотоиндуцировашюго поглощения света на основе модели, рассматривающей наличие в кристалле ловушечных центров и глубоких доноров, допускающих двукратную ионизацию, и подгонки результатов под экспериментальные данные позволило определить материальные параметры исследованного кристалла В^ТЮго'Са. Сравнение результатов расчета с экспериментом показало, что используемая модель позволяет

описать данамику роста и релаксации фотоиндуцированного поглощения, с воспроизведением таких качественных особенностей, как более резкий переход от медленного участка к быстрому при повторной засветке кристалла, и уменьшение скорости нарастания на медленной стадии процесса с каждой последующей засветкой.

В подразделе 3.2 рассмотрено фотоиндуцированное поглощение света в легированных кальцием кристаллах титаната висмута (Bii2TiOM.Ca) при их облучении квазимонохроматическим светом полупроводниковых светодиодов на двух длинах волн из набора X - 870,660 и 525 нм и предложена модель перезарядки дефектных центров, описывающая эффекты, наблюдаемые при двухцветном облучении. Для проведения экспериментов была разработана установка, позволяющая освещать кристалл двумя источниками с разными длинами волн как одновременно, так и по очереди.

С целью проверки предположения о наличие в кристаллах титаната висмута мелких ловушек, имеющих большое сечение фотоионизации, были проведены эксперименты по последовательному облучению кристалла Bi^TiC^o Са красным и инфракрасным излучением. Заполнение мелких ловушек при освещении кристалла красным светом обуславливает рост фотоиццуцированного поглощения. Предполагалось что при последующем освещении кристалла ИК излучением с энергией кванта 1,42 эВ будет происходить опустошение заполненных мелких ловушек, что приведет к значительному просветлению кристалла В результате было получено, что уменьшение поглощения, наведенного в кристалле красным светом, при засветке кристалла ИК излучением не являются значительными, то есть свет с энергией кванта 1,42 эВ не приводит к опустошению ловушечных уровней. Таким образом, из проведенных экспериментов следует, что ловушечные центры в легированных кальцием кристаллах титаната висмута, не являются мелкими, и соответствующие им энергетические уровни расположены в запрещенной зоне на расстояниях, превышающих 1,42 эВ от дна зоны проводимости.

В результате проведения экспериментов по динамике фотоиндуцированного поглощения при последовательном облучении кристалла BinTiCbo'Ca некогерентным излучением светодиодов с длинами волн Xr = 660 нм и %а = 525 нм было установлено: скорость фотоиндуцированных изменений собственного поглощения существенно выше для зеленого света, чем для красного излучения; освещение кристалла красным (зеленым) светом влияет как на собственное поглощение, так и на оптические потери в зеленой (красной) области спектра, длинноволновое (красное) излучение приводит к большему увеличению поглощения для коротковолновой компоненты (зеленый свет), чем для собственного поглощения; длинноволновое излучение уменьшает изменения в пог лощении на собственной длине волны, наведенные коротковолновым светом

На основе анализа характерных особенностей в динамике коэффициентов поглощения кристалла на двух длинах волн предложена модель перезарядки дефектных центров, позволяющая удовлетворительно описать динамику фотоиндуцированного поглощения света в кристаллах BinTi02o'Ca при двухцветном облучении Эта модель предполагает наличие в кристалле

фотоактивных донорных центров одного типа и ловушечных центров другого типа; такие цетры образуют две связанные системы, каждая из которых характеризуется своим энергетическим спектром и допускает внутриценгровые переходы электронов между энергетическими уровнями.

В четвертой главе изложены результаты анализа векторного двухволнового взаимодействия на отражательных голографических решетках в кубических гиротропных кристаллах.

В подразделе 4 1 получена система уравнений связанных волн, описывающая векторное двухволновое взаимодействия волн сигнала и накачки на отражательных решетках, принимаюшзя во внимание естественную оптическую активность, дополнительный фотоупругий вклад в модуляцию оптических свойств кристалла, абсорбционную составляющую решетки, а также эффекты фотоивдуцированного поглощения света и истощения накачки.

В подразделе 4.2 проведен анализ анизотропии входящих в уравнения связанных волн коэффициентов, определяющих вклады фазовой составляющей отражательной голографической решетки во внутримодовые (происходящие без изменения показателя преломления собственных циркулярно-поляризованных волн) и межмодовые (с изменением показателя преломления собственных волн) процессы взаимодействия для кубических неценгросимметричных кристаллов титаната, силиката и германата висмута (класс симметрии 23), а тахже для имеющего симметрию 4 Зш арсенида галлия.

Получено, что вклад фазовой составляющей в межмодовые процессы взаимодействия отсутствует в кристаллографических плоскостях типа {100} и достигает максимальных значений при ориентации вектора решетки в плоскостях типа {110}, вдоль кристаллографических направлений вида < 111 >, а вклад фазовой составляющей во внутримодовые процессы взаимодействия достигает максимума при ориентации вектора решетки вдоль кристаллографических направлений вида <100>, и отсутствует при ориентации вектора решетки вдоль направлений вида <110>и<111>

В подразделе 4.3 показано что, для волн с линейной поляризацией уравнения связанных волн сводятся к двум уравнениям для комплексных амплитуд этих волн. Переход от комплексных амплитуд к интенсивностям и фазам волн сигнала и накачки позволил получить систему уравнений, полностью описывающую встречное взаимодействие при произвольной ориентации кристалла с учетом электроогггаческого и фотоупругого эффектов и дифракции на абсорбционной решетке. Для случая пренебрежимо малого вклада абсорбционной составляющей во взаимодействие на отражательной решетке введен эффективный коэффициент усиления для встречного взаимодействия Г^, который характеризует

эффективность энергообмена на фазовой отражательной решетке, не зависит от коэффициента поглощения света в кристалле, и может быть определен из экспериментальных данных

В подразделах 4 4 и 4 5 представлены результаты численного анализа и экспериментального исследования поляризационных зависимостей эффективного

коэффициента усиления Г^ и ориентации векторов поляризации волн сигнала и накачки для встречного взаимодействия в кристалле В112Т1О20: Ре,Си среза (100) Проведенный численный анализ поляризационных зависимостей Гпри

пренебрежимо малой абсорбционной решетке показал, что максимально достигаемое значение эффективного коэффициента усиления уменьшается с ростом толщины кристалла. Полученные хорошо согласующиеся с результатами теоретического анализа экспериментальные поляризационные зависимости для эффективного коэффициента усиления и векторов поляризации взаимодействующих световых пучков позволяют сделать вывод о фазовом характере отражательной фоторефрактивной решетки, формирующейся при встречном взаимодействии света в исследованном кристалле В1]2ТЮ2о •' Ре,Си среза(100)

В заключсгнш сформулированы основные результаты диссертационной работы.

1 Получены уравнения для первых пространственных гармоник зарядовых решеток в кристаллах с двукратно ионизируемыми донорными центраи фотоактивными мелкими ловушками. На их основе разработана методика численного анализа динамики поля пространственного заряда фоторефрактивной голограммы при изменяющихся внешних условиях ее формирования, хранения и восстановления. Методика позволяет моделировать изменение периода голографической решетки; продолжительность процессов записи, хранения и проявления голограмм; амплитуды прикладываемого внешнего постоянного электрического поля, "включать" и "выключать" в произвольные моменты времени световые пучки накачки и сигнала, их взаимную когерентность и внешнее электрическое поле.

2. На основе проведенного численного анализа показано, что динамика поля пространственного заряда в кристаллах с двукратно ионизируемыми донорными центрами и мелкими ловушками определяется не только изменениями амплитуд зарядовых решеток, но и их сдвигом в пространстве относительно друг друга при приложении внешнего поля, который связан с неоднородностью тока проводимости. Показана возможность наблюдения в таких кристаллах эффектов усиления скрытой голограммы в темновых условиях при приложении внешнего электрического поля и ее проявления при включении считывающего светового пучка.

3. Проведен анаше двух режимов записи фоторефрактивной решетки для кристаллов с мелкими ловушками и глубокими донорами, допускающими двукратную ионизацию Показано, что возможность двукратной ионизации донорных центров приводит к особенностям в поведении релаксации поля пространственного заряда после «выключения» взаимной когерентности записывающих решетку световых пучков. Динамика релаксации при этом состоит из двух этапов Первый характеризуется быстрым падением амплитуды решетки за время, сравнимое с временем диэлектрической релаксации. На втором этапе наблюдается медленное падение поля пространственного заряда, скорость которого определяется релаксацией самих зарядовых решеток

4. Использование численного анализа динамики фотоиндуцированного поглощения света на основе модели, рассматривающей наличие в кристалле ловушечных центров и глубоких доноров, допускаюпщх двукратную ионизацию, и подгонки результатов под экспериментальные данные позволило определить материальные параметры исследованного кристалла В^ЪС^Са. Сравнение результатов расчета с экспериментом показало, что используемая модель позволяет описать динамику роста и релаксации фотоиндуцированного поглощения, с воспроизведением таких качественных особенностей, как более резкий переход от медленного участка к быстрому при повторной засветке кристалла, и уменьшение скорости нарастания на медленной стадии процесса с каждой последующей засветкой.

5. Устаношгено, что ловушечные центры, обуславливающие рост фотоиндуцированного поглощения в легированных кальцием кристаллах титаната висмута, не являются мелкими, и соответствующие им энергетические уровни расположены в запрещенной зоне на расстояниях, превышающих 1,42 эВ от дна зоны проводимости.

6. Предложена и экспериментально реализована методика исследования динамики фотоиндуцированного поглощения света в фоторефрактивных кристаллах при двухцветном облучении квазимонохроматическим излучением полупроводниковых светодиодов. Ее применение к кристаллам титаната висмута позволило установить важные закономерности: ИК излучение с длиной волны 870 нм слабо влияет на наведенное красным светом (660 нм) дополнительное поглощение, освещение кристалла красным (зеленым) светом влияет как на собственное поглощение, так и на оптические потери в зеленой (красной) области спектра, длинноволновое (красное) излучение приводит к большему увеличению оптических потерь для коротковолновой компоненты (зеленый свет), чем для собственного поглощения, длинноволновое излучение уменьшает изменения в поглощении на собственной длине волны, наведенные коротковолновым светом

7. На основе анализа характерных особеЕшостей в динамике коэффициентов поглощения кристалла на двух длинах волн развита модель перезарядки дефектных цетров, позволяющая удовлетворительно описать динамику фотоиндуцированного поглощения света в кристаллах В[,2Т102о: Са при двухцветном облучении Модель предполагает существование в кристалле двух дефектных систем, соответствующих фотоактивным донорным центрам одного типа и ловушечным центрам другого типа. Каждая из дефектных систем характеризуется своим энергетическим спектром и допускает внутрицентровые переходы электронов между энергетическими уровнями

8 Развита векторная модель встречного двухволнового взаимодействия световых пучков на отражательных топографических решетках в кубических фоторефрактивных кристаллах, принимающая во внимание естественную оптическую активность, дополнительный фотоупругий вклад в модуляцию оптических свойств кристалла, абсорбционную составляющую решетки, а также эффекты фотоиндуцированного поглощения света и истощения накачки.

9 Установлено, что в кристаллах титаната висмута вклад фазовой сос тавляющей отражательной голографической решетки в межмодовые процессы взаимодействия, происходящие с изменением показателя преломления собственных волн, отсутствует в кристаллографических плоскостях типа {100} и достигает максимальных значений при ориентации вектора решетки в плоскостях типа {110}, вдоль кристаллографических направлений вида <1П>.

10 Показано, что анизотропия электрооптического эффекта в кубических фоторефрактивных кристаллах приводит к тому что, вклад фазовой составляющей отражательной голографической решетки во внутримодовые процессы взаимодействия достигает максимума при ориентации ее вектора вдоль кристаллографических направлений вида <100>.

11. Для случая пренебрежимо малого вклада абсорбционной составляющей во взаимодействие на отражательной решетке введен эффективный коэффициент усиления для встречного взаимодействия, который характеризует эффективность энергообмена на фазовой отражательной решетке, не зависит от коэффициента поглощения света в кристалле, и может быть определен го экспериментальных данных. Установлено, что максимально достижимое значение эффективного коэффициента усиления уменьшается с ростом толщины гиротрошюго кристалла. 12 Выполнены экспериментальные исследования поляризационных зависимостей эффективного коэффициента усиления и эффектов преобразования векторов поляризации взаимодействующих на отражательной голографической решетке световых пучков в кристалле Bi12TiO20 : Fe,Си среза (100). Проведенный на основе развитой векторной модели анализ полученных экспериментальных данных позволил сделать вывод о фазовом характере отражательной фоторефрактивной решетки, формирующейся при встречном взаимодействии света в данном образце

В приложении приведены документы о внедрении результатов работы Основные результаты диссертации изложены в работах:

1 Плесовских A.M., Шандаров С.М, Агеев Е.Ю. Динамика фоторефрактивного отклика в кристаллах силленигов с двукратно ионизируемыми донорными цешрами и мелкими ловушками // ФТТ. 2001. 'Г- 43, вып 2. С. 242-245.

2 Плесовских А М, Шандаров С.М. Влияние постоянного внешнего поля на динамику фоторефрактивного отклика в кристаллах с двукратно ионизируемыми донорными центрами и мелкими ловушками // ФТТ. 2002 Т- 44, вып. 1 С. 57-61.

3. Plesovskikh A.M., Shandarov S M, Ageyev E. Yu. Photorefractive response in a crystal with three-valence-states impurity-centers and shallow traps. - OSA Trends m Optics and Photonics Vol. 62. Photorefractive Effects, Materials and Devices, David D No]te, Greg Salamo, Azad Siahmakoun, Sergei Stepanov, eds ( Optical Society of America, Washington, DC 2001), P. 266-274

4 Плесовских A M Динамика фоторефрактивного отклика в кристаллах с мелкими ловушками и двукратно ионизируемыми донорными цешрами //

Современные техника и технологии СТТ'2000, 28 февраля -3 марта 2000 Томск, Россия. С. 346-348.

5. Плесовских АМ., Шандаров С.М, Агеев ЕЮ. Динамика фоторефракгивного отклика в кристаллах силленитов с двукратно ионизируемыми донорными центрами и мелкими ловушками // Фундаментальные проблемы оптики, 17-19 октября, 2000. Санкт-Петербург, Россия. С. 87-89.

6. Плесовских А.М, Шандаров С.М. Влияние внешнего поля на динамику фоторефрактивного отклика в кристаллах силленитов // 2 школа-семинар молодых ученых «Современные проблемы физики и технологии», 5-7 февраля, 2001. Томск, Россия. С. 121-124.

7. Плесовских А.М Динамика фоторефрактивного отклика в кристалле титаната висмута, помещешюго во внешнее электрическое поле // Физика твердого тела, 16-18 мая, 2000. Томск, Россия. С. 120-121.

8. Плесовских А.М. Формирование, хранение и проявление фоторефрактивных решеток в кристалле титаната висмута // Материалы XXXIX международной научной студенческой конференции «Студент и научно-технический прогресс», Физика, 10-12 апреля, 2001. Новосибирск, Россия. С. 163.

9. Шандаров С.М, Манделъ А Е., Казарин А.В, Плесовских А М, Картин Ю.Ф, Волков В В., Егорышева А В. Динамика фотоиндуцировашюго поглощения света в кристалле ВП2ТЮ20 . Са // Известия Вузов «Физика». 2002. №8. С. 29-34.

10 Казарин А.В, Плесовских А М., Мандель А Е, Шандаров С М., Цуркан М.И., Картин Ю.Ф., Волков ВВ., Егорышева А В. Фотоиндуцированное поглощение света в кристалле ВП2ТЮ20 . Са // 3 школа-семинар молодых ученых «Современные проблемы физики и технологии», 30 января -1 февраля, 2002. Томск, Россия. С. 67-70

11 Цуркан М И, Медовшпс А.В., Черняк Н.Н, Плесовских А.М.. Динамика фотоиндуцировашюго поглощения некогеренпюго излучения в кристаллах ВП2ТЮ20 : Са // Материалы 15 международной научной студенческой конференции «Студент и научно-технический прогресс», 2002. Новосибирск, Россия. С. 23-24.

12. Мандель А Е , Плесовских А.М, Шандаров С.М, Цуркан М.И., Плинга КС., Картин Ю.Ф., Волкова В.В , Егорышева А В., Шепелевич В.В., Новника В Н. Фотоиндуцированное поглощение в кристаллах титаната висмута для узкополосного светового излучения // Известия Вузов «Физика» 2003 №12. С 4854

13. Суховерхов ЮМ, Плесовских АМ Динамика фотоиндуцированного поглощения в кристаллах титаната висмута при последовательной засветке красным и инфракрасным излучением // Материалы 15 международной научной студенческой конференции «Студент и научно-технический прогресс», 2002 Новосибирск, Россия. С.25-26.

14. Суховерхов Ю.М, Плесовских А.М. Динамика фотоиндуцированного поглощения света в кристаллах титаната висмута на разных длинах волн // Материалы 8 российской научной студенческой конференции «Физика твердого тела», 14-16 мая, 2002 Томск, Россия С. 93-94

15. ПликтаКС., Плесовских АМ., Навнико В Н., Мандель АЕ , Шандаров С М., Каргин Ю.Ф, Волков В В, Егорышева А.В, Шепелевич В.В Фотоивдуцированное поглощение света в кристаллах титаната висмута // Оптика-2003. Труды третьей международной научной коференции молодых ученых и специалистов «0птика-2003», 20-23 октября, 2003. Санкт-Петербург, Россия. С 3435.

16. Шандаров С М, Мандель А.Е., Цуркан М.И., Плесовских A.M., Каргин Ю.Ф., Егорышева А В, Волков В В Фотоиндуцированное поглощение света в кристаллах титаната висмута, наведенное узкополосным излучением // Сборник трудов. Конференция «Фундаментальные проблемы оптики», 14-17октабря, 2002. Санкт-Петербург, Россия С. 120-122.

17. Плесовских AM., Шандаров С.М., Мартьянов А.Г., Мандель АЕ, Буримов НИ, Шаганова Е.А, Каргин ЮФ., Волков ВВ., Егорышева А В Векторное двухволновое взаимодействие на отражательных голографических решетках в кубических гиротропных фоторефрактивных кристаллах // Квантовая электроника 2005. 35 С 163-168.

Тираж 100. Заказ 1297. Томский государственный университет систем управления и радиоэлектроники. 634050, г. Томск, пр. Ленина, 40.

Введение

1. Фотоиндуцированные явления в фоторефрактивных кристаллах

1.1 Фоторефрактивный эффект в нецентросимметричных кристаллах

1.1.1 История открытия фоторефрактивного эффекта

1.1.2 Применения фоторефрактивного эффекта

1.2. Механизмы фоторефрактивного эффекта

1.2.1 Интерференция света при двухпучковом взаимодействии

1.2.2 Одноуровневая модель зонного переноса

1.2.3. Диффузионный, дрейфовый и фотовольтаический механизмы переноса зарядов

1.2.4. Двухуровневая модель переноса зарядов и фотоиндуцированное поглощение света

1.2.5. Модель с двукратно ионизируемыми донорными центрами и мелкими ловушками

1.3. Двухпучковое взаимодействие света на фоторефрактивных решетках

1.3.1. Геометрия встречного взаимодействия световых волн в фоторефрактивных кристаллах

1.3.2. Динамические отражательные решетки в кубических фоторефрактивных кристаллах силленитов

2. Динамика фоторефрактивного отклика в кристаллах силлснитов с двукратно ионизируемыми донорными центрами и мелкими ловушками

2.1. Основные уравнения и методика анализа

2.2. Динамика фоторефрактивного отклика кристалла на картину интерференции двух взаимно когерентных световых пучков

2.3. Влияние постоянного внешнего электрического поля на эффекты хранения и проявления фоторефрактивных решеток в кристаллах с двукратно ионизируемыми донорами и мелкими ловушками

2.3.1. Эффекты усиления скрытого изображения при приложении внешнего поля и его проявления при включении считывающего светового пучка

2.3.2. Эффект проявления голографической решетки при

Актуальность темы. Большой интерес к фоторефрактивным кристаллам не угасает с момента открытия фоторефрактивного эффекта и связан с возможностью их использования для приложений нелинейной оптики: в устройствах динамической голографии, оптической памяти, усиления оптических изображений, обращения и самообращения волнового фронта, и многих других. Своими особенностями данные кристаллы обязаны электрооптическому эффекту и возможности образования поля пространственного заряда под действием неоднородного освещения, что позволяет записывать и хранить в этих кристаллах объемные фазовые голограммы (М.П. Петров, С.И. Степанов, А.В. Хоменко (1992)).

В ряде кристаллов (Bi^SiCbo, Bii2Ti02o, ВаТЮз, KNbC^iFe) формирование фоторефрактивных голограмм сопровождается значительным фотоиндуцированным поглощением света, оказывающим заметное влияние на характеристики устройств на их основе. Явление фотоиндуцированного поглощения света традиционно связывают с наличием в кристаллах, наряду с донорными, мелких ловушечных уровней, имеющих большее сечение фотоионизации (К. Buse (1997)). Для описания фотоиндуцированного поглощения и фотопроводимости в некоторых кристаллах применяются модели зонного переноса, включающие в рассмотрение несколько фотоактивных центров, способных находиться в различных зарядовых состояниях. Формирование поля пространственного заряда при записи голограмм в таких кристаллах сопровождается образованием нескольких зарядовых решеток. Динамика их взаимодействия при формировании голограмм и релаксации в режиме хранения, а также при изменении внешних условий, может оказать существенное влияние на параметры фоторефрактивного отклика. В связи с этим знание механизмов данного явления имеет важное значение для описания динамических голограмм в фоторефрактивных кристаллах и проектирования устройств на их основе.

Привлекательными материалами для создания различных фоторефрактивных устройств являются номинально чистые и легированные кристаллы титаната висмута (Bi^TiC^o), обладающие быстрым откликом при воздействии на них излучением из видимой области спектра, и малым удельным оптическим вращением. Однако формирование динамических голограмм в этих кристаллах сопровождается значительным фотоиндуцированным изменением оптического поглощения, связанным со сложной структурой дефектных центров (О. V. Kobozev, S.M. Shandarov et al. (1999)). Наличие таких центров приводит к различным эффектам, не описываемым в рамках традиционных моделей фоторефракции. Предполагаемое участие одних и тех же фотоактивных центров в процессах образования объемного заряда и фотоиндуцированного изменения поглощения позволяет получить информацию о них из результатов экспериментальных исследований каждого из этих эффектов. Следует отметить, что для силленитов, к которым относится титанат висмута, установившиеся представления о типе фотоактивных дефектов и о зонной модели переноса заряда в настоящее время отсутствуют.

Использование попутного двухпучкового взаимодействия при записи голографических решеток не всегда позволяет добиться достаточно хорошей дифракционной эффективности в случае диффузионного механизма формирования поля пространственного заряда. Увеличение фоторефрактивного отклика, обычно достигаемое за счет приложения к кристаллу внешнего электрического поля с высокой напряженностью, делает данную схему мало привлекательной. В тоже время, увеличение амплитуды фоторефрактивной голограммы может быть реализовано при встречном распространении световых пучков (Е.Ю. Агеев, С.М. Шандаров и др.(2001)). В этом случае пространственный период объемной голограммы имеет наименьшее значение, увеличивая тем самым ее дифракционную эффективность.

Взаимодействие световых волн в кубических фоторефрактивных кристаллах на объемных голограммах сопровождается изменением поляризационного состояния светового поля, что делает необходимым использование векторных моделей для его описания. В кристаллах симметрии 23 изменение поляризации взаимодействующих волн происходит также вследствие естественной оптической активности. В результате при анализе встречного взаимодействия световых волн на отражательных голограммах в нецентросимметричных кубических фоторефрактивных кристаллах со сложной структурой дефектных центров необходимо также учитывать анизотропию электрооптического и фотоупругого вкладов в фазовую модуляцию оптических свойств среды полем пространственного заряда решетки и ее абсорбционную составляющую, эффекты поглощения света и истощения накачки. Однако изучение литературных данных показало, что такого полного анализа проведено не было.

Все вышеизложенное определило цель диссертационной работы.

Цель и задачи диссертационной работы.

Целью работы является исследование процессов формирования голографических решеток и развития фотоиндуцированного поглощения света в фоторефрактивных кристаллах с учетом сложной структуры дефектных центров и изменения внешних условий, а также влияния векторного характера светового поля на двухволновое взаимодействие на фоторефрактивных отражательных голограммах в нецентросимметричных кубических кристаллах.

Для достижения данной цели решались следующие основные задачи: - разработка методики численного решения дифференциальных уравнений для фоторефрактивного кристалла с двукратно ионизируемыми донорными центрами и мелкими ловушками, и анализ динамики формирования поля пространственного заряда в изменяющихся условиях;

- создание экспериментальной установки и проведение исследований по фотоиндуцированному поглощению света в кристалле титаната висмута при двухцветном облучении;

- разработка векторной модели встречного двухволнового взаимодействия световых пучков на отражательных голографических решетках в кубических фоторефрактивных кристаллах;

- изучение влияния анизотропии электрооптического эффекта на двухпучковое взаимодействие на отражательной голографической решетке в кубических фоторефрактивных кристаллах.

Методы исследования. Теоретический анализ динамики фоторефрактивного отклика основывался на модели зонного переноса для кристаллов, содержащих донорные и ловушечные центры. При численном моделировании для решения системы нелинейных дифференциальных уравнений использовался метод Эйлера.

При экспериментальном исследовании фотоиндуцированного поглощения в кристаллах титаната висмута использовалось некогерентное узкополосное излучение полупроводниковых светодиодов, исключающее образование фоторефрактивных голограмм.

При теоретическом анализе встречного двухволнового взаимодействия в кубических фоторефрактивных кристаллах использовался методы медленно меняющихся амплитуд и связанных мод, при этом учитывалась естественная оптическая активность, дополнительный фотоупругий вклад в модуляцию оптических свойств среды фазовой компонентой голографической решетки, и ее абсорбционная составляющая.

Основные научные положения, выносимые на защиту:

1. В кристаллах с монополярной электронной проводимостью, фотоактивными мелкими ловушками и двукратно ионизируемыми донорными центрами фоторефрактивные голограммы усиливаются в темновых условиях при приложении внешнего постоянного электрического поля и проявляются при включении считывающего светового пучка, вследствие пространственного сдвига соответствующих зарядовых решеток относительно их первоначального положения, связанного с неоднородностью тока проводимости.

2. Ловушечные центры, обусловливающие фотоиндуцированное поглощение света в легированных кальцием кристаллах титаната висмута, не являются мелкими, и соответствующие им энергетические уровни расположены в запрещенной зоне на расстояниях, превышающих 1,42 эВ от дна зоны проводимости.

3. В кристаллах титаната висмута вклад фазовой составляющей отражательной голографической решетки в межмодовые процессы взаимодействия, происходящие с изменением показателя преломления собственных волн, отсутствует в кристаллографических плоскостях типа {100} и достигает максимальных значений при ориентации вектора решетки в плоскостях типа {ПО}, вдоль кристаллографических направлений вида <111>.

4. Анизотропия электрооптического эффекта в кубических фоторефрактивных кристаллах приводит к тому что, вклад фазовой составляющей отражательной голографической решетки во внутримодовые процессы взаимодействия достигает максимума при ориентации вектора решетки вдоль кристаллографических направлений вида <100> и отсутствует при ориентации вектора решетки вдоль направлений вида <110> и <111>.

Достоверность результатов

Достоверность теоретической части работы обеспечивалась использованием обоснованных приближений (метод медленно меняющихся амплитуд, адиабатическое приближение и др.).

Корректность проведенных численных расчетов и выбранного шага дискретизации подтверждается сравнением с другими вычислениями, имеющими более высокий порядок точности.

Достоверность экспериментальных результатов базируется на использовании измерительных приборов с известными характеристиками, имеющих цифровой выход; на обработке большого массива экспериментальных данных, позволяющей оценить случайные погрешности измерений, которые не превышали 5%; а также на применении методов минимизации систематических погрешностей.

Достоверность первого положения подтверждается тем, что на его основе могут быть объяснены результаты экспериментов, описанных МЛ. Петровым, М.Г. Шмелиным, и др. (1985).

Достоверность третьего и четвертого положений подтверждается отсутствием противоречий с результатами других работ (А. Г. Мартьянов, С. М. Шандаров и др. (2002)).

Научная новизна:

1. Выведены уравнения для первых пространственных гармоник зарядовых решеток в кристаллах с двукратно ионизируемыми донорными центрами и фотоактивными мелкими ловушками, на основе которых разработана методика численного анализа динамики поля пространственного заряда фоторефрактивной голограммы при изменяющихся внешних условиях ее формирования, хранения и восстановления.

2. Предложена и экспериментально реализована методика исследования динамики фотоиндуцированного поглощения света в фоторефрактивных кристаллах при двухцветном облучении квазимонохроматическим излучением полупроводниковых светодиодов.

3. Развита самосогласованная векторная модель встречного двухволнового взаимодействия световых пучков на отражательных голографических решетках в кубических фоторефрактивных кристаллах, принимающая во внимание естественную оптическую активность, дополнительный фотоупругий вклад в модуляцию оптических свойств кристалла, абсорбционную составляющую решетки, а также эффекты фотоиндуцированного поглощения света и истощения накачки.

Научная ценность:

1. Проведенный численный анализ динамики формирования поля пространственного заряда в кристаллах с фотоактивными мелкими ловушками и двукратно ионизируемыми донорными центрами позволил дать теоретическое описание наблюдаемых ранее экспериментально эффектов усиления скрытой голограммы в темновых условиях при приложении внешнего электрического поля и ее проявления при включении считывающего светового пучка.

2. Развитая модель перезарядки дефектных центров позволяет удовлетворительно описать динамику фотоиндуцированного поглощения света в кристаллах Bi12Tio20:Ca при двухцветном облучении и делает возможным прогнозирование влияния посторонней засветки на характеристики устройств динамической голографии на основе кристаллов титаната висмута.

3. Проведен полный анализ анизотропии вклада фазовой составляющей отражательной голографической решетки во внутримодовые и межмодовые процессы взаимодействия в кубических фоторефрактивных кристаллах, позволяющий определить ориентации вектора фоторефрактивной решетки в кристалле, при которых происходит наиболее эффективное взаимодействие световых волн.

Практическая значимость проведенных исследований заключается в следующем:

1. Разработанная методика численного анализа динамики поля пространственного заряда пригодна для проектирования и создания устройств динамической голографической памяти и оптической обработки информации на основе фоторефрактивных кристаллов класса силленитов, обладающих сложной структурой фотоактивных дефектных центров.

2. Разработанные методики численного анализа динамики фотоиндуцированного поглощения света в кристаллах со сложной структурой фотоактивных дефектных центров позволяют в рамках используемых моделей определить материальные параметры фоторефрактивных кристаллов, необходимые для проектирования устройств динамической голографии, таких как адаптивные интерферометры для измерительных систем оптических датчиков.

3. Развитая векторная модель встречного взаимодействия световых пучков на отражательных голограммах в кубических фоторефрактивных кристаллах пригодна для использования при проектировании устройств динамической голографии, таких как адаптивные интерферометры для измерительных систем оптических датчиков, устройства обращения волнового фронта лазерных пучков, и др., основанных на диффузионном механизме формирования поля пространственного заряда и не требующих приложения к кристаллу внешнего электрического поля.

Внедрение результатов работ и рекомендации по их дальнейшому использованию. Результаты диссертационной работы используются на кафедре Электронных приборов Томского государственного университета систем управления и радиоэлектроники при проведении плановых и инициативных научно-исследовательских работ и выполнении курсовых и дипломных работ студентами; включены в спецкурсы «Фоторефрактивная нелинейная оптика» и «Голография и когерентная оптика» для студентов, обучающихся по индивидуальным учебным планам. Созданные экспериментальные установки используются в исследованиях динамики фотоиндуцированного поглощения света в фоторефрактивных кристаллах и эффектов фоторефрактивной нелинейной оптики. Разработанные алгоритмы и программы численного анализа используются для компьютерного моделирования векторного двухпучкового взаимодействия на отражательных решетках и динамики фотоиндуцированных явлений в кристаллах силленитов. Акты внедрения приведены в Приложении к диссертации. Результаты диссертации целесообразно использовать в Институте автоматики и процессов управления ДВО РАН при разработке оптоэлектронных устройств.

Апробация работы. Материалы диссертационной работы докладывались на VI Международной научно-практической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых «Современные техника и технологии СТТ'2000», (г. Томск, Россия, 28 февраля -3 марта, 2000г.), на Международной конференции молодых ученых и специалистов «Оптика-2000» (г. Санкт-Петербург, Россия, 19-21 октября, 2000 г.), на Второй школе-семинар молодых ученых «Современные проблемы физики и технологии», (Томск, Россия, 5-7 февраля, 2001г.), на VIII Российской научной студенческой конференции «Физика твердого тела», (Томск, Россия, 16-18 мая, 2000 г.), на XXXIX международной научной студенческой конференции «Студент и научно-технический прогресс, Физика», (Новосибирск, Россия, 10-12 апреля, 2001г.), на XV международной научной студенческой конференции «Студент и научно-технический прогресс», (Новосибирск,

Россия, 2002), на VIII российской научной студенческой конференции «Физика твердого тела», (Томск, Россия, 14-16 мая, 2002 г.), на Международном оптическом конгрессе «Фундаментальные проблемы оптики», (Санкт-Петербург, Россия, 14-17октября, 2002 г.), на III международной научной коференции молодых ученых и специалистов «0птика-2003», (Санкт-Петербург, Россия, 20-23 октября, 2003 г.).

Публикации. Основные результаты диссертации изложены в 5-ти статьях в центральных российских журналах [57*, 58*, 79*, 82*, 97*], в 1-й статье в периодическом издании Американского оптического общества [59*], в 8-ми публикациях в сборниках трудов Международных конференций [60*, 61*, 62*, 64*, 81*, 83*, 85*, 86*] и в 3-х публикациях в сборниках трудов Российских научных конференций [63*, 80*, 84*]. Ссылки на них в тексте помечены символом «*».

Личный вклад диссертанта.

В диссертации использованы только те результаты, в получении которых автору принадлежит определяющая роль. Опубликованные работы написаны либо без соавторов, либо в соавторстве с членами научной группы, а также со студентами: А.В. Медовник, Н.Н. Черняк, К.С. Плинта. В совместных работах диссертант принимал участие в моделировании, расчетах; в создании экспериментальных установок, проведении экспериментов и интерпретации результатов. Постановка задач исследований осуществлялась научным руководителем.

Структура, объем и содержание диссертации. Диссертация состоит из Введения, четырех глав, Заключения, списка литературы и Приложения. Полный объем диссертации - 143 страниц, включая 41 рисунок и 4 таблицы.

Основные результаты диссертационной работы заключаются в следующем:

1. Получены уравнения для первых пространственных гармоник зарядовых решеток в кристаллах с двукратно ионизируемыми донорными центрами и фотоактивными мелкими ловушками. На их основе разработана методика численного анализа динамики поля пространственного заряда фоторефрактивной голограммы при изменяющихся внешних условиях ее формирования, хранения и восстановления. Методика позволяет моделировать изменение периода голографической решетки; продолжительность процессов записи, хранения и проявления голограмм; амплитуды прикладываемого внешнего постоянного электрического поля; "включать" и "выключать" в произвольные моменты времени световые пучки накачки и сигнала, их взаимную когерентность и внешнее электрическое поле.

2. На основе проведенного численного анализа показано, что динамика поля пространственного заряда в кристаллах с двукратно ионизируемыми донорными центрами и мелкими ловушками определяется не только изменениями амплитуд зарядовых решеток, но и их сдвигом в пространстве относительно друг друга при приложении внешнего поля, который связан с неоднородностью тока проводимости. Показана возможность наблюдения в таких кристаллах эффектов усиления скрытой голограммы в темновых условиях при приложении внешнего электрического поля и ее проявления при включении считывающего светового пучка.

3. Проведен анализ двух режимов записи фоторефрактивной решетки для кристаллов с мелкими ловушками и глубокими донорами, допускающими двукратную ионизацию. Показано, что возможность двукратной ионизации донорных центров приводит к особенностям в поведении релаксации поля пространственного заряда после «выключения» взаимной когерентности записывающих решетку световых пучков. Динамика релаксации при этом состоит из двух этапов. Первый характеризуется быстрым падением амплитуды решетки за время, сравнимое с временем диэлектрической релаксации. На втором этапе наблюдается медленное падение поля пространственного заряда, скорость которого определяется релаксацией самих зарядовых решеток.

4. Использование численного анализа динамики фотоиндуцированного поглощения света на основе модели, рассматривающей наличие в кристалле ловушечных центров и глубоких доноров, допускающих двукратную ионизацию, и подгонки результатов под экспериментальные данные позволило определить материальные параметры исследованного кристалла Bi^TiC^Ca. Сравнение результатов расчета с экспериментом показало, что используемая модель позволяет описать динамику роста и релаксации фотоиндуцированного поглощения, с воспроизведением таких качественных особенностей, как более резкий переход от медленного участка к быстрому при повторной засветке кристалла, и уменьшение скорости нарастания на медленной стадии процесса с каждой последующей засветкой.

5. Установлено, что ловушечные центры, обуславливающие рост фотоиндуцированного поглощения в легированных кальцием кристаллах титаната висмута, не являются мелкими, и соответствующие им энергетические уровни расположены в запрещенной зоне на расстояниях, превышающих 1.42 эВ от дна зоны проводимости.

6. Предложена и экспериментально реализована методика исследования динамики фотоиндуцированного поглощения света в фоторефрактивных кристаллах при двухцветном облучении квазимонохроматическим излучением полупроводниковых светодиодов. Ее применение к кристаллам титаната висмута позволило установить важные закономерности: ИК излучение с длиной волны 870 нм слабо влияет на наведенное красным светом (660 нм) дополнительное поглощение; освещение кристалла красным (зеленым) светом влияет как на собственное поглощение, так и на оптические потери в зеленой (красной) области спектра; длинноволновое (красное) излучение приводит к большему увеличению оптических потерь для коротковолновой компоненты (зеленый свет), чем для собственного поглощения; длинноволновое излучение уменьшает изменения в поглощении на собственной длине волны, наведенные коротковолновым светом.

7. На основе анализа характерных особенностей в динамике коэффициентов поглощения кристалла на двух длинах волн развита модель перезарядки дефектных центров, позволяющая удовлетворительно описать динамику фотоиндуцированного поглощения света в кристаллах Bi12Tio20:Ca при двухцветном облучении. Модель предполагает существование в кристалле двух дефектных систем, соответствующих фотоактивным донорным центрам одного типа и ловушечным центрам другого типа. Каждая из дефектных систем характеризуется своим энергетическим спектром и допускает внутрицентровые переходы электронов между энергетическими уровнями.

8. Развита векторная модель встречного двухволнового взаимодействия световых пучков на отражательных голографических решетках в кубических фоторефрактивных кристаллах, принимающая во внимание естественную оптическую активность, дополнительный фотоупругий вклад в модуляцию оптических свойств кристалла, абсорбционную составляющую решетки, а также эффекты фотоиндуцированного поглощения света и истощения накачки.

9. Установлено, что в кристаллах титаната висмута вклад фазовой составляющей отражательной голографической решетки в межмодовые процессы взаимодействия, происходящие с изменением показателя преломления собственных волн, отсутствует в кристаллографических плоскостях типа {100} и достигает максимальных значений при ориентации вектора решетки в плоскостях типа {ПО}, вдоль кристаллографических направлений вида <111>.

10. Показано, что анизотропия электрооптического эффекта в кубических фоторефрактивных кристаллах приводит к тому что, вклад фазовой составляющей отражательной голографической решетки во внутримодовые процессы взаимодействия достигает максимума при ориентации ее вектора вдоль кристаллографических направлений вида <100>.

11. Для случая пренебрежимо малого вклада абсорбционной составляющей во взаимодействие на отражательной решетке введен эффективный коэффициент усиления для встречного взаимодействия, который характеризует эффективность энергообмена на фазовой отражательной решетке, не зависит от коэффициента поглощения света в кристалле, и может быть определен из экспериментальных данных. Установлено, что максимально достижимое значение эффективного коэффициента усиления уменьшается с ростом толщины гиротропного кристалла.

12. Выполнены экспериментальные исследования поляризационных зависимостей эффективного коэффициента усиления и эффектов преобразования векторов поляризации взаимодействующих на отражательной голографической решетке световых пучков в кристалле Bi12Tio20 :Fe,Cu среза (100). Проведенный на основе развитой векторной модели анализ полученных экспериментальных данных позволил сделать вывод о фазовом характере отражательной фоторефрактивной решетки, формирующейся при встречном взаимодействии света в данном образце.

Заключение

1. Solymar L., Webb D.J., Grunnet-Jepsen A. The physics and applications of photorefractive materials. -CLARENDON PRESS OXFORD, 1996, -495 pp.

2. Ashkin A., Boyd G.D., Dziedzic J.M., Smith R.G., Ballman A.A., Levinstein J.J., Nassau K. Optically -induced refractive index inhomogeneities in LiNb03 and LiTa03 // Appl. Phys. Lett. 1966. 9. P. 72-74.

3. Thaxter J.B. Electrical control of holographic storage in strontium barium - niobate // Appl. Phys. Lett. 1969. 15. P. 210-212.

4. Townsend R.L., LaMacchia J.T. Optically induced refractive index changes in LiTa03 // J. Appl. Phys. 1970. 41. P. 5188-5192.

5. Chen F.S., Denton R.T., Nassau K., Ballman A.A. Optical memory planes using LiNb03 and LiTa03 // Proc. IEEE. 1968. 56. P. 782-783.

6. Chen F.S. A laser induced inhomogeneity of refractive indices in KTN // J. Appl. Phys. 1967. 38. P. 3418-3420.

7. Amodei J.J. Electron diffusion effects during hologram recording in crystals // Appl. Phys. Lett. 1971. 18. P. 2224.

8. Glass A.M., D. von der Linde, Negran T.J. High -voltage bulk photovoltaic effect and photorefractive process in LiNb03 // Appl. Phys. Lett. 1974. 25. P. 233.

9. Staebler D.L., Burke W.J., Phillips W., Amodei J.J. Multiple storage and erasure of fixed holograms in Fedoped LiNb03 // Appl. Phys. Lett. 1975. 26. P. 1 82-1 84.

10. Huignard J.P., Herriau J.P., Micheron F. Selective erasure and processing in volume holograms superimposed in photosensitive ferroelectrics // Ferroelectrics. 1976. 1 1. P. 393-396.

11. Kukhtarev N., Markov V., Odulov S. Transient energy transfer during hologram formation in LiNb03 in external electric field // Opt. Commun. 1977. 23. P. 338-343.

12. Vinetskii V.L., Kukhtarev N.V., Markov V.B., Odulov S.G., Soskin M.S. Amplification of coherent light beams by dynamic holograms in ferroelectric crystals // Bull. Acad. Sci. USSR. -Phys. Ser. 1977. 41. P. 136-143.

13. Huignard J.P., Micheron F. High sensitivity read -write volume holographic storage in Bil2Si020 and Bi 12Ge020 crystals // Appl. Phys. Lett. 1976. 29. P. 591593.

14. Glass A.M., Johnson A.M., Olson D.H., Simpson W., Ballman A.A. Four wave mixing in semi - insulating InP and GaAs using the photorefractive effect // Appl. Phys. Lett. 1984. 44. P. 948-950.

15. Hellwarth R.W. Generation of time reversed wave fronts by non - liner refraction // J. Opt. Soc. Am. 1977. 67. P. 1.

16. Yariv A. Four wave nonlinear optical mixing as real time holography // Opt. Commun. 1978. 25. P. 23-25.

17. Huignard J.P., Herriau J.P., Aubourg P., Spitz E. Phase conjugate wave - front generation via real - time holography in crystals // Opt. Lett. 1979. 4. P. 21-23.

18. Kukhtarev N.V., Odulov S.G. Wave front conjugation viadegenerate four wave mixing in electro - optic crystals // Proc. SPIE. 1979. 213. P. 2-9.

19. White J.O., Yariv A. Real time image processing and distortion correction via four - wave mixing // Opt. Eng. 1980. 21. P. 224-230.

20. White J.O., M. Cronin Golomb M., Fisher В., Yariv A. Coherent oscillation by self - induced gratings in the photorefractive crystals BaTi03 // Appl. Phys. Lett. 1982. 42. P. 450-452.

21. Anderson D.Z., Lininger D.M., Feinberg J. Optical tracking novelty filter // Opt. Lett. 1987. 12. P. 123-125.

22. Wilde J., McRuer R., Hesselink L., Goodman J. Dynamic holographic interconnection using photorefractive crystals // Proc. Soc. Photo opt. Instrum. Eng. 1987. 752. P. 200208.

23. Вест Ч. Голографическая интерферометрия. -M.: Мир, 1982, -504с.

24. Петров М.П., Степанов С.И., Хоменко А.В. Фоторефрактивные кристаллы в когерентной оптике. -СПб.: Наука, 1992, -320с.

25. Buse К. Light induced charge transport processes in photorefractive crystals I: Models and experimental method // Appl. Phys. B. 1997. 64. P. 273-291.

26. Vinetskii V.L., Kukhtarev N.V. Theory of the conductivity induced by recording holographic grating in nonmetallic crystals // Sov. Phys. Solid State. 1975. 16. P. 2414-2415.

27. Kukhtarev N.V., Markov V.B., Odulov S.G., Soskin M.S., Vinetskii V.L. Holographic storage in electroopticcrystals. I. Steady State // Ferroelectrics. 1979. 22. P. 949-960.

28. Glass A.M., D. von der Linde, Auston D.H., Negran T.J. Excited state polarization, bulk photovoltaic effect and the photorefractive effect in electrically polarized media // J. Electron. Mater. 1975. 4. P. 915-943.

29. Au L.B., Solymar L. Space charge field in photorefractive materials at large modulation // Opt. Lett. 1988. 13. P. 660-662.

30. Китель Ч. Введение в физику твердого тела. -М.: Гостехиздат, 1957. -523 с.

31. Stepanov S.I., Petrov М.Р. Efficient unstationary holographic recording in photorefractive crystals under external alternating electric field // Opt. Commun. 1985. 53. P. 292-295.

32. Huignard J.P., Marrakchi A. Coherent signal beam amplification in two wave mixing experiments with photorefractive Bil2Si020 crystals // Opt. Commun. 1981. 38. P. 249-254.

33. Belinicher V.I., Malinovsky V.K., Sturman B.I. Photogalvanic effect in crystals with a polar axis // Sov. Phys. JETP. 1977. 73. P. 692-699.

34. Стурман Б.И., Фридкин В.М. Фотогальванический эффект в средах без центра симметрии и родственные явления. -М.: Наука. Гл. ред. физ. мат. лит., 1992. -208 с.

35. Motes A., Kim J.J. Intensity dependent absorption coefficient in photorefractive ВаТЮЗ crystals // J. Opt. Soc. Am. B. 1987. 4. P. 1379-1381.

36. Brost G.A., Motes R.A., Rotge J.R. Intensity -dependent absorption and photorefractive effects in barium titanate // J. Opt. Soc. Am. B. 1988. 5. P. 1879-1885.

37. Valley G.C. Erase rates in photorefractive materials with two photoactive species // Appl. Opt. 1983. 22. P. 3 160-3 164.

38. Tayebati P., Mahgerefteh D. Theory of the photorefractive effect for Bil2Si020 and Bil2Ti020 with shallow traps // J. Opt. Soc. Am. B. 1991. 8. P. 1053-1064.

39. Buse K., Kratzig E. Three valence charge - transport model for explanation of the photorefractive effect // Appl. Phys. B. 1995. 61. P. 27-32.

40. Kobozev O.V., Shandarov S.M., Kamshilin A.A., Prokofiev V.V. Light induced absorption in a Bil2Ti020 crystal // J. Opt. A: Pure Appl. Opt. 1999. 1. P. 442-447.

41. Петров М.П., Степанов С.И., Хоменко А.В. Фоточувствительные электрооптические среды вголографии и оптической обработке информации. -JI.: Наука, 1983. -256 с.

42. Кольер Р., Беркхарт К., Лиин J1. Оптическая голография. -М.: Мир, 1973. -686 с.

43. Одулов С.Г., Соскин М.С., Хижняк А.И. Лазеры на динамических решетках: Оптические генераторы на четырехволновом смешении. -М.: наука. Гл. ред. физ -мат. лит.,1990. -272 с.

44. Yeh P. Introduction to photorefractive nonlinear optics. -New York: Wiley, 1993. -409 pp.

45. Агеев Е.Ю., Шандаров C.M., Веретенников С.10., Мартьянов А.Г., Карташов В.А., Камшилин А.А., Прокофьев В.В., Шепелевич В.В. Двухволновое взаимодействие на отражательной решетке в кристалле Вi12Ti020 // Квантовая электроника. 2001. 31. 4. С. 343-345.

46. Ja Y.H. Energy transfer between two beams in writing a reflection volume hologram in a dynamic medium // Opt. Quantum Electron. 1982. 14. P. 547-556.

47. Ja Y.H. Beam coupling and decoupling in degenerate two-wave mixing in reflection geometry with photorefractive Bil2Ge020 crystals // Opt. Quantum Electron. 1984. 16. P. 399-404.

48. Kukhtarev N., Bo Su Chen, Venkateswarlu P., Salamo G., Klein M. Reflection holographic gratings in 111. cut Bil2Ti020 crystal for real time interferometry // Optics Commun. 1993. 104. P. 23-28.

49. Mallick S., Miteva M., Nikolova L. Polarization properties of self-diffraction in sillenite crystals:reflection volume gratings // J. Opt. Soc. Am. B. 1997. 14. 5. P. 1179-1186.

50. Мартьянов А. Г., Шандаров С. M., Литвинов Р. В. Взаимодействие световых волн на отражательной голографической решетке в кубических фоторефрактивных кристаллах // ФТТ. 2002. 44. 6. С. 1006-1010.

51. Канаев И.Ф., Малиновский В.К., Суровцев Н.В. Узкополосные голографические интерференционные фильтры на LiNb03 // ФТТ. 2000. 42. С. 2079-2084.

52. Агеев Е.Ю., Шандаров С.М., Кобозев О.В., Решетько

53. A.В. Динамика фоторефрактивного отклика в кристаллах силленитов с мелкими ловушками // Известия Челябинского Научного Центра. 1999. №3. С. 1-6.

54. Грачев А.И. Голографическая запись в фоторефрактивных кристаллах в условиях нестационарности и нелинейности фотопроводимости // ФТТ. 1999. 41. 6. С. 1012-1018

55. Камшилин А.А., Петров М.П. Инфракрасное гашение фотопроводимости и голографическая запись в силекате висмута // ФТТ. 1981. 23. С. 3110-3116

56. Odulov S.G., Shcherbin K.V., Shumeljuk A.N. Photorefractive recording in BTO in the near infrared // J.Opt.Soc.Am.B 1 1. 1994. P. 1780-1785

57. Miteva M., Nicolova L. Oscillating behaviour of diffracted on uniform illumination of holograms in photorefractive Bi 12ТЮ20 crystals // Opt. Commun. 1988. 67. P. 192-194

58. Петров М.П., Шмелин М.Г., Шалаевский H.O., Петров

59. B.М., Хоменко A.M. Новый механизм записи изображений в фоторефрактивный кристалл // ЖТФ. 1985. 55. 11. С. 2247-2250

60. Shandarov S., Reshet'ko A., Emelyanov A., Kobozev O., Krause M., Kargin Yu., Volkov V. Two-beam coupling in sillinite crystals // Proc. SPIE. 1996. 2969. P. 202-210

61. Грачев А.И. О монополярности примесной фотопроводимости кристаллов типа силленита // ФТТ. 1998. 40. С. 2178-2179

62. Грачев А.И. Голографическая запись в фоторефрактивных кристаллах в условиях нестационарности и нелинейности фотопроводимости // ФТТ. 1999. 41. С. 1012-1018

63. Фурман А.С. Спонтанное нарастание волн перезарядки ловушек в кристаллах без центра инверсии при однородном освещение // ФТТ. 1987. 29. 4. С. 1076-1085

64. Egorysheva A.V., Burkov V.I., Kargin Yu. F., Skorikov V.M. Stoichiometric dependence of optical and photoconductive properties of Bil2Ti020 single crystas // Proc. SPIE. 2001. 4358. P. 97-101

65. Kamshilin A.A., Kobozev O.V., Grachev A.I., Karavaev P.M. Manifestation of long-lived photosensitivity gratings in two-wave mixing experiments with sillenite crystals // J. Opt. Soc. Am. B. 19. 2002. P. 202-207

66. Каргин Ю.Ф., Бурков В.И., Марьин А.А. Егорышева А.В. Кристаллы В i 12 Мх020±5 со структурой силленита. Синтез, строение, свойства. -М.2004. -3 12 с79. * Шандаров С.М., Мандель А.Е., Казарин А.В., Плесовских A.M., Каргин Ю.Ф., Волков В.В., Егорышева

67. A.В. Динамика фотоиндуцированного поглощения света в кристалле Вi 12Ti020 : Са // Известия Вузов «Физика». 2002. №8. С. 29-34.80. * Казарин А.В., Плесовских A.M., Мандель А.Е., Шандаров С.М., Цуркан М.И., Каргин Ю.Ф., Волков

68. Schirmer O.F., Veber С., Meyer М. Parameters of light-induced charge transfer processes in photorefractive crystals // ФТТ. 2002. 44. C. 1367-1373.

69. Малиновский В.К., Гудаев О.А., Гусев В.А., Деменко С.И. Фотоиндуцированные явления в силленитах.-Новосибирск: Наука, 1990. -160 с.

70. Бурков В.И., Егорышева А.В., Каргин Ю.Ф. Оптические и хиротропические свойства кристаллов со структурой силленита // Кристаллография. 2001. Т.46. С.356-380.

71. Бабонас Г.А. // Электроны в полупроводниках. Вып. 6. Электронная структура и оптические спектры полупроводников / Под ред. Ю. Пожелы. Ин-т физики полупроводников АН ЛитССР. Вильнюс: Мокслас, 1987. С. 41-124.

72. Kargin Yu.F., Egorysheva A.V., Volkov V.V., Burkov V.I., Shandarov S.M., Mandel A.E., Skorikov V.M. Growth and characterization of doped Bil2Ti020 single crystals // J. of Crystal Growth, 15 February 2005, V.275, P. 779-784

73. Егорышева А.В. Край поглощения кристаллов Bi 12Мх020±5, (M=Zn, В, Ga, Р, V, А1,Р., [Ga,P], [Fe,P], Zn,V) со структурой силленита // Ж. Неорганической химии. 2005. 50. №3. С. 1-6.

74. Uhrich С., Hesselink L. Temperature, intensity, and field dependence of the absorption coefficient of Bi 12Si020 // Opt. Lett. 1990. V.15. P. 455-457.

75. Von Bally G., Thien R., Kemper B. High resolution reversible hologram recording in photorefractive crysralc // Ukr. J. Phys. 2004. 49. P. 457-460

76. Волков В.И., Каргин Ю.Ф., Кухтарев Н.В., Привалко А.В., Семенец Т.Н., Шандаров С.М., Шепелевич В.В. Влияние фотоупругости на самодифракцию света в электрооптических кристаллах // Квантовая электроника. 1991. 18. С. 1237-1240

77. Стурман Б.И., Подивилов Е.В., Каменов В.П., Нипполайнен Е., Камшилин А.А. Векторное взаимодействие волн в кубических фоторефрактивных кристаллах // ЖЭТФ. 2001. 1 19. С. 125-142

78. Степанов С.И., Шандаров С.М., Хатьков Н.Д. Фотоупругий вклад в фоторефрактивный эффект в кубических кристаллах //ФТТ. 1987. Т. 29. вып. 10. С. 2054-3059.

79. Куча В.В., Миргородский В.И., Пешин С.В., Соболев А.Т. Фотоупругие свойства германата висмута // Письма в ЖТФ. 1984. Т. 10. вып. 2. С. 124-126.

80. Бабонас Г.А., Реза А.А., Леонов Е.И., Шандарис В.И. Фотоупругие свойства Bil2Si020 // ЖТФ. 1985. Т. 55. вып. 6. С. 1203-1205.

81. УТВЕРЖДАЮ: Проректор^по 11Р ТУСУР1. В.Н. Ильюшенко2001 г.1. АКТо внедрении (использовании) результатов НИР

82. Тема: Инициативная работа (№ х/договора)от «Ь> сентября 1999 (дата открытия темы)

83. Автоматизированная установка для исследования фоторефрактивных эффектовнаименование НИР

84. ВЫПОЛНЕННАЯ аспирантами ЕЛО. Агеевым. С.Ю. Веретенниковым. студентами С.В.Беляевым, В.А. Карташовым. А.Г. Мартьяновым и A.M. Плесовских

85. ИСПОЛЬЗУЕТСЯ кафедрой Электронных приборов ТУСУР при проведении НИР Г/б 5/00/3 и Международного договора 0194/02/98

86. ВРЕМЯ ВНЕДРЕНИЯ (ИСПОЛЬЗОВАНИЯ) П квартал 2000 гола

87. ВИД ВНЕДРЕНИЯ Лабораторный комплекс

88. ИСПОЛЬЗОВАНИЕ В РАЗРАБОТКЕ ИЗОБРЕТЕНИИ не использовались

89. НАИМЕНОВАНИЕ И НОМЕРА ДОКУМЕНТОВ, ПОДТВЕРЖДАЮЩИХ ВНЕДРЕНИЕ акт приемочной комиссии от 15 мая 2000 г.

90. JfettfyV В.А. Карташов gy А.Г. Мартьянов ^/-gff A.M. Плесовскихл у с у р КОПИЯ ВЕРНА ОБЩИИрТДЕЛ1. Поллсь .1. ОТ ЗАКАЗЧИКА:1. Зав,-кас}),-ЭП1. С.М. Шандаров1. В.Н. Давыдов

91. Доцент каф. СВЧ и КР -/jfe- А.Е. Мандель

92. УТВЕРЖДАЮ: оректор по HP ТУ СУР1. В.Н. Ильюшенко2001 г.1. АКТо внедрении (использовании) результатов НИР

93. Тема: Инициативная работа от «24» июня 1999х/договора) (дата открытия темы)

94. Компьютерная программа расчета динамики фотоиндуцированного поглощения, динамики формирования поля пространственного заряда под действием неоднородного освещения ивнешнего переменного или постоянного электрического поля.наименование НИР

95. ВЫПОЛНЕННАЯ студентом A.M. Плесовских;

96. ИСПОЛЬЗУЕТСЯ кафедрой Электронных приборов ТУ СУР при проведении НИР 1.5.97 и Международного договора 0194/02/9

97. ВРЕМЯ ВНЕДРЕНИЯ (ИСПОЛЬЗОВАНИЯ) I квартал 2000 года

98. ВИД ВНЕДРЕНИЯ Компьютерная программа

99. ИСПОЛЬЗОВАНИЕ В РАЗРАБОТКЕ ИЗОБРЕТЕНИИ не использовались

100. НАИМЕНОВАНИЕ И НОМЕРА ДОКУМЕНТОВ, ПОДТВЕРЖДАЮЩИХ ВНЕДРЕНИЕ статья в журнале «Физика твердого тела», т. 43. вып. 2. с. 242 -245. (2001)

101. Доцент каф. СВЧ и КР •М&К А.Е. Мандель

102. УТВЕРЖДАЮ: роректор по HP ТУСУР1 В.Н. Ильюшенко 2001 г.1. АКТо внедрении (использовании) результатов НИР

103. Тема: 6-ВУЗ (№ х/договора)от «1» мая 2001 (дата открытия темы)

104. Установка для исследования влияния инфракрасной подсветки на основные характеристики фоторефрактивных кристаллахнаименование НИР

105. ВЫПОЛНЕННАЯ доцентом А.Е. Манделем , аспирантом С.Ю. Веретенниковым, студентом A.M. Плесовских'

106. ИСПОЛЬЗУЕТСЯ кафедрой Электронных приборов ТУСУР при проведении НИР Г/б 5/00/3. Международного договора 0194/02/98 и договора 6-ВУЗ

107. ВРЕМЯ ВНЕДРЕНИЯ (ИСПОЛЬЗОВАНИЯ) III квартал 2001 года

108. ВИД ВНЕДРЕНИЯ Лабораторный комплекс

109. ИСПОЛЬЗОВАНИЕ В РАЗРАБОТКЕ ИЗОБРЕТЕНИЙ не использовались

110. НАИМЕНОВАНИЕ И НОМЕРА ДОКУМЕНТОВ, ПОДТВЕРЖДАЮЩИХ ВНЕДРЕНИЕ

111. Доклад на 2 Международной конференции «Оптика 2001», 16-19 октября, 2001, Санкт-Петербург. Россия, с. 138

112. С.Ю. Be; A.M. Пле А.Е. Манде!1. ОТ ЗАКАЗЧИКА:1. Зав>каф^ЭП1. С.М. Шандаровг1. Усу р К0ПИЯВЕРНА1. АКТо внедрении (использовании) результатов НИР

113. Тема: 6-ВУЗ от «1» мая 2001х/договора) (дата открытия темы)

114. Установка для исследования фотоиндуцированного поглощениянаименование НИР

115. ВЫПОЛНЕННАЯ доцентом А.Е. Манделем, аспирантом А.В. Казариным . студентом A.M. Плесовских

116. ИСПОЛЬЗУЕТСЯ кафедрой Электронных приборов ТУСУР при проведении НИР Г/б 5/00/3. Международного договора 0194/02/98 и договора 6-ВУЗ

117. ВРЕМЯ ВНЕДРЕНИЯ (ИСПОЛЬЗОВАНИЯ) IV квартал 2001 года

118. ВИД ВНЕДРЕНИЯ Лабораторный комплекс

119. ИСПОЛЬЗОВАНИЕ В РАЗРАБОТКЕ ИЗОБРЕТЕНИЙ не использовались

120. НАИМЕНОВАНИЕ И НОМЕРА ДОКУМЕНТОВ, ПОДТВЕРЖДАЮЩИХ ВНЕДРЕНИЕ

121. Доклад на 2 Международной конференции «Оптика 2001», 16-19 октября. 2001. Санкт-Петербург. Россия, с. 135

122. Исполнители М^ыъ ^ -А.В. Казарин.A.M. Шю А.Е. М;1. Зав. каф. ЭП1. С.М. Шандаров