Голографические решетки в кристаллах титаната висмута для измерительных систем оптических датчиков тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.05 ВАК РФ
|
Агеев, Евгений Юрьевич
АВТОР
|
||||
|
кандидата технических наук
УЧЕНАЯ СТЕПЕНЬ
|
||||
|
Томск
МЕСТО ЗАЩИТЫ
|
||||
|
2005
ГОД ЗАЩИТЫ
|
|
01.04.05
КОД ВАК РФ
|
||
|
|
||||
На правах рукописи УДК 535.31
АГЕЕВ ЕВГЕНИЙ ЮРЬЕВИЧ
ГОЛОГРАФИЧЕСКИЕ РЕШЕТКИ В КРИСТАЛЛАХ ТИТАНАТА ВИСМУТА ДЛЯ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ СИСТЕМ ОПТИЧЕСКИХ
ДАТЧИКОВ
Специальность 01.04.05 - оптика
АВТОРЕФЕРАТ
диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук
Томск-2005
Работа выполнена в Томском государственном университете систем управления и радиоэлектроники (ТУСУР)
Научный руководитель:
доктор физико-математических наук, профессор Шаидаров Станислав Михайлович
Официальные оппоненты:
доктор физико-математических наук, профессор Коханенко Андрей Павлович
кандидат физико-математических наук Брюшинин Михаил Алексеевич
Ведущая организация: Южно-Уральский Государственный
Университет, г. Челябинск
Защита состоится 14 декабря 2005 г., в 9 час. 30 мин. на заседании диссертационного совета Д 212.268.04 в Томском государственном университете систем управления и радиоэлектроники по адресу: 634050, г. Томск, пр. Ленина, 40.
С диссертацией можно ознакомиться в Научной библиотеке Томского государственного университета систем управления и радиоэлектроники.
Автореферат разослан «_»___2005 года.
Ученый секретарь диссертационного совета Д 212.268.04 Акулиничев Ю.П.
М&ъъ
ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ
Актуальность темы. Фоторефрактивные кристаллы позволяют формировать в них динамические голограммы в реальном масштабе времени. Это делает их перспективными для создания адаптивных интерферометров, эффективно выделяющих информационные сигналы в оптических датчиках [1]. Запись голограммы в фоторефрактивном кристалле основана на фотовозбуждении носителей заряда под действием картины интерференции опорной и предметной волн, перераспределении зарядов по дефектным центрам и модуляции оптических свойств за счет линейного электрооптического эффекта. Кристаллы силленитов Вцг5Ю20, Вц2СеО20 и В112ТЮ20 являются перспективными фоторефрактивными материалами для применения в реальных устройствах благодаря устойчивости к внешним воздействиям и сравнительно быстрому нелинейному отклику на световое воздействие. Наибольший интерес для устройств, в которых используется лазерное излучение из красной области спектра, представляют кристаллы титаната висмута В1|2ТЮ20. имеющие малое удельное оптическое вращение (-6.5 угл.град/мм на длине волны х = 633 нм )•
Для увеличения фоторефрактивного отклика в устройствах, использующих кристаллы класса силленитов со сравнительно небольшими электрооптическими коэффициентами, к ним прикладывается внешнее постоянное или переменное электрическое поле. Это усложняет и удорожает такие устройства и ухудшает их эксплуатационные характеристики, поскольку напряженность прикладываемых полей обычно превышает 10 кВ/см. Известно, однако, что в отсутствие внешнего поля с повышением пространственной частоты фоторефрактивной решетки ее амплитуда возрастает, в случае отсутствия насыщения ловушек. В кристаллах титаната висмута, характеризующихся большой концентрацией ловушек, можно ожидать формирования фоторефрактивных решеток с малым пространственным периодом за счет диффузионного механизма перераспределения зарядов, имеющих большую дифракционную эффективность и в отсутствие внешних электрических полей. Для максимально полного использования этого эффекта необходимо использовать встречную геометрию взаимодействия световых волн, при которой в кристалле формируется так называемая «отражательная фоторефрактивная решетка». Голограммы, записанные в такой геометрии, известны под названием «голограмм Денисюка».
В кристаллах В112ТЮ20. как номинально чистых, так и легированных различными примесями, наблюдается эффект фотоиндуцированного поглощения света. При формировании в таких кристаллах фоторефрактивных решеток одновременно идет процесс образов амплит^дпо^уешетки
библиотека ая|
коэффициента поглощения и изменения коэффициента поглощения света кристаллом. Эти эффекты связываются в литературе со сложной структурой дефектных цен I ров кристаллов и присутствием в них, наряду с донорными, мелких ловушечных центров. При записи фоторефрактивных голограмм в таких кристаллах образуется несколько зарядовых решеток, поведение которых будет зависеть ог времени, изменения условий засветки кристалла картиной интерференции опорного и предметного пучков, и от прилагаемых к кристаллу электрических полей. Однако подробного изучения динамики процессов формирования фоторефрактивных решеток в условиях фотоиндуцированного поглощения света в кристаллах с глубокими донорными центрами и мелкими ловушками не проводилось.
При отражении лазерного излучения от реальных объектов, не имеющих зеркальных поверхностей, а также на выходе многомодовых оптических волокон, широко используемых для построения оптических датчиков, образуется сложная, так называемая «спекл-картина», представляющая собой результат интерференции когерентных световых волн с различными амплитудами и фазами. «Спекл-картина» может использоваться в качестве информационного сигнала для определения изменения состояния объекта, либо внешнего воздействия на оптическое волокно. Характер изменений, влияющих на состояние «спекл-картины», может быть различным: как правило, изменения, несущие полезную информацию, происходят достаточно быстро. Изменения же, связанные с изменением внешних условий, таких как температура, давление и т.н., достаточно инерционны. Фоторефрактивные голограммы в кристаллах титаната висмута, обладающих быстрым динамическим откликом и хорошими характеристиками в отсутствие приложенных внешних полей, представляются перспективными для создания простых и недорогих измерительных систем, позволяющих выделить информационные сигналы, соответствующие быстрым изменениям измеряемых величин в оптических датчиках и обладающих адаптивностью к медленным изменениям внешних условий.
Целью диссертационной работы является исследование процессов формирования голографических решеток в фоторефрактивных кристаллах с учетом эффектов фотоиндуцированного поглощения света и сложной структуры дефектных центров и использование таких фоторефрактивных голограмм, формируемых в кристаллах титаната висмута, для реализации адаптивных устройств выделения информационных сигналов в оптических датчиках.
Методы исследования. Теоретический анализ динамики фоторефрактивного отклика основывался на модели зонного переноса для кристаллов, содержащих глубокие доноры и мелкие ловушечные центры. При обработке
экспериментальных результатов по динамике взаимодействия световых пучков на отражательных решетках в кристаллах титаната висмута использовались скалярные модели, учитывающие истощение накачки и развитие фотоиндуцированного поглощения света.
В экспериментальных исследованиях формирования лазерными пучками отражательных и пропускающих решеток в кристаллах титаната висмута использовались методы динамической голографии и подсветка кристалла некогерентным узкополосным излучением полупроводниковых светодиодов.
Основные научные положения, выносимые на защиту:
1. Динамика поля пространственного поля в кристалле с мелкими ловушками при диффузионном механизме записи зависит от способа формирования фогорефрактивной решетки. Если формирование решетки происходит при стационарных значениях средних концентраций носителей заряда, доноров и ловушек, достигаемых при засветке кристалла до начала формирования решетки взаимно некогерентными пучками сигнала и накачки, ее нарастание до стационарного значения происходит монотонно. При одновременном воздействии когерентных световых пучков на кристалл, предварительно выдержанный в темноте, амплитуда поля пространственного заряда в процессе записи может значительно превосходить свое стационарное значение, а ее динамика имеет немонотонный характер.
2. Эффекты усиления скрытого голографического изображения в темновых условиях в фоторефрактивном кристалле с однократно и двукратно ионизированными донорами и мелким ловушкам при приложении внешнего поля и его проявления при включении считывающего света связаны с пространственным сдвигом соответствующих зарядовых решеток относительно друг друга.
3. Эффективные голографические решетки отражательного типа формируются лазерными пучками с гауссовым распределением амплитуды и со сложной спекл-структурой за счет диффузионного механизма записи, без приложения внешнего электрического поля, как в номинально чистых, так и в легированных кристаллах титаната висмута среза (100).
4. Адаптивные интерферометры для измерения величины смещения колеблющихся объектов и детектирования сигналов с волоконно-оптических датчиков на основе многомодовых волокон могут быть реализованы на основе диффузионного механизма формирования пропускающих и отражательных фоторефрактивных решеток в кристаллах титаната висмута, без приложения к нему внешнего электрического поля, лазерными пучками со спекловой структурой.
Достоверность результатов работы, полученных при теоретических расчетах, обусловлена постановкой задачи с использованием обоснованных приближений и известных моделей фоторефрактивного кристалла, а также дающих хорошую сходимость методов численного интегрирования систем нелинейных дифференциальных уравнений на основе современного программного обеспечения. Достоверность экспериментальных результатов по динамике фоторефрактивного отклика и полученных на их основе характеристик фоторефрактивных кристаллов базируется на использовании большого массива экспериментальных данных, полученных по апробированным, физически обоснованным методикам, при помощи измерительной аппаратуры с известными харакгеристиками.
Научная новизна:
1. Проведен численный анализ динамики формирования ноля пространственного заряда фоторсфрактивной решетки для модели зонного переноса, учитывающей присутствие в кристалле глубоких донорных центров и мелких ловушек. Показано, что в гаких кристаллах, предварительно выдержанных в темповых условиях, при диффузионном механизме записи фоторефрактивной решетки динамика ее формирования имеет немонотонный характер, причем максимально достигаемая амплитуда решетки может существенно превышать ее стационарное значение.
2. Выполнен численный анализ динамики формирования поля пространственного заряда фоторефрактивной решетки для модели зонного переноса, учитывающей двукратно ионизируемые глубокие донорные центры и мелкие ловушки, при смешанном диффузионно-дрейфовом механизме записи, с приложением к кристаллу внешнего постоянного электрического поля. Предложенная методика анализа, учитывающая эффекты пространственного сдвига зарядовых решеток, соответствующих однократно и двукратно ионизированным донорам и мелким ловушкам, количественно описывает наблюдаемые ранее экспериментально в кристаллах силленитов эффекты усиления скрытого изображения в темновых условиях при приложении внешнего поля и его проявления при включении считывающего света.
3 Разработана экспериментальная установка и методика исследования динамики формирования отражательных фоторефрактивных решеток, позволяющая минимизировать влияние внешних условий на стабильность формируемой голограммы и изучать медленные составляющие процессов перезарядки дефектных центров в кристаллах силленитов в условиях фотоиндуцированного поглощения света. Па этой основе экспериментально подтверждено предсказанное ранее немонотонное поведение амплитуды фоторефрактивной решетки при ее
формировании в нелегированном кристалле титаната висмута среза (111); получен коэффициент двухпучкового усиления Г = 4.7см""' в нелегированном кристалле титаната висмута среза (100) без приложения внешнего поля; показано, что в кристалле Bil2TiO20 Ca:Ga среза (111) отражательная голограмма представляет собой совокупность фоторефрактивной и абсорбционной решеток, а также что в данном кристалле на длине волны \ = 633 нм наблюдается его фотоиндуцированное просветление, в то время как желтый свет ( X = 570 нм ) приводит к росту поглощения. 4. Экспериментально показано, что эффективные отражательные голограммы могут формироваться при использовании лазерного излучения с длиной волны >. = 633 нм гауссовыми световыми пучками и пучками со сложной спекловой структурой, как в номинально чистых, так и в легированных различными примесями кристаллах титаната висмута среза (100), без приложения внешнего электрического поля.
Практическая значимость проведенных исследований заключается в следующем:
1. Обнаруженный эффект достижения амплитудой фоторефрактивной решетки максимума, значительно превосходящего стационарный уровень, при се диффузионной записи в кристалле, предварительно выдержанном в темновых условиях, может быть использован для увеличения эффективности устройств динамической голографии, в том числе и элементов измерительных систем оптических датчиков.
2. Предложенная методика количественного анализа эффектов усиления скрытого изображения в темновых условиях при приложении внешнего поля и его проявления при включении считывающего света можег быть использована для проектирования управляемых устройств динамической оптической памяти.
3. Разработанная экспериментальная установка и методика исследования динамики формирования отражательных фоторефрактивных решеток, позволяющая минимизировать влияние внешних условий на стабильность формируемой голограммы и изучать медленные составляющие процессов перезарядки дефектных центров в кристаллах силленитов в условиях фоюиндуцированного поглощения света, используется в настоящее время в научных исследованиях и в учебном процессе кафедры Электронных приборов Томского государственного университета систем управления и радиоэлектроники.
4. Продемонстрированная возможность формирования эффективных отражательных голограмм при использовании лазерного излучения с
длиной волны х - 633 нм гауссовыми световыми пучками и пучками со сложной спекловой структурой, как в номинально чистых, так и в легированных различными примесями кристаллах титаната висмута среза (100), без приложения внешнего электрического поля, показывает перспективность использования таких кристаллов для реализации узкополосных спектральных фильтров и адаптивных интерферометрических измерительных систем оптических датчиков.
5. Показана работоспособность устройств, использующих динамические отражательные голограммы в легированном медью кристалле титаната висмута среза (100), при наличии внешней фоновой некогерентной засветки с длиной волны, близкой к рабочей (633 нм), и с интенсивностью, составляющей до 500% от интенсивности полезного сигнала.
6. Реализована схема построения измерительной системы оптического датчика на основе формирования пропускающей фоторефрактивной решетки лазерным излучением с длиной волны ?1 = б33нм, в легированном ванадием кристалле титаната висмута среза (110) без приложения внешнего поля, с использованием сигнального светового пучка со спекл-структурой, отраженного от колеблющегося объекта. Продемонстрировано выделение устойчивого информационного сигнала на второй гармонике с амплитудой, определяемой амплитудой колебаний объекта на основной частоте.
Внедрение. Результаты диссертационной работы используются при разработке адаптивных волоконно-оптических измерительных систем в Институте автоматики Дальневосточного отделения РАН. На кафедре Электронных приборов Томского государственного университета систем управления и радиоэлектроники внедрена и используется в научно-исследовательских работах, а также при курсовом и дипломном проектировании студентов автоматизированная экспериментальная установка для исследования динамики формирования отражательных фоторефрактивных решеток и фотоиндуцировапного поглощения света в кристаллах. Акты внедрения приведены в Приложении к диссертации.
Апробация работы. Материалы диссертационной работы докладывались на Международной конференции молодых ученых и специалистов «Оптика-99» (г. Санкт-Петербург, 19-21 октября 1999 г.), на VI международной научно-практической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых «Современные техника и технологии» (г. Томск, 28 февраля - 3 марта 2000 г.), на I школе-семинаре молодых ученых «Современные проблемы физики и технологии» (г. Томск, 1-3 февраля 2000 г.),на 1-ой Международной
конференции «Fundamental problems of Opto- and Microelectronics» APCOM'2000 (г. Владивосток, 11-15 сентября 2000г.), на Международной конференции "Optics of Crystals", (Mozyr, Belarus, 26-30 September, 2000), на Международной конференции «Фундаментальные проблемы оптики» (г.Санкт-Петербург, Россия, 2001 г.), на II школе-семинаре молодых ученых «Современные проблемы физики и технологии» (г. Томск, 5-7 февраля 2001 г.), на 8-ой Международной конференции по фоторефрактивным эффектам, материалам и приборам PR-01 (Wisconsin, USA, July 8-12, 2001 г.), на Международной конференции "Problem of Interaction of Radiation with Matter", (Gomel, Belarus, 30 October - 1 November, 2001), на Международной азиатско-тихоокеанской конференции «Fundamental problems of Opto- and Microelectronics» APCOM-2001 (г. Владивосток, 20-23 августа 2001г.), на III школе-семинаре молодых ученых «Современные проблемы физики и технологии» (г. Томск, 30 января - 1 февраля 2002 г.), на Международной конференции SIBEDEM-2002, (Tomsk, Russia, March 19-20, 2002), па Международной конференции по квантовой электронике IQEC-2002 (Москва, 22-27 июня 2002 г.), на IX Международной конференции «Nonlinear Optics of Liquid and Photorefractive Crystals», (Alushta, Crimea, Ucramc, September 30-0ctober 4, 2002), на Всероссийской научно-практической конференции «Электронные средства и системы управления», (Томск, Россия, 21-23 октября 2003 г.), на третьей Международной азиатско-тихоокеанской конференции «Fundamental problems of Opto- and Microelectronics» APCOM'2003 (г. Владивосток, 8-12 сентября 2003 г).
Публикации. Основные результаты диссертации изложены в 19 публикациях.
Структура, объем и содержание диссертации. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы и приложения. Полный объем диссертации - 148 страниц, включая 60 рисунков и 2 таблицы.
СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ
Во введении обосновывается актуальность темы диссертации, формулируются цель работы и выносимые на защиту основные научные положения. Указывается научная новизна и практическая значимость результатов, приводится краткая аннотация содержания диссертации по главам, перечислены основные результаты работы.
Первая глава имеет обзорный характер В ней рассмотрены основные особенности существующих зонных моделей переноса заряда в фоторефрактивных кристаллах и процессов, происходящих при записи фоторефрактивных решеток, на основе решения материальных уравнений с
использованием приближения малого контраста интерференционной картины.
Подробно рассмотрена одноуровневая модель зонного переноса, в рамках которой предполагается существование в кристалле одного типа фотоактивных примесных центров, позволяющая описать многие эффекты, наблюдаемые при взаимодействии световых волн на фоторефрактивной нелинейности. Описана двухцентровая двухуровневая модель, предполагающая существование в кристалле двух типов фотоактивных дефектов - глубокого донорного и мелкого ловушечного. Она объясняет такие наблюдаемые экспериментально эффекты, как зависимость амплитуды фоторефрактивной решетки от средней интенсивности света, неэкспоненциальную динамику ее записи-стирания и фотоиндуцированное поглощение света.
Дано краткое описание особенностей одноцентровой двухуровневой модели, предполагающей существование в кристалле только донорных центров, которые, однако, могут находиться в трех зарядовых состояниях. Приводится схема уровней и система материальных уравнений для модели зонного переноса, принимающей в рассмотрение глубокие доноры, которые могут находиться в трех зарядовых состояниях, и фотоактивные мелкие ловушки. Отмечено, что данная модель хорошо описывает динамику фотоиндуцированного поглощения света, наблюдаемую экспериментально на длине волны х = 633 нм в нелегированном кристалле титаната висмута.
При описании двухволнового взаимодействия света в фоторефрактивных кристаллах рассмотрены механизмы изменения оптических свойств среды формирующимися в кристалле зарядовыми решетками. Фазовая компонента решетки связана с линейным электрооптическим эффектом и дополнительным вкладом фотоупругого эффекта, обусловленного пьезоэлектрическими свойствами фоторефрактивных кристаллов. Амплитудная компонента решетки (решетка коэффициента поглощения) возникает из-за фотоиндуцированного поглощения света. При описании двухволнового взаимодействия в пропускающей геометрии приводятся соотношения, определяющие экспоненциальные коэффициенты двухпучкового усиления на фоторефрактивной и абсорбционной решетках и позволяющие определить их из экспериментальных данных. При описании двухволнового взаимодействия в отражательной геометрии отмечены особенности отражательных топографических решеток в фоторефрактивных кристаллах, важные для практического применения в оптических устройствах различного назначения.
Вторая глава посвящена анализу динамики физических явлений, происходящих при формировании фоторефрактивных решеток в кристаллах силленитов, с учетом вклада мелких ловушек в поле пространственного
заряда, в абсорбционную составляющую решетки и в фотоиндуцированное поглощение света.
С использованием модели зонного переноса кристалла, содержащего фотоактивные примесные центры двух типов, глубокие донорные и мелкие ловушечные, выполнен анализ формирования фоторефрактивной решетки в кристалле без приложения внешнего электрического поля. Отдельно рассмотрены два принципиально различных случая формирования решетки Если формирование решетки происходит при некоторых стционарных значениях средних концентраций ионизированных донорных и захвативших заряд мелких ловушечных центров, рост поля пространственного заряда решетки в кристалле носит монотонный двухэкспоненциальный характер. Имеется начальный быстрый участок роста с последующим, значительно более медленным нарастанием амплитуды решетки до стационарного значения (кривая 1 на рис. 1). Вклад медленного процесса, связанного с заселением мелких ловушечных центров в динамику отклика, зависит как от концентрации мелких ловушек, так и от интенсивности света. При средней интенсивности света 10>5ОВт/м2 и концентрации мелких ловушечных центров в кристалле Мт < 1.2 ■ 102%~3 влиянием мелких ловушечных центров можно пренебречь и динамика поля пространственного заряда может быть описана на основе одноуровневой модели зонного переноса. Сравнение, выполненное для формирования фоторефрактивной решетки в пропускающей ( пространственный период Л = 3мкм) и в отражательной геометрии (Л = 0.1мкм), показывает, чю формирование поля пространственного заряда на начальном этапе для отражательной решетки является более медленным по сравнению с нарастанием пропускающей решетки. Это связано с тем, что при малом периоде решетки для обеспечения большого значения диффузионного ноля значительно большее количество донорных центров участвует в процессах фотоионизации и перераспределения зарядов.
Второй случай соответствует формированию решеиси в кристалле, предварительно выдержанном в темноте. Решение системы материальных уравнений выполнялось в этом случае численно. Определено, что скорость нарастания поля на начальном этапе в этом случае заметно меньше, а динамика нарастания амплитуды поля пространственного заряда имеет немонотонный характер, с максимумом, существенно превосходящим стационарное значение (кривая 2 на рис. 1). Получено, что в случае отражательной геометрии формирования решетки немонотонный характер динамики поля пространственного заряда более выражен.
Различие в поведении фоторефрактивной решетки при разных начальных состояниях кристалла объясняется различной скоростью формирования в кристалле двух конкурирующих зарядовых решеток разного
знака, одна из которых связана с глубокими донорными центрами, а другая с мелкими ловушками.
Установлено, что динамика формирования абсорбционной решетки в кристалле, предварительно выдержанном в темноте, также немонотонна. Максимальное значение и стационарный уровень амплитуды абсорбционной решетки больше для случая пропускающей геометрии записи.
О 200 «К «Ю 800 1000 1300 1*00
Время, с
Рис. 1. Динамика изменения амплитуды первой гармоники поля пространственного заряда для двух способов записи в случае отражательной решетки с периодом Л = 0 1 мкм . Среднее значение интенсивности
10 = 100Вт/м2 .
Совместно с А М. Плесовских проведен анализ динамики поля пространственного заряда в кристалле с мелкими ловушками и с глубокими донорными центрами, допускающими двукратную ионизацию, для сметанною диффузионно-дрейфового механизма формирования фоторефрактивной решетки. В расчетах моделировалось формирование опорным и предметным пучками в кристалле, предварительно выдержанном в темноте, фоторефрактивной решетки и определялось ее поведение при изменении условий записи (рис. 2). На интервале времени от 0 до 1000 с формирование решетки происходило за счет диффузионного механизма, без приложения внешнего поля. После «выключения» опорного и сигнального пучков при 1 = 1000 с наблюдается темповая релаксация решетки, а после «приложения» к кристаллу при { = 1400 с постоянного электрического поля амплитуда решетки начинает плавно нарастать, то ес1ь внешнее электрическое поле вызывает усиление записанного изображения.
Амплитуда решетки резко возрастает при включении единственного считывающего пучка (рис. 2), поскольку при этом значительно увеличивается проводимость кристалла. Установлено, что причиной эффектов усиления и проявления записанных голограмм является пространственный сдвиг зарядовых решеток, соответствующих однократно и двукратно ионизированным донорам и мелким ловушкам, относительно друг друга без изменения их амплитуды.
I *
I
X
I
I
11111 \ 3 1
1 \ \
11 4 1 4 1 \
\ \ \
1 V ' N "-. >
1 у/^ ч ••. -
ч
N
1111 1
3500
3
Время, с
Рис. 2. Временные зависимости амплитуды поля иространс I венного заряда Е, фоторефрактивной решетки с периодом 5 мкм при изменении условий ее записи и восстановления. Кривая 1 соответствует включению считывающего пучка в момент времени I = 2000с , кривая 2 • Х = 2500с , кривая 3 - \ = 3000с.
В третьей главе описаны разработанные с участием автора экспериментальные установки и методики проведения исследований динамики фотоиндуцированных эффектов в фоторефрактивиых кристаллах и представлены результаты экспериментов по формированию отражательных решеток в кристаллах титаната висмута в условиях фотоиндуцированного поглощения света.
Разработанная автоматизированная экспериментальная установка и методики исследования динамики формирования отражательных фоторефрактивиых решеток, использующие интерференцию пучка накачки и отраженного от выходной грани кристалла «сигнального» пучка, позволили минимизировать влияние внешних условий на стабильность формируемой голограммы и изучать медленные составляющие процессов перезарядки дефектных центров в кристаллах силленитов в условиях фотоиндуцированного поглощения света.
Их использование позволило экспериментально подтвердить теоретические выводы главы 2 о немонотонном поведении амплитуды фоторефрактивной решетки, для ее формирования в номинально нелегированном кристалле титаната висмута среза (111), предварительно выдержанном в темновых условиях.
Представлены результаты экспериментов по формированию отражательной решетки в номинально нелегированном кристалле титаната висмута среза (100) В отражательной геометрии при диффузионном механизме записи получен коэффициент двухпучкового усиления Г = 4.7 см"1, не достижимый для решеток пропускающего типа, формируемых в кубических фоторефрактивных кристаллах, без приложения внешних электрических полей.
Представлены результаты экспериментов по формированию отражательной решетки и изучению фотохромного эффекта в легированном кальцием и галлием кристалле титаната висмута среза (111). Установлено, что в этом кристалле наблюдается фотоиндуцированнос просвегление на длине волны х, = 633 нм • Отражательная голографическая решетка, формируемая в кристалле Bi]2TiO20 :Ca:Ga лазерным пучком на данной длине волны, имеет фазовую (фоторефрактивную) и абсорбционную составляющие. Рассчитанные по экспериментальным данным максимальные коэффициенты двухпучкового усиления для фоторефрактивной (Гр|1) и
абсорбционной (Га) решеток близки по величине и составляют 0.21 см"1 и 0.17 см"1, соответственно. Установлено, что облучение кристалла некогерентным излучением светодиодов на длине волны X » 660 нм приводит к фотоиндуцированному просвещению кристалла, в то время как желтый свет с длиной волны X«570 нм вызывает увеличение собственного коэффициента поглощения.
В четвертой главе представлены результаты экспериментальных исследований фоторефрактивных голофамм, сформированных в кристаллах ВТО в отсутствии приложенного внешнего электрического напряжения световыми пучками со спекловой структурой, с целью реализации на этой основе измерительных систем оптических датчиков.
Выполнены эксперименты и проведен сравнительный анализ динамики формирования отражательных решеток обычными лазерными пучками в легированных различными примесями кристаллах титаната висмута среза (100). Показано, что эффект перераспределения мощности между пучками накачки и сигнала наблюдается по мере формирования отражательной решетки во всех исследованных кристаллах.
Проведены экспериментальные исследования динамики перекачки мощности на отражательной фоторефрактивной решетке в легированном
медью кристалле титаната висмута среза (100) при использовании смодулированных световых пучков со спекловой структурой. Показано, что эффективность перекачки мощности на отражательной голографической решетке, формируемой пучками со спекловой структурой, не отличается от случая ее записи гауссовыми пучками. Полученный результат объясняется тем, что пространственный период отражательной решетки, составляющий «¡0.12 мкм , существенно меньше поперечных размеров спекловых пятен.
Проведены экспериментальные исследования по изучению влияния внешней некогерентной подсветки с длиной волны «660 нм на динамику формирования и амплитуду фоторефрактивной решетки спекловыми пучками (% - бзз нм) в легированном медью кристалле титаната висмута среза (100). Установлено, что внешняя подсветка некогерентным излучением с близкой длиной волны частично стирает отражательную фоторефрактивную решетку, сформированную пучками со спекловой структурой, причем тем сильнее и быстрее, чем больше интенсивность подсветки. Показано, что отражательные голограммы имеют заметную амплитуду при интенсивности подсветки, составляющей до 500% от интенсивности падающего на кристалл спеклового пучка, формирующего данную голограмму.
Проведены экспериментальные исследования по выделению модуляционного сигнала на адаптивных голографических фильтрах пропускающего и отражательного типов, формируемых модулированными спекловыми пучками в кристаллах титаната висмута Экспериментально показано, что для отражательных голограмм, формируемых единственным спекловым пучком за счет его отражения от выходной грани кристалла, включение временной модуляции приводит к быстрому падению перекачки энергии в сигнальный пучок, которая со временем восстанавливается на более низком уровне. В случае «кипящего» характера спекловой картины выходного излучения волоконно-оптического датчика не удается выделить полезный модуляционный сигнал на отражательной голограмме такого типа.
Экспериментально реализовано выделение модуляционного сигнала на адаптивном интерференционном фильтре на основе пропускающей фоторефрактивной решетки диффузионного типа в кристалле титаната висмута среза (110), легированного ванадием, при использовании сигнального пучка со спекловой структурой и опорного гауссова пучка. Установлено, что переменная составляющая интенсивности сигнального пучка содержит как первую, так и вторую гармоники модуляционного сигнала. Теоретический анализ показывает, что первая гармоника должна отсутствовать в спектре модуляции сигнального пучка, а наблюдаемая сильная нестабильность ее амплитуды показывает, что она связана с механическими вибрациями экспериментальной установки.
Для второй гармоники частоты модуляции наблюдался стабильный сигнал, зависящий от амплитуды колебаний объекта, создающего отраженный сигнал со спекловой структурой. Эта зависимость удовлетворительно согласуется с теоретическим расчетом и свидетельствует о возможности построения адаптивных измерительных систем оптических датчиков на основе фоторефрактивных кристаллов титаната висмута, без приложения к ним внешнего электрического поля, с использованием когерентных световых пучков со спекловой структурой.
В заключении сформулированы основные результаты диссертационной работы:
1. Рассмотрены два способа формирования фоторефрактивной решетки в кристалле с мелкими лопушками. Показано, что при записи фоторефрактивной решетки в кристалле, предварительно выдержанном в темноте, динамика формирования решетки становится немонотонной, при этом максимум амплитуды поля пространственного заряда в кристалле может значительно превосходить стационарный уровень.
2 Динамика поля пространственного заряда в кристаллах со сложной структурой дефектных центров определяется не только кинетикой изменения амплитуд зарядовых решеток, но и их сдвигом в пространстве относительно друг друга, который зависит от приложенного электрического поля и проводимости образца.
3. Разработана автоматизированная измерительная система и методика проведения экспериментов по исследованию динамики формирования отражательных фоторефрактивных решеток, позволяющая минимизировать влияние внешних условий на стабильность формируемой голограммы и изучать медленные составляющие процессов перезарядки дефектных центров в кристаллах силленитов в условиях фотоиндуцированного поглощения света.
4. Экспериментально подтверждено предсказанное ранее немонотонное поведение амплитуды фоторефрактивной решетки на примере ее формирования в нелегированном кристалле титаната висмута среза (111).
5. В нелегированном кристалле титаната висмута среза (100) без приложения внешнего электрического поля на отражательной голофафической решетке получен коэффициент двухпучкового усиления Г = 4.7см"1 , недостижимый в кубических кристаллах при пропускающей геометрии взаимодействия для диффузионного механизма формирования поля пространственного заряда.
6. Экспериментально обнаружено, что в кристалле В1|2ТЮ20 :Са :Са среза (111) для световых пучков с длиной волны \ = 633 нм формирующаяся отражательная голограмма представляет собой совокупность фоторефрактивной и абсорбционной решеток, а процесс ее записи сопровождается фотоиндуцированным просветлением, в то время как желтый свет (я. = 570 нм) приводит к росту оптического поглощения.
7. Эффективные отражательные фоторефрактивные решетки формируются лазерными пучками с длиной волны \ = <333 нм в кристаллах титаната висмута среза (100), легированных различными примесями, в отсутствие внешнего электрического поля.
8. Экспериментально показано, что отражательные фоторефрактивные решетки могут эффективно формироваться в кристаллах титаната висмута среза (100) световыми пучками со спскловой структурой, возникающими при отражении лазерных пучков от реальных объектов и на выходном конце чувствительных элементов датчиков, реализуемых на основе многомодовых оптических волокон.
9. Экспериментально продемонстрировано, что адаптивные интерферометры для измерения величины смещения колеблющихся объектов и детектирования сигналов в волоконно-оптических датчиках на основе многомодовых волокон могут быть реализованы на основе диффузионного механизма формирования пропускающих фоторефрактивных решеток в кристаллах титаната висмута, без приложения к нему внешнего электрического поля, когерентными световыми пучками со спекловой структурой.
В приложении содержатся документы об использовании материалов диссертации.
Цитируемая литература.
1. International trends in optics / ed. J.W. Goodman. - Boston: Academic Press, 1991.-525 p.
Основные результаты диссертации изложены в работах:
2. Plesovskikh A.M., Shandarov S.M., and Ageyev E.Yu. Photorefractive responce in a crystal with three-valence-states impurity centers and shallow traps // OSA Trends in Optics and Photonics Vol. 62, Photorefractive Effects, Materials and Devices, David D. Nolte, Gregory J. Salamo, Azad Siahmaroun, and Serguei Stepanov, eds. - Optical Society of America, Washington, DC 2001. - P. 266-274
3 Агеев Е.Ю., Шандаров C.M., Кобозев O.B., Решетько А.В. Динамика фоторефрактивного отклика в кристаллах силленитов с мелкими ловушками // Известия Челябинского Научного Центра. - 1999. - №. 3. -С. 1-6.
4. Плесовских A.M., Шандаров С.М., Агеев Е.Ю. Динамика фоторефрактивного отклика в кристаллах силленитов с двукратно ионизируемыми донорными центрами и мелкими ловушками // ФТТ. -2001. - т. 43, вып. 2. - С. 242-245.
5. Мартьянов А.Г., Шандаров С.М., Веретенников С.Ю., Агеев Е.Ю., Карташов В.А., Каргин Ю.Ф., Егорышева А.В., Шепелевич В.В. Двухпучковое взаимодействие на отражательной голографической решетке в кристалле Bi|2Ti02e // Известия Гомельского госуниверситета им.Ф.Скорины: Проблемы взаимодействия излучения с веществом. -2001.-№6(9)-С. 4-7.
6. Агеев Е.Ю., Шандаров С.М., Веретенников С.Ю., Мартьянов А.Г., Карташов В.А., Камшилин А.А., Прокофьев В.В., Шепелевич В.В. Двухволновое взаимодействие на отражательной решетке в кристалле Bi12TiO20 // Квантовая Электроника. - 2001. - т.31, № 4. - С. 343-345.
7. Мартьянов А.Г., Агееев Е.Ю., Шандаров С.М., Манлель А.Е., Бочанова Н.В., Иванова Н.В., Каргин Ю.Ф., Волков В.В., Егорышева А.В., Шепелевич В.В. Встречное двухволновое взаимодействие в кристалле Bil2TiO20 :Са :Ga в условиях фотоиндуцированного поглощения света // Квантовая электроника. - 2003. - т. 33, № 3. - С. 226-230.
8. Агеев Е.Ю., Шандаров С.М., Кобозев О.В., Решетько А.В. Динамика фот орефрак 1 явного отклика в кристаллах силленитов с мелкими ловушками // Международная конференция «Оптика-99»: Тезисы докладов. - С.-Петербург, 1999. - С. 72-73.
9. Агеев Е.Ю., Шандаров С.М., Мартьянов А.Г. Запись отражательных голографичсских решеток в кристалле Bi12TiO20 // 6-я Международная научно-практическая конференция студентов, аспирантов и молодых
ученых «Современные техника и технологии»: Сборник трудов. - Томск, 2000.-С. 194-196.
10. Ageyev E.Yu., Shandarov S.M., Mart'yanov A.G., Veretennikov S.Yu., Plesovskikh A.M. Reflection holographic gratings formation in Bi12TiO20 crystal // The Vl-th International Scientific and Practical Conference of Students, Post-graduates and Young Scientists "Modem Techniques and Technology" MTT'2000: Proceedings. - Tomsk, 2000. - P. 194-196.
11. Ageyev E.Yu., Shandarov S.M., Plesovskikh A.M., Mart'yanov A.G., Veretennikov S.Yu., Shepelevich V.V. Reflection holographic gratings in (111) cut of Bi12TiO20 crystal with light-induced absorption // International Scientific Conference "Optics of Crystal" (OC-2000), Mozyr, Belarus, 26-30 September: Book of abstracts. - Mozyr, 2000. - P. 22.
12. Плесовских A.M., Шандаров C.M., Агеев Е.Ю. Динамика фоторефрактивного отклика в кристаллах силленитов с двукратно ионизируемыми донорными центрами и мелкими ловушками // Международная конференция «Фундаментальные проблемы оптики»: Сборник трудов. - С.-Петербург, 2000. С. 87-89.
13. Mart'yanov G., Shandarov V., Veretennikov S.Yu., Ageyev E.Yu., Kartashov V.A., Kargin Yu.F., Egorysheva A.V., and Shepelevich V.V. Two-beam coupling on reflection holographic gratings in Bi|2TiO20 crystals // International conference "Problem of interaction of radiation with matter", 30 October - 1 November Gomel, Belarus: Book of abstracts. - Gomel, 2001. - P. 22-23.
14. Ageyev E.Yu., Shandarov S.M., Veretennikov S.Yu., Mart'yanov A.G., Kartashov V.A. The photorefractive reflection gratings recording in bismuth titanium oxide crystals // The IEEE-Siberian conference on electron devices and materials SIBEDEM - 2002: Proceedings. - Tomsk, 2002. - P.36-39.
15. Mandel A.E., Shandarov S.M., Egorycheva A.V., Kargin Yu.F., Volkov V.V., Shepelevich V.V., Mart'yanov A.G., Ageev E.Yu., and Plesovskikh A.M. Photorefractive properties of sillenite crystals doped by combinations of different impurities // The 9th International conference nonlinear optics of liquid and photorefractive crystals. Alushta Crimea, Ukraine, September 30 -October 4,2002: Book of abstracts. - Alushta, 2002. - P. 48.
16. Агеев Е.Ю., Шандаров C.M, Мартьянов А.Г., Веретенников С.Ю. Динамика записи голографической решетки в кристалле Bi,2TiO20 // Сборник статей молодых ученых: Современные проблемы физики и технологии. - Томск: Изд.-во НТЛ, 2000. - С. 38-39.
17. Aieee Е.Ю., Шандаров С.М., Веретенников С.Ю., Мартьянов А.Г., Карташов В.А., Каргин Ю.Ф. Численный анализ процессов записи отражательной голографической решетки в титанате висмута // Сборник статей молодых ученых: Современные проблемы физики и технологии. -Томск: Изд.-во НТЛ, 2001. - С. 66-68.
18. Мартьянов А.Г, Агеев Е.Ю., Веретенников С.Ю., Карташов В.А., Шандаров С.М., Каргин Ю.Ф. Исследование динамики встречного двухволнового взаимодействия в фоторефрактивном кристалле титаната висмута среза (100) // Сборник статей молодых ученых: Современные проблемы физики и технологии. - Томск: Изд.-во НТЛ, 2001. С. 106-109.
19. Агеев Е.Ю., Шандаров С.М., Мандель А.Е., Егорышева A.B., Волков В.В., Каргин Ю.Ф. Фотоиндуцированное поглощение света в кристалле титаната висмута, легированного кальцием и галлием // Сборник статей молодых ученых: Современные проблемы физики и технологии. - Томск: Изд.-во НТЛ, 2002. - С. 50-53.
20. Шандаров С.М., Агеев Е.Ю., Мандель А.Е., Буримов Н.И., Лимарев Д., Ромашко Р.В., Кульчин Ю.Н., Каргин Ю.Ф., Волков В.В. Адаптивная обработка динамических спекловых полей с помощью отражательных и пропускающих голограмм, сформированных в кристаллах ВТО без приложения внешнего электрического ноля // Всероссийская научно-пракчичсская конференция «Электронные средства и системы управления»: Сборник трудов. - Томск, 2003. - С. 143-146.
,1*2 139!
РНБ Русский фонд
2006-4 20134
Заказ 1049, Тираж 100. Томский государственный университет систем управления и радиоэлектроники Томск, пр. Ленина, 40
Введение
1. Фоторефрактивный эффект и двухволновое взаимодействие световых пучков в электрооптических кристаллах
1. 1 Фоторефрактивный эффект в электрооптических кристаллах
1.1.1 Одноуровневая модель зонного переноса
1.1.2 Двухуровневая модель зонного переноса
1.1.3 Модель с несколькими зарядовыми состояниями ловушечных центров
1.1.4 Модель с мелким ловушечным уровнем и глубоким донорным уровнем в нескольких зарядовых состояниях
1.2 Двухволновое взаимодействие в фоторефрактивных кристаллах
1.2.1 Механизмы изменения оптических свойств среды
1.2.2 Двухпучковое взаимодействие в пропускающей геометрии
1.2.3 Двухпучковое взаимодействие в отражательной геометрии
1.3 Выводы
2. Динамика фоторефрактивного отклика в кристаллах силленитов с мелкими ловушками
2.1. Фоторефрактивный отклик кристаллов с глубокими донорными и мелкими ловушечными центрами при диффузионном механизме формирования решеток
2.1.1. Динамика отклика при постоянных средних значениях концентраций
2.1.2. Динамика фоторефрактивного отклика при формировании фоторефрактивной решетки после выдержки кристалла в темновых условиях
2.2. Фоторефрактивный отклик кристаллов с глубокими донорными и мелкими ловушечными центрами во внешнем электрическом поле при смешанном дрейфово-диффузионном механизме формирования решеток
2.3 Выводы
3. Экспериментальное исследование динамики фотоиндуцированных эффектов в кристаллах титаната висмута
3.1 Экспериментальная установка для исследования динамики формирования отражательных голографических решеток в фоторефрактивных кристаллах
3.2 Методика проведения эксперимента
3.3. Экспериментальные исследования динамики формирования отражательных фоторефрактивных решеток в кристаллах титаната висмута в условиях фотоиндуцированного поглощения
3.3.1. Динамика формирования отражательной фоторефрактивной решетки в номинально нелегированном кристалле титаната висмута среза (111)
3.3.2. Динамика формирования отражательной фоторефрактивной решетки в номинально нелегированном кристалле титаната висмута среза (100)
3.3.3. Динамика формирования отражательной фоторефрактивной решетки в легированном кальцием и галлием кристалле титаната висмута среза (111)
3.4 Выводы
4. Адаптивная обработка динамических спекловых полей с помощью отражательных голограмм, сформированных в кристаллах титаната висмута без приложения внешнего поля
4.1. Экспериментальное исследование динамики формирования фоторефрактивной решетки немодулированной картиной спеклового поля в отражательной геометрии в кристаллах титаната висмута среза (100)
4.1.1. Сравнительный анализ динамики формирования отражательных голограмм лазерным пучком без спекловой структуры в кристаллах титаната висмута, легированных различными примесями
4.1.2. Экспериментальная установка для исследования формирования отражательных решеток смодулированными лазерными пучками со спекловой структурой
4.1.3. Результаты экспериментов по динамике формирования отражательных решеток в фоторефрактивном кристалле немодулированной картиной спеклового поля и по влиянию на сформированную голограмму некогерентной подсветки
4.2. Экспериментальное исследование выделения модуляционного сигнала с помощью адаптивного фильтра на основе фоторефрактивных голограмм
4.2.1. Экспериментальная установка для выделения модуляционного сигнала на адаптивном фильтре на основе отражательной фоторефрактивной голограммы
4.2.2. Экспериментальное исследование влияния временной модуляции входного спеклового пучка на выходной сигнал голографического фильтра на основе отражательной решетки в кристалле титаната висмута среза (100)
4.2.3. Экспериментальное исследование выделения модуляционного сигнала на адаптивном интерференционном фильтре на основе пропускающей фоторефрактивной голограммы
4.3 Выводы
Актуальность темы. Фоторефрактивные кристаллы позволяют формировать в них динамические голограммы в реальном масштабе времени. Это делает их перспективными для создания адаптивных интерферометров, эффективно выделяющих информационные сигналы в оптических датчиках [1]. Запись голограммы в фоторефрактивном кристалле основана на фото возбуждении носителей заряда под действием картины интерференции опорной и предметной волн, перераспределении зарядов по дефектным центрам и модуляции оптических свойств за счет линейного электрооптического эффекта. Кристаллы силленитов Bi^SiO^, Bi12GeO20 и Bi12TiO20 являются перспективными фоторефрактивными материалами для применения в реальных устройствах благодаря устойчивости к внешним воздействиям и сравнительно быстрому нелинейному отклику на световое воздействие. Наибольший интерес для устройств, в которых используется лазерное излучение из красной области спектра, представляют кристаллы титаната висмута Bi12TiO20> имеющие малое удельное оптическое вращение 6.5 угл.град/мм на длине волны X = 633 нм)
Для увеличения фоторефрактивного отклика в устройствах, использующих кристаллы класса силленитов со сравнительно небольшими электрооптическими коэффициентами, к ним прикладывается внешнее постоянное или переменное электрическое поле. Это усложняет и удорожает такие устройства и ухудшает их эксплуатационные характеристики, поскольку напряженность прикладываемых полей обычно превышает 10 кВ/см. Известно, однако, что в отсутствие внешнего поля с повышением пространственной частоты фоторефрактивной решетки ее амплитуда возрастает, в случае отсутствия насыщения ловушек. В кристаллах титаната висмута, характеризующихся большой концентрацией ловушек, можно ожидать формирования фоторефрактивных решеток с малым пространственным периодом за счет диффузионного механизма перераспределения зарядов, имеющих большую дифракционную эффективность и в отсутствие внешних электрических полей. Для максимально полного использования этого эффекта необходимо использовать встречную геометрию взаимодействия световых волн, при которой в кристалле формируется так называемая «отражательная фоторефрактивная решетка». Голограммы, записанные в такой геометрии, известны под названием «голограмм Денисюка».
В кристаллах Bi^TiO^ как номинально чистых, так и легированных различными примесями, наблюдается эффект фотоиндуцированного поглощения света. При формировании в таких кристаллах фоторефрактивных решеток одновременно идет процесс образования амплитудной решетки коэффициента поглощения и изменения коэффициента поглощения света кристаллом. Эти эффекты связываются в литературе со сложной структурой дефектных центров кристаллов и присутствием в них, наряду с глубокими донорными, мелких ловушечных центров. При записи фоторефрактивных голограмм в таких кристаллах образуется несколько зарядовых решеток, поведение которых будет зависеть от времени, изменения условий засветки кристалла картиной интерференции опорного и предметного пучков, и от прилагаемых к кристаллу электрических полей. Однако подробного изучения динамики процессов формирования фоторефрактивных решеток в условиях фотоиндуцированного поглощения света в кристаллах с глубокими донорными центрами и мелкими ловушками не проводилось.
При отражении лазерного излучения от реальных объектов, не имеющих зеркальных поверхностей, а также на выходе многомодовых оптических волокон, широко используемых для построения оптических датчиков, образуется сложная, так называемая «спекл-картина», представляющая собой результат интерференции когерентных световых волн с различными амплитудами и фазами. «Спекл-картина» может использоваться в качестве информационного сигнала для определения изменения состояния объекта, либо внешнего воздействия на оптическое волокно. Характер изменений, влияющих на состояние «спекл-картины», может быть различным: как правило, изменения, несущие полезную информацию, происходят достаточно быстро.
Изменения же, связанные с изменением внешних условий, таких как температура, давление и т.п., достаточно инерционны. Фоторефрактивные голограммы в кристаллах титаната висмута, обладающие быстрым динамическим откликом и хорошими характеристиками в отсутствие приложенных внешних полей, представляются перспективными для создания простых и недорогих измерительных систем, позволяющих выделить информационные сигналы, соответствующие быстрым изменениям измеряемых величин в оптических датчиках и обладающих адаптивностью к медленным изменениям внешних условий.
Целью диссертационной работы является исследование процессов формирования голографических решеток в фоторефрактивных кристаллах с учетом эффектов фотоиндуцированного поглощения света и сложной структуры дефектных центров и использование таких фоторефрактивных голограмм, формируемых в кристаллах титаната висмута, для реализации адаптивных устройств выделения информационных сигналов в оптических датчиках.
Методы исследования. Теоретический анализ динамики фоторефрактивного отклика основывался на модели зонного переноса для кристаллов, содержащих глубокие доноры и мелкие ловушечные центры. При обработке экспериментальных результатов по динамике взаимодействия световых пучков на отражательных решетках в кристаллах титаната висмута использовались скалярные модели, учитывающие истощение накачки и развитие фотоиндуцированного поглощения света.
В экспериментальных исследованиях формирования лазерными пучками отражательных и пропускающих решеток в кристаллах титаната висмута использовались методы динамической голографии и подсветка кристалла некогерентным узкополосным излучением полупроводниковых светодиодов.
Основные научные положения, выносимые на защиту:
1. Динамика поля пространственного поля в кристалле с мелкими ловушками при диффузионном механизме записи зависит от способа формирования фоторефрактивной решетки. Если формирование решетки происходит при стационарных значениях средних концентраций носителей заряда, доноров и ловушек, достигаемых при засветке кристалла до начала формирования решетки взаимно некогерентными пучками сигнала и накачки, ее нарастание до стационарного значения происходит монотонно. При одновременном воздействии когерентных световых пучков на кристалл, предварительно выдержанный в темноте, амплитуда поля пространственного заряда в процессе записи может значительно превосходить свое стационарное значение, а ее динамика имеет немонотонный характер.
2. Эффекты усиления скрытого голографического изображения в темновых условиях в фоторефрактивном кристалле с однократно и двукратно ионизированными донорами и мелким ловушкам при приложении внешнего поля и его проявления при включении считывающего света связаны с пространственным сдвигом соответствующих зарядовых решеток относительно друг друга.
3. Эффективные голографические решетки отражательного типа формируются лазерными пучками с гауссовым распределением амплитуды и со сложной спекл-структурой за счет диффузионного механизма записи, без приложения внешнего электрического поля, как в номинально чистых, так и в легированных кристаллах титаната висмута среза (100).
4. Адаптивные интерферометры для измерения величины смещения колеблющихся объектов и детектирования сигналов с волоконно-оптических датчиков на основе многомодовых волокон могут быть реализованы на основе диффузионного механизма формирования пропускающих и отражательных фоторефрактивных решеток в кристаллах титаната висмута, без приложения к нему внешнего электрического поля, лазерными пучками со спекловой структурой.
Достоверность результатов работы, полученных при теоретических расчетах, обусловлена постановкой задачи с использованием обоснованных приближений и известных моделей фоторефрактивного кристалла, а также дающих хорошую сходимость методов численного интегрирования систем нелинейных дифференциальных уравнений на основе современного программного обеспечения. Достоверность экспериментальных результатов по динамике фоторефрактивного отклика и полученных на их основе характеристик фоторефрактивных кристаллов базируется на использовании большого массива экспериментальных данных, полученных по апробированным, физически обоснованным методикам, при помощи измерительной аппаратуры с известными характеристиками.
Научная новизна:
1. Проведен численный анализ динамики формирования поля пространственного заряда фоторефрактивной решетки для модели зонного переноса, учитывающей присутствие в кристалле глубоких донорных центров и мелких ловушек. Показано, что в таких кристаллах, предварительно выдержанных в темновых условиях, при диффузионном механизме записи фоторефрактивной решетки динамика ее формирования имеет немонотонный характер, причем максимально достигаемая амплитуда решетки может существенно превышать ее стационарное значение.
2. Выполнен численный анализ динамики формирования поля пространственного заряда фоторефрактивной решетки для модели зонного переноса, учитывающей двукратно ионизируемые глубокие донорные центры и мелкие ловушки, при смешанном диффузионно-дрейфовом механизме записи, с приложением к кристаллу внешнего постоянного электрического поля. Предложенная методика анализа, учитывающая эффекты пространственного сдвига зарядовых решеток, соответствующих однократно и двукратно ионизированным донорам и мелким ловушкам, количественно описывает наблюдаемые ранее экспериментально в кристаллах силленитов эффекты усиления скрытого изображения в темновых условиях при приложении внешнего поля и его проявления при включении считывающего света.
3. Разработана экспериментальная установка и методика исследования динамики формирования отражательных фоторефрактивных решеток, позволяющая минимизировать влияние внешних условий на стабильность формируемой голограммы и изучать медленные составляющие процессов перезарядки дефектных центров в кристаллах силленитов в условиях фотоиндуцированного поглощения света. На этой основе экспериментально подтверждено предсказанное ранее немонотонное поведение амплитуды фоторефрактивной решетки при ее формировании в нелегированном кристалле титаната висмута среза (111); получен коэффициент двухпучкового усиления г = 4.7 см"1 в нелегированном кристалле титаната висмута среза (100) без приложения внешнего поля; показано, что в кристалле Bi^TiO^: Са :Ga среза (111) отражательная голограмма представляет собой совокупность фоторефрактивной и абсорбционной решеток, а также что в данном кристалле на длине волны А, = 633 нм наблюдается его фотоиндуцированное просветление, в то время как желтый свет (X = 570 нм) приводит к росту поглощения.
4. Экспериментально показано, что эффективные отражательные голограммы могут формироваться при использовании лазерного излучения с длиной волны X = 633 нм гауссовыми световыми пучками и пучками со сложной спекловой структурой, как в номинально чистых, так и в легированных различными примесями кристаллах титаната висмута среза (100), без приложения внешнего электрического поля.
Практическая значимость проведенных исследований заключается в следующем:
1. Обнаруженный эффект достижения амплитудой фоторефрактивной решетки максимума, значительно превосходящего стационарный уровень, при ее диффузионной записи в кристалле, предварительно выдержанном в темновых условиях, может быть использован для увеличения эффективности устройств динамической голографии, в том числе и элементов измерительных систем оптических датчиков.
2. Предложенная методика количественного анализа эффектов усиления скрытого изображения в темновых условиях при приложении внешнего поля и его проявления при включении считывающего света может быть использована для проектирования управляемых устройств динамической оптической памяти.
3. Разработанная экспериментальная установка и методика исследования динамики формирования отражательных фоторефрактивных решеток, позволяющая минимизировать влияние внешних условий на стабильность формируемой голограммы и изучать медленные составляющие процессов перезарядки дефектных центров в кристаллах силленитов в условиях фотоиндуцированного поглощения света, используется в настоящее время в научных исследованиях и в учебном процессе кафедры Электронных приборов Томского государственного университета систем управления и радиоэлектроники.
4. Продемонстрированная возможность формирования эффективных отражательных голограмм при использовании лазерного излучения с длиной волны X = 633 нм гауссовыми световыми пучками и пучками со сложной спекловой структурой, как в номинально чистых, так и в легированных различными примесями кристаллах титаната висмута среза (100), без приложения внешнего электрического поля, показывает перспективность использования таких кристаллов для реализации узкополосных спектральных фильтров и адаптивных интерферометрических измерительных систем оптических датчиков.
5. Показана работоспособность устройств, использующих динамические отражательные голограммы в легированном медью кристалле титаната висмута среза (100), при наличии внешней фоновой некогерентной засветки с длиной волны, близкой к рабочей (А, = 633 нм)> и с интенсивностью, составляющей до 500% от интенсивности полезного сигнала.
6. Реализована схема построения измерительной системы оптического датчика на основе формирования пропускающей фоторефрактивной решетки лазерным излучением с длиной волны X = 633 нм > в легированном ванадием кристалле титаната висмута среза (110) без приложения внешнего поля, с использованием сигнального светового пучка со спекл-структурой, отраженного от колеблющегося объекта. Продемонстрировано выделение устойчивого информационного сигнала на второй гармонике с амплитудой, определяемой амплитудой колебаний объекта на основной частоте.
Внедрение. Результаты диссертационной работы используются при разработке адаптивных волоконно-оптических измерительных систем в Институте автоматики Дальневосточного отделения РАН. На кафедре Электронных приборов Томского государственного университета систем управления и радиоэлектроники внедрена и используется в научно-исследовательских работах, а также при курсовом и дипломном проектировании студентов автоматизированная экспериментальная установка для исследования динамики формирования отражательных фоторефрактивных решеток и фотоиндуцированного поглощения света в кристаллах. Акты внедрения приведены в Приложении к диссертации.
Апробация работы. Материалы диссертационной работы докладывались на Международной конференции молодых ученых и специалистов «Оптика-99» (г. Санкт-Петербург, 19-21 октября 1999 г.), на VI международной научнопрактической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых «Современные техника и технологии» (г. Томск, 28 февраля - 3 марта 2000 г.), на I школе-семинаре молодых ученых «Современные проблемы физики и технологии» (г. Томск, 1-3 февраля 2000 г.),на 1-ой Международной конференции «Fundamental problems of Opto- and Microelectronics» APCOM'2000 (г. Владивосток, 11-15 сентября 2000г.), на Международной конференции "Optics of Crystals", (Mozyr, Belarus, 26-30 September, 2000), на Международной конференции «Фундаментальные проблемы оптики» (г.Санкт-Петербург, Россия, 2001 г.), на II школе-семинаре молодых ученых «Современные проблемы физики и технологии» (г. Томск, 5-7 февраля 2001 г.), на 8-ой Международной конференции по фоторефрактивным эффектам, материалам и приборам PR-01 (Wisconsin, USA, July 8-12, 2001 г.), на Международной конференции "Problem of Interaction of Radiation with Matter", (Gomel, Belarus, 30 October - 1 November, 2001), на Международной азиатско-тихоокеанской конференции «Fundamental problems of Opto- and Microelectronics» APCOM-2001 (г. Владивосток, 20-23 августа 2001г.), на III школе-семинаре молодых ученых «Современные проблемы физики и технологии» (г. Томск, 30 января - 1 февраля 2002 г.), на Международной конференции SIBEDEM-2002, (Tomsk, Russia, March 19-20, 2002), на Международной конференции по квантовой электронике IQEC-2002 (Москва, 22-27 июня 2002 г.), на IX Международной конференции «Nonlinear Optics of Liquid and Photorefractive Crystals», (Alushta, Crimea, Ucraine, September 30-October 4, 2002), на Всероссийской научно-практической конференции «Электронные средства и системы управления», (Томск, Россия, 21-23 октября 2003 г.), на третьей Международной азиатско-тихоокеанской конференции «Fundamental problems of Opto- and Microelectronics» APCOM'2003 (r. Владивосток, 8-12 сентября 2003 г).
Публикации. Основные результаты диссертации изложены в 1 статье в журнале Американского оптического общества [53*], в 5-ти статьях в центральных российских журналах [33*, 34*, 54*, 56*, 62*], в 8-ми публикациях в сборниках трудов Международных конференций [48*, 49*, 50*, 51*, 52*, 55*, 61*, 63*], в 4-х статьях в сборниках трудов молодых ученых [57*, 58*, 59*, 60*] и в 1 статье в сборнике трудов Всероссийской научно-практической конференции [64*]. Ссылки на них в тексте помечены символом « * ».
Структура, объем и содержание диссертации. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы и приложения. Полный объем диссертации - 148 страниц, включая 60 рисунков и 2 таблицы. Нумерация формул, рисунков и таблиц принята по параграфам.
Основные результаты диссертационной работы заключаются следующем:
1. Проведен анализ двух способов формирования фоторефрактивной решетки в кристалле с мелкими ловушками. Показано, что при записи фоторефрактивной решетки в кристалле, предварительно выдержанном темновых условиях, динамика формирования решетки является немонотонной, при этом максимум амплитуды поля пространственного заряда в кристалле может значительно превосходить стационарный уровень.
2. Проведенное численное моделирование показывает, что динамика поля пространственного заряда в кристаллах со сложной структурой дефектных центров определяется не только кинетикой изменения амплитуд зарядовых решеток, но и их сдвигом в пространстве относительно друг друга, который зависит от приложенного электрического поля и проводимости образца. Полученные результаты позволяют описать эффекты усиления скрытого изображения при приложении внешнего поля и его проявления при включении считывающего света, наблюдаемые ранее экспериментально.
3. Разработана автоматизированная измерительная система и методика проведения экспериментов по исследованию динамики формирования отражательных фоторефрактивных решеток, позволяющая минимизировать влияние внешних условий на стабильность формируемой голограммы и изучать медленные составляющие процессов перезарядки дефектных центров в кристаллах силленитов в условиях фотоиндуцированного поглощения света.
4. Экспериментально подтверждено предсказанное в диссертации немонотонное поведение амплитуды фоторефрактивной решетки на примере ее формирования в нелегированном кристалле титаната висмута среза (111).
5. В нелегированном кристалле титаната висмута среза (100) без приложения внешнего электрического поля на отражательной голографической решетке получен коэффициент двухпучкового усиления г = 4.7 см"1 , не достижимый в кубических кристаллах при пропускающей геометрии взаимодействия для диффузионного механизма формирования поля пространственного заряда.
6. Экспериментально обнаружено, что в кристалле Bi,2TiOffl : Са: Ga среза (111) для световых пучков с длиной волны X = 633 нм формирующаяся отражательная голограмма представляет собой совокупность фоторефрактивной и абсорбционной решеток, а процесс ее записи сопровождается фотоиндуцированным просветлением, в то время как желтый свет (А. = 570нм) приводит к росту оптического поглощения.
7. Эффективные отражательные фоторефрактивные решетки формируются лазерными пучками с длиной волны 633 нм в кристаллах титаната висмута среза (100), легированных различными примесями, в отсутствие внешнего электрического поля.
8. Экспериментально показано, что отражательные фоторефрактивные решетки могут эффективно формироваться в кристаллах титаната висмута среза (100) световыми пучками со спекловой структурой, возникающими при отражении лазерных пучков от реальных объектов и на выходном конце чувствительных элементов датчиков, реализуемых на основе многомодовых оптических волокон.
9. Экспериментально продемонстрировано, что адаптивные интерферометры для измерения величины смещения колеблющихся объектов и детектирования сигналов в волоконно-оптических датчиках на основе многомодовых волокон могут быть реализованы на основе диффузионного механизма формирования пропускающих фоторефрактивных решеток в кристаллах титаната висмута, без приложения к нему внешнего электрического поля, когерентными световыми пучками со спекловой структурой.
Заключение
1. 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. - v. 9, is. 1. - P. 72-74.
2. Chen F.S., LaMacchia J.T., Fraser D.B. Holographic storage in lithium niobate // Appl. Phys. Lett. 1968. - v. 13. - P. 223-225.
3. Петров М.П., Степанов С.И., Хоменко A.B. Фоторефрактивные кристаллы в когерентной оптике. С.-Петербург: Наука, 1992. - 320с.
4. International trends in optics / ed. J.W. Goodman. Boston: Academic Press, 1991.-525 p.
5. Kukhtarev N.V., Markov V.B., Odulov S.G., Soskin M.S., Vinetskii V.L.
6. Holographic storage in electrooptic crystals. I. steady state // Ferroelectrics. -1979.-v. 22.-P. 949-961.
7. Photorefractive materials and Their Applications I, II / Eds. Gunter P., Huignard J.P. Berlin-Heilderberg: Springer-Verlag, 1988,1989.
8. Yen P., Chiou A.E., Hong J., Beckwith P., Chang Т., and Khoshnevisan M. Photorefractive nonlinear optics and optical computing // Opt. Eng. April 1989. - v. 28. - P. 328-343.
9. Marrakchi, Hubbard W.M., Habiby S.F., and Patel J.S. Dynamic holographic interconnects with analog weights in photorefractive crystals // Opt. Eng. March 1990. - v. 28. - P. 215-224.
10. Strohkendl. Light-induced dark decays of photorefractive gratings and their observation in Bi^TiO^ // Appl. Phys. 1989. - v. 65, is. 10. - P. 3773-3780.
11. Mullen. Measurements of bulk space-charge grating in photorefractive Bi12SiO20* Ph.D. dissertation. Los Angeles, Calif., University of Southern California, 1984.
12. Mahgereften, and Feinberg J. Erasure rate and coasting in photorefractive barium titanate at high optical power // Opt. Lett. 1989. - v. 13, is. 12. - P. 11111113.
13. Motes A., Kim J.J. Intensity-dependent absorption coefficient in photorefractive BaTi03crystals // J. Opt. Soc. Am. B. 1987. - v. 4, is.9. - P. 1379-1381.
14. Vainos N.A., Clapham S.L., and Eason R.W. Multiplexed permanent and real time holographic recording in photorefractive BSO // Appl. Opt. 1989. - v. 28. -P. 4381-4385.
15. Kamshilin A.A. Simultaneous recording of absorption and photorefractive gratings in photorefractive crystals // Optics Communication. 1992. - v. 93. - P. 350-358.
16. Wechsler B.A., Klein M.B. Thermodynamic point defect model of barium titanate and application to the photorefractive effect // J.Opt.Soc.Am. B. 1988. — v.5, is. 8.-P. 1711.
17. Buse K., and Kratzig E. Three-valence charge-transport model for explanation of the photorefractive effect // Appl. Phys. B. 1995. - v. 61. - P. 27-32.
18. Buse K., Loheide S., Sabbert D., and Kratzig E. Photorefractive properties of tetragonal KTa0 52Nb048O3: Fe crystals and explanation with the three-valencecharge-transport model // J. Opt. Soc. Am. B. 1996. - v. 13, is. 7. - P. 26442651.
19. Бельдюгин И.М., Золотарев M.B., Свиридов К. А. Теория и применение оптических приборов на основе четырехволнового взаимодействия в фоторефрактивных кристаллах // Зарубежная радиоэлектроника. 1990. - № 3. - С. 52-81.
20. Valley G.C. Erasure rates in photorefractive materials with two photoactive species // Appl. Opt. 1983. - v. 22, is. 20. - P. 3160.
21. Brost G.A., Motes R.A., and Rotge J.R. Intensity-dependent absorption and photorefractive effects in barium titanate // J. Opt. Soc. Am. B. — 1988. v. 5, is. 9.-P. 1879.
22. Tayebati P., and Mahgerefteh D. Theory of the photorefractive effect for Bi12TiO20 with shallow traps // J. Opt. Soc. Am. B. 1991. - v. 8, is. 5. - P.1053-1064.
23. Shandarov S.M., Kobozev O.V., Reshet'ko A.V., Krause M.G., Volkov V.V., Kargin Yu.F. Photorefractive response in sillenite crystals with shallow traps by applying an alternating electric field // Ferroelectrics. 1997. - v. 202. - P.257-266.
24. Holtmann L., Buse K., Kuper G., Groll A., Hesse H., Kratzig E.
25. Photoconductivity and Light-Induced Absorption in KNb03: Fe // Appl. Phys. A. 1991.-v. 53.-P. 81-86.
26. U. van Stevendaal, Buse K., Kamper S., Hesse H., Kratzig E. Light-induced charge transport processes in photorefractive barium titanate doped with rhodium and iron," Appl. Phys. B. 1996. - v. 63. - P. 315-321.
27. Buse K., U. van Stevendaal, Pankath R., Kratzig E. Light-induced charge transport properties of Sr061Ba0 39Nb2O6: Ce crystals // J. Opt. Soc. Am. B.1996. v. 13, is. 7. - P. 1461-1467.
28. Buse K. Light-induced charge transport processes in photorefractive crystals I: Models and experimental methods // Appl. Phys. B. 1997. - v. 64. - P. 273-291.
29. Corner L., Damzen M.J. An analysis of three-valence model of photo refraction // Appl. Phys. B. 1999. - v. 68. - P. 819-826.
30. Kobozev O.V., Shandarov S.M., Kamshilin A.A., and Prokofiev V.V. Light-induced absorption in a Bi^TiO^ crystal // J. Opt. A: Pure Appl. Opt. 1999. - v. 1. p. 442-447.
31. Ландау JI. Д., Лившиц Е. М. Теоретическая физика. Т. 8. Электродинамика сплошных сред. М.: Наука, 1982. - 624 с.
32. Петров М.П., Шлягин М.Г., Шалаевский Н.О., Петров В.М., Хоменко А.М. Новый механизм записи изображений в фоторефрактивных кристаллах // ЖТФ. 1985. - № 55. С. 2247.
33. Грачев А.И. О монополярности примесной фотопроводимости кристаллов типа силленита // ФТТ. 1998. - т. 40, вып. 11. - С. 2178-2179.
34. Грачев А.И. Голографическая запись в фоторефрактивных кристаллах в условиях нестационарности и нелинейной фотопроводимости // ФТТ. 1999.- т. 41, вып.6. С. 1012-1018.
35. Камшилии А.А., Петров М.П. Инфракрасное гашение фотопроводимости и голографическая запись в силикате висмута // ФТТ. — 1981. т. 23, вып. 10. -С. 3110 - 3116.
36. Odoulov S.G., Shcherbin K.V., Shumelyuk A.N. Photorefractive recording in BTO in the near infrared // J. Opt. Soc. Am. B. 1994. - v. 11., is. 9. - P. 17801785.
37. Miteva M., Nicolova L. Oscillating behaviour of diffracted light on uniform illumination of holograms in photo-refractive Bi12TiO20 crystals// Opt. Commun.- 1988. v. 67, is. 3. - P. 192-194.
38. Garrett M.N., Chang J.Y., Jenssen H.P., Warde C. High beam-coupling gain and deep- and shallow-trap effects in cobalt-doped barium titanate BaTi03: Co // J. Opt. Soc. Am. B. 1992. - v. 8 is.9. - P. 1407-1415.
39. Винецкий В.Л., Кухтарев H.B. Динамическая голография. Киев: Наукова думка, 1983. - 126 с.
40. Степанов С.И., Петров М.П., Хоменко А.В. Фоточувствительные электрооптические среды в голографии и оптической обработке информации. Л.: Наука, 1983. - 270 с.
41. Камшилин А.А., Миридонов С.В., Митева М.Г., Мокрушина Е.В. Голографическая запись в ортогональных лучах в кристаллах титаносилленита // ЖТФ. 1989. - т. 1, вып. 59. - С. 113-117.
42. Kukhtarev N., Во Su Chen, Venkateswarlu P., Salamo G., and Klein M. Reflection holographic gratings in 111. cut Bi^TiO^ crystal for real time interferometry // Optics Communication. 1993. - v. 104. - P. 23-28.
43. Mallick S., Miteva M., and Nikolova L. Polarization properties of self-diffraction in sillenite crystals: reflection volume gratings // J. Opt. Soc. Am. B. -1997. v. 5, is. 14. P. 1179-1186.
44. Канаев И.Ф., Малиновский В.К., Суровцев Н.В. Узкополосные голографические интерференционные фильтры на LiNb03 Н ФТТ. — 2000. -т. 42, вып.11. С. 2079-2084.
45. Фотоиндуцированные явления в силленитах / В.К. Малиновский О.А. Гудаев, В.А. Гусев, С.И. Деменко; Под ред. П.А.Твердохлеб. Новосибирск: Наука, 1990. - 158 с.
46. Соуа С., Zaldo С., Volkov V.V., Egorysheva A.V., Polgar К., Peter А. Gallium-iduced inhibition of the photorefractive properties of sillenite crystals // J.Opt. Soc. Am. B. 1996. - v. 13, is. 5. - P. 908-915.
47. Riehemann S., Rickermann F., Volkov V.V., Egorysheva A.V., and Von Bally G. Optical and photorefractive characterization of BTO crystals doped with Cd, Ca, Ga, and V // .Tourn. Nonlinear Optical Physics and Materials. 1997. - v. 6, is. 2. - P. 235-249.
48. Tuovinen H., Kamshilin A.A., Ravattinen R., Prokofiev V.V., Jaaskelainen
49. T. Two-wave mixing and fanning effect in Bi^TiO^ under an alternating electric field // Optical engineering. 1995. - v. 34, is. 9. - P. 2641-2646.
50. Staebler D.L., Amodei J.J. Coupled-wave analysis of holographic storage in LiNb03 //J.Appl. Phys. 1972. - v. 43. - P. 1042-1049.
51. Винецкий B.JL, Кухтарев H.B., Одулов С.Г. и др. Динамическая самодифракция когерентных световых пучков // УФН. 1979. - т. 129. - С. 113-137.
52. Mersch F., Buse K., Sauf W., Hesse H., and Kratzig E. Growth and characterization of undoped and doped Bi12TiO20 crystals // Phys. Stat. Sol. -1993. v. 140.-P. 273-281.
53. Гольцер И. В., Даршт М. Я., Зельдович Б. Я., Кундикова Н. Д., Рогачева Л. Ф. Четвертьволновая пластинка, перестраиваемая в широком диапазоне длин волн // Квантовая электроника. 1995. - № 22. - С. 201.
54. Степанов Б.И. Введение в современную оптику. Основные представления оптической науки на пороге XX века. Мн.: Наука и техника, 1989. - 359с.
55. Yoshimura Т., Nakagawa К., Wakabayashi N. Rotational and boiling motion of speckles in a two-lens imaging system // J.Opt. Soc. Am. B. 1986. - v. 3, is. 7. - P.1018.
56. Roddier F., Gilli J.M., and Lund G. On the origin of speckle boiling and its effects in stellar speckle interferometry // J. Opt. 1982. - v. 13, is. 5. - P. 263271.
57. Weber M., U. van Stevendaal, Buse K., Zhang Z. G., Yin A. M., Fu P. M., Ding Y., and Eichler H. J. Light-induced charge transport properties of potassium niobate crystals doped with nickel // Phys. Stat. Sol. 1996. - v. 156. -P. 433-439.
58. Buse К., Loheide S., Sabbert D., and Kratzig E. Photorefractive properties of tetragonal KTa0 52Nb0 48O3: Fe crystals and explanation with the three-valencecharge-transport model // J. Opt. Soc. Am. B. 1996. - v. 13. - P. 2644-2651.
59. Buse K. Infrared sensitization of photorefractive crystals // SPIE's International Technical Working Group Newsletter. 1995. - S. 11, Oktober.
60. Rickermann F., Riehemann S., Buse K., Dirksen D., and G. von Bally. Diffraction efficiency enhancement of holographic gratings in Bi12TiO0 76V0 24O20crystals after recording // J. Opt. Soc. Am. B. 1996. - v. 13, is. 10. - P. 22992305.
61. Rickermann F., Riehemann S., G. von Bally, Breer S., and Buse K. A high resolution real-time temporal heterodyne interferometer for refractive index topography // Opt. Commun. 1997. v. 144. - P. 173-179.
62. Российская академия наук Дальневосточное отделение1. ИНСТИТУТ АВТОМАТИКИ
63. Настоящим актом подтверждается, что при проведении научно-исследовательских работ ИАПУ ДВО РАН внедрены следующие результаты работы Агеева Е.Ю.
64. Обнаружен эффект достижения амплитудой фоторефрактивной решетки максимума, значительно превосходящего стационарный уровень, при ее диффузионной записи в кристалле, предварительно выдержанном в темновых условиях.
65. Разработана экспериментальная установка и методика исследования динамики формирования отражательных фоторефрактивных решеток, позволяющая минимизировать влияние внешних условий на стабильность формируемой голограммы.
66. Зав. лаб. прецизионных оптических методов измерений ИАПУ ДВО РАН член-корр. РАН, д.ф.-м.н., профессор1. Ю.Н.Кульчин
67. УТВЕРЖДАЮ: Проректо^цо HP ТУ СУР1. В.Н. Ильюшенко2001 г.1. АКТо внедрении (использовании) результатов НИР
68. Тема: Инициативная работа Ф "■ "(№ х/договора)от «1» сентября 1999 (дата открытия темы)
69. Автоматизированная установка для исследования фоторефрактивных эффектовнаименование НИР
70. ВЫПОЛНЕННАЯ аспирантами Е.Ю. Агеевым. С.Ю. Веретенниковым. студентами С.В.Беляевым. В.А. Карташовым. А.Г. Мартьяновым и A.M. Плесовских
71. ИСПОЛЬЗУЕТСЯ кафедрой Электронных приборов ТУСУР при проведении НИР Г/б 5/00/3 и Международного договора 0194/02/98
72. ВРЕМЯ ВНЕДРЕНИЯ (ИСПОЛЬЗОВАНИЯ) П квартал 2000 года
73. ВИД ВНЕДРЕНИЯ Лабораторный комплекс
74. ИСПОЛЬЗОВАНИЕ В РАЗРАБОТКЕ ИЗОБРЕТЕНИЙ ' не использовались
75. НАИМЕНОВАНИЕ И НОМЕРА ДОКУМЕНТОВ, ПОДТВЕРЖДАЮЩИХ ВНЕДРЕНИЕ акт приемочной комиссии от 15 мая 2000 г.
76. С.Ю. Веретенников С.В. Беляев yu^ffSВ. А. Карташов А.Г. Мартьянов1. ОТ ЗАКАЗЧИКА:1. Зав^каф^ЭП1. С.М. Шандаров1. ПроД. ка&?ЭП1. В.Н. Давыдов
77. Доцент каф. СВЧ и КР „•fe А.Е. Мандель1. А.М. Плесовских
