Голографические среды на основе фотохромных кристаллов фторидов кальция и кадмия с центрами окраски тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.05 ВАК РФ

На правах рукописи

Щеулин Александр Сергеевич

ГОЛОГРАФИЧЕСКИЕ СРЕДЫ НА ОСНОВЕ ФОТОХРОМНЫХ КРИСТАЛЛОВ ФТОРИДОВ КАЛЬЦИЯ И КАДМИЯ С ЦЕНТРАМИ ОКРАСКИ

Специальность 01.04.05 - оптика

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени доктора физико-математических наук

Санкт-Петербург 2008

1 ' Г'.'" -

003458973

Работа выполнена в Санкт-Петербургском государственном университете информационных технологий, механики и оптики

Официальные оппоненты:

д.ф.- м.н., профессор Кожевников Николай Михайлович д.ф,- м.н., профессор Никоноров Николай Валентинович д.ф.- м.н., профессор Толмачев Юрий Александрович

Ведущая организация - Физико-технический институт им. А.Ф. Иоффе

Защита состоится 10 февраля 2009 года в 15 часов на заседании диссертационного совета Д 212.227.02 при ГОУВПО «Санкт-Петербургский государственный университет информационных технологий, механики и оптики» по адресу: 197101, Санкт-Петербург, Кронверкский проспект, д. 49.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ГОУВПО «Санкт-Петербургский государственный университет информационных технологий, механики и оптики»

Автореферат разослан 4 декабря 2008 г.

Ученый секретарь

диссертационного совета

доктор физико-математических наук, профессор

С.А. Козлов

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы диссертации. Один из творцов современной голографии, Ю.Н.Деписюк, говорил, что проблема голографии - это проблема голографических материалов. Он имел в виду, что сдерживающим моментом в широком применении методов голографии для решения конкретных научно-технических задач и создания оптических приборов является дефицит голографических материалов, которые могли бы обеспечить эффективную реализацию этих могущественных методов.

Важнейшим классом фотохромных материалов являются среды, в которых могут быть записаны объемные (трехмерные) голограммы. Благодаря высокой спектральной и/или угловой спектральной селективности таких голограмм, они могут быть эффективно использованы для сверхплотной оптической записи информации, волоконно-оптической связи, корректировки и управления лазерным излучением, создания оптических элементов, заменяющих традиционные оптические элементы или имеющих новое качество и т.д. Полноценная реализация большого потенциала объемной голографии требует материалов, в которых могут создаваться эффективные дифракционные структуры миллиметровой или сантиметровой толщины.

Для решения ряда задач оптоинформатики успешно используются объемные среды на основе светочувствительных полимеров, неорганических стекол, композитных материалов.

В то же время, для целей метрологии, точного приборостроения и других задач, требующих высочайшего постоянства параметров, необходимы объемные голограммы, записанные в наиболее стабильных из фоточувствительных сред - кристаллах.

Широко используемыми кристаллическими топографическими материалами являются фоторефрактивные кристаллы, в которых под действием света в результате диффузии электронов или их дрейфа во внешнем электрическом поле происходит пространственное разделение зарядов. Обладая многими достоинствами, фоторефрактивные кристаллы имеют определенные ограничения. В частности, в некоторых из них записанные решетки сохраняются в течение длительного, но все же ограниченного времени (например, для ниобата лития это время порядка года). Вместе с тем, их использование в качестве динамических сред в ряде случаев требует принудительного оптического стирания ранее записанной информации, что усложняет устройства, использующие соответствующие голографические элементы. Разработка новых фоточувствительных кристаллических сред, которые могли бы работать в реальном времени или хранить информацию в течение неограниченно долгого времени и, вместе с тем, были бы технологичны и сравнительно недороги в производстве, является актуальной задачей оптического материаловедения.

Целью настоящей работы является разработка и исследование новых классов голографических материалов на основе двух кристаллов со

структурой флюорита - фторида кальция (СаР2) «чистого» (не легированного) и содержащем примеси щелочных металлов (1д, №) и фторида кадмия (Сс1Р2) с примесями Оа и 1п включая разработку методов записи стабильных (СаБ2) и динамических (С<1Р2) голограмм в этих кристаллах, основанных на превращении фотохромных центров окраски, и создание топографических оптических элементов на основе этих кристаллов.

Для достижения этой цели в работе решались следующие задачи:

1. разработка оптических методов исследования локальных дефектов в ионных кристаллах;

2. исследование физических принципов формирования и переноса дефектов, определяющих фотохромию кристаллов СаР2 и СсО-у,

3. изучение структуры и процессов преобразования центров окраски в кристаллах СаР2 и СсН^;

4. установление механизмов записи в них голограмм;

5. определение голографических характеристик материалов на основе кристаллов СаР2 и СсШ2;

6. установление областей их возможного использования в меггрологии и оптической обработке информации;

7. создание конкретных голографических элементов. Научная новизна работы:

1. развиты методы отжига в восстановительной атмосфере (аддитивного окрашивания), обеспечивающие получение равномерно и градиентно окрашенных объемных образцов кристаллов СаР2 сантиметровой толщины и равномерно окрашенных образцов кристаллов С(Ш2;

2. установлены механизмы фототермохимического преобразования центров окраски, лежащие в основе записи в кристаллах СаР2 высокостабильных голограмм, определены характеристики этих голограмм;

3. на основе системы наложенных голограмм, записанных в аддитивно окрашенных кристаллах СаР2, предложен и реализован новый топографический элемент - «топографическая призма»;

4. показано, что бистабильные центры в аддитивно окрашенных (полупроводниковых) кристаллах Сс1Р2 идентичны ОХ-центрам в традиционных полупроводниковых материалах Ш-У и И-VI;

5. предложен новый класс материалов голографии в реальном времени, на основе кристаллов СёРг с бистабильными центрами, определены характеристики этих материалов;

6. на основе кристаллов СёБг созданы эффективные динамические топографические элементы.

Практическая значимость работы:

1. Исследованы физические процессы формирования локальных и наноразмерных дефектов, образованных агрегатами анионных вакансий в кристаллах со структурой флюорита. Полученные данные о механизме фотохимических превращений позволили разработать способ записи высоко-

стабильных голографических решеток в кристаллах флюорита с дифракционной эффективностью превышающей 10 %. На основе системы наложенных голограмм в кристалле флюорита предложена новая мера плоского угла - голографическая призма.

2. Установлена принципиальная возможность получения однородного пространственного распределения центров окраски в кристаллах флюорита, разработана методика аддитивного окрашивания этих кристаллов в парогазовой атмосфере с заданной интенсивностью. Эта методика позволяет получить фоточувствительные центры окраски, позволяющие записывать объемные голографические решетки, декорировать микро- и наноразмерные неоднородности для исследования качества монокристаллов флюорита.

3. Определена физическая природа бистабильных центров в кристаллах фторида кадмия как БХ-центров, фотохимические превращения которых обусловлены чисто электронными процессами, а область их светочувствительности простирается от ультрафиолетового диапазона до ~700 нм. В сочетании с высокой лучевой прочностью этот механизм обеспечивает практически неограниченное количество циклов записи-стирания динамических голограмм в кристаллах Сс1Р2. Динамические голограммы в кристаллах Сс1р2 позволяют создать оптический коррелятор и производить коррекцию волновых фронтов оптических систем.

На защиту выносятся следующие научные положения:

1. при аддитивном окрашивании кристаллов СаР2, и СаР2:№, СаР2:1л с концентрацией примеси ^<10|8см'3 образуются преимущественно простые центры окраски, при концентрации примеси к> 1018 см"3 доминируют высоко-агрегированные центры;

2. под действием УФ излучения при температуре выше комнатной в кристаллах фторида кальция с малой концентрацией одновалентной катионной примеси простые центры окраски преобразуются в высоко-агрегированные центры, при высокой концентрации - имеет место обратное преобразование;

3. установлено, что при аддитивном окрашивании кристаллов СаР2 и СсЙ^ по методу тепловой трубы существует динамическое равновесие между давлением паров и концентрацией центров окраски, что обеспечивает получение однородной окраски заданной интенсивности;

4. на основе аддитивно окрашенных кристаллов СаР2 и СаР2:Ка(1л) (/У< 1018 см"3) созданы высокостабильные топографические среды; дифракционные решетки в них формируются за счет пространственной модуляции концентрации высоко-агрегированных центров окраски;

5. определен механизм записи эффективных голограмм в СаР2: фотоиндуцированная диффузия высоко-агрегированных центров из пучностей в узлы интерференционной картины;

6. система специальным образом ориентированных наложенных голограмм в кристаллах фторида кальция реализует новую многозначную меру плоского угла - топографическую призму;

7. бистабильные центры, образующиеся при аддитивном окрашивании кристаллов CdF2:Ga и CdF2:In, имеют двухэлектронное основное и водородоподобное метастабильное состояние;

8. на основе кристаллов CdF2:Ga и CdF2:In созданы среды динамической голографии, работающие в широком диапазоне реального времени;

9. динамические топографические элементы на основе кристаллов фторида кадмия позволяют производить коррекцию волновых фронтов и изображений и формировать пространственные фильтры для оптических корреляторов.

Апробация работы

Результаты работы докладывались на 4-ом Всесоюзном совещании по фотохимии (Ленинград, 1981), Международной конференции «Дефекты в диэлектрических кристаллах» (Рига, 1981), 2-ой Межреспубликанской школе молодых ученых (Минск, 1989), Всесоюзной конференции «Оптика лазеров» (Ленинград, 1990), Российской конференции по дефектам в полупроводниках (Репино, 1992), 24-ой школе по физике полупроводников (Ясковец, Польша,

1995), 18-ой (Сендай, Япония, 1995), 21-ой (Гиссен, ФРГ, 2001), 22-ой (Аархус, Дания, 2003) и 24-ой (Альбукерк, США, 2007) Международных конференциях по дефектам в полупроводниках (ICDS), 23-ей (Берлин, ФРГ,

1996) и 24-ой (Иерусалим, Израиль, 1998) Международных конференциях по физике полупроводников (ICPS), Гордоновских исследовательских конференциях по дефектам в полупроводниках (GRC, Нью Гемпшир, США, 1996, 2000, 2002, 2004), 3-ей Российской конференции по физике полупроводников (Москва, 1997), VI и VIII Российско-Немецких семинарах «Дефекты в диэлектриках и глубокие центры в полупроводниках» (Санкт-Петербург, 1997, 2003), Международной конференции по когерентной и нелинейной оптике (ICONO-1999, Москва), Конференциях по лазерам и электрооптике (CLEO-92, Анахейм, Калифорния; CLEO-94, Анахейм, Калифорния; CLEO-98, Сан-Франциско; CLEO-99, Балтимор; CLEO-2000, Сан-Франциско, США), 7-ом тематическом коллоквиуме Американского оптического общества по оптическим вычислениям (Аспен, США, 1999), Международном симпозиуме по системам оптической памяти сверхвысокой плотности (Нумацу, Япония, 2000), III, IV и V Международных конференциях молодых ученых и специалистов «0птика-2003», «Оптика-2005», «0птика-2007») (Санкт-Петербург), XXXII научной и учебно-методической конференции СПбГУ ИТМО, посвященной 300-летию Санкт-Петербурга (Санкт-Петербург, 2003), 11-ой Международной конференции по оптике лазеров (Санкт-Петербург, 2003), конференции по квантовой электронике (Токио, Япония, 2005), Всероссийском семинаре «Ю.Н.Денисюк - основоположник отечественной голографии» (Санкт-Петербург, 2007), Международной конференции «Лазеры, измерения, информация» (Санкт-Петербург, 2007), Всероссийском симпозиуме «Нанофотоника» (Черноголовка, 2007), 17-ой Всероссийской конференции «Фотометрия и ее метрологическое обеспечение» (Москва, 2008), 5-ой Международной

конференции «Голография ЭКСГЮ-2008» (Санкт-Петербург, 2008), 2-ой Всероссийской конференции «Судометрика 2008», (Санкт-Петербург, 2008).

Автор входит в состав коллективов, удостоенных премии имени Д.С. Рождественского РАН за цикл работ «Метастабильные примесные центры в полупроводниках: квантовая химия, спектроскопия, фотохимия, оптическая запись информации» (1998) и премии им. Ю.И. Островского за лучшие работы в области голографии и интерферометрии (2005).

Личный вклад автора Все представленные в диссертации эксперименты и расчеты получены лично автором или при его непосредственном участии. Содержание диссертации и основные положения, выносимые на защиту, отражают персональный вклад автора в опубликованные работы. Подготовка к публикации полученных результатов проводилась совместно с соавторами.

Публикации

По материалам диссертации опубликовано 43 статьи и получено 4 авторских свидетельства и 2 патента на изобретение. Их список приведен в конце автореферата.

Структура и объем диссертации

Диссертация состоит из Введения, 8-ми глав и Заключения, изложенных на 233 страницах текста. Она содержит 90 рисунков, 7 таблиц и список литературы из 192 наименований.

КРАТКОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во Введении кратко рассмотрены основные особенности фотохромии легированных кристаллов фторидов кальция и кадмия, имеющих структуру флюорита. Она обусловлена присутствием в этих кристаллах центров окраски, претерпевающих изменение своего состава, строения и электронной структуры под действием оптического излучения. Это изменение модифицирует оптические свойства кристаллов и позволяет записывать в нем объемные дифракционные решетки.

Структура флюорита, название которой связано с минералом флюорит (природная форма фторида кальция) принадлежит к пространственной группе Ol (Fm3m). Она может быть представлена в виде последовательности фторных кубов, половина центральных позиций которых занята катионами. Характерной особенностью этой структуры является жесткость катионной и высокая лабильность анионной подрешетки, которой благоприятствует огромное количество пустот катионной подрешетки - междоузлий.

Для структуры флюорита характерен преимущественно ионный характер химической связи. Внедрение в ионный кристалл гетеровалентных примесей сопровождается образованием в процессе роста собственных дефектов, компенсирующих дополнительный заряд, вносимый остовом примеси. В соответствии с отмеченной выше особенностью структуры

флюорита, эти дефекты образуются в анионной подрешегке. Для одновалентных примесей в СаР2 (Ы, Ка) таковыми являются анионные вакансии, V*, в то время как для трехвалентных примесей в Сс1Р2 (Оа, 1п) это

- междоузельные ионы фтора, Р. Непосредственно после выращивания как чистые, так и легированные кристаллы не содержат центров окраски. Для формирования последних в кристалл должны быть введены электроны, которые, локализуясь на собственных (СаР2) или примесных (СсИУ дефектах решетки, образуют такие центры. Электроны вводятся в кристалл при его прокалке в восстановительной атмосфере. Эта процедура называется аддитивным окрашиванием кристаллов. Ее альтернативой является радиационное окрашивание, при котором электроны, участвующие в формировании центров окраски, создаются непосредственно в объеме кристалла в результате возникновения под действием ионизирующего излучения электронно-дырочных пар.

Во фториде кальция центры окраски образуются в результате локализации электронов на анионных вакансиях или на их совокупности [1]. Фотохромия окрашенных кристаллов обусловлена фотохимическим преобразованием центров, при котором происходит изменение числа вакансий в центре. Это изменение протекает при повышенной температуре, обеспечивающей эффективную диффузию вакансий. Щелочные примеси индуцируют образование в кристалле вакансий, компенсирующих вносимый ими заряд. Эти вакансии, добавляясь к вакансиям, введенным в кристалл при его окрашивании (см. ниже), ускоряют процессы преобразования центров.

Во фториде кадмия собственные центры окраски не образуются. В этом кристалле центры окраски формируются в результате локализации электронов на донорных примесях, принадлежащих 3-ей группе периодической системы элементов. Аддитивно окрашенные кристаллы СсП^, содержащие эти примеси, переходят из диэлектрического в полупроводниковое состояние. Легированный и аддитивно окрашенный кристалл СсП;2 - это единственный преимущественно ионный кристалл, обладающий фундаментальным свойством примесного полупроводника, наличием водородоподобных донорных орбиталей, свойства которых слабо зависят от химической природы донорной примеси1.

Фотохромия кристаллов С<№2 связана с двумя из примесей 3-ей группы

- галлием и индием. Эти примеси образуют в С(1р2 бистабильные центры. Для них возбужденное водородоподобное состояние является метастабильным, будучи отделено от основного состояния потенциальным барьером. С двумя состояниями центра связаны интенсивные фотоионизационные полосы поглощения - в инфракрасной (ИК) области спектра для метастабильного состояния и в ультрафиолетовой-видимой (УФ-ВИД) области для основного состояния (рис. 1). Фотоиндуцированный

' Это свойство фторида кадмия обусловлено его большим сродством к электрону: дно зоны проводимости этого соединения расположено примерно на 4 эВ ниже по сравнению с фторидами щелочноземельных металлов, принадлежащих к той же структурной группе.

переход центров из основного в метастабильное состояние изменяет оптические свойства кристалла.

Процессу аддитивного окрашивания кристаллов фторида кальция и фторида кадмия посвящена глава 1 [5а, 11а, 35а, 41а, ЗЬ]. В этом процессе электроны, поставляемые агентом-восстановителем (таковым являются пары -1

Рис. 1. Спектры поглощения кристаллов СёР2:1п (а), С(Ш2:Оа (б) и Ссй^Сга^ (с), охлажденных в темноте до Т - 11 К (сплошные линии) и подвергнутых при этой температуре освещению в УФ-ВИД полосах (пунктир). Солегировапие иттрием уменьшает светорассеяние и иефотохромное поглощение кристаллов СсШг^а

4000 8000 I, НМ

металла-катиона или водород), диффундируют в кристалл, зарядовая нейтральность которого поддерживается сопутствующим потоком анионных вакансий.

Экспериментальное изучение процесса аддитивного окрашивания кристаллов СаБг и СсП^ производилось в отпаянных вакуумированных кварцевых ампулах с навеской металла-катиона, в вакуумной установке с наполнением кварцевой камеры с образцом водородом и в газорегулируемой тепловой трубе - устройстве, позволяющем в широких пределах варьировать параметры процесса - время окрашивания, температуру, Т, и давление паров металла [2]. Для управления давлением паров металла используется инертный буферный газ.

В процессе окрашивания в тепловой трубе должно быть обеспечено равновесие между давлением пара металла-катиона и концентрацией вводимых в кристалл дефектов. В определенном диапазоне температур и давлений такое равновесие может быть достигнуто за разумное время. Его установление обеспечивает равномерное по объему окрашивание. В том случае если время достижения равновесия достаточно велико по сравнению со временем установления режима окрашивания, т.е. давления пара и

температуры кристалла (типично, (30-^60) мин), то, прерывая окрашивание до достижения равновесия, можно реализовать градиентную окраску кристалла. Градиентно окрашенные образцы кристаллов CaF2:Li были использованы для создания аподизирующих диафрагм, которые могут применяться для корректировки волнового фронта излучения мощных лазерных систем.

Равновесная окраска кристаллов со структурой флюорита реализуется при достаточно низком давлении паров металла, однако, при таком давлении металл конденсируется в твердую фазу. Для формирования устойчивого режима возгонки метала из жидкой фазы нами впервые была использована смесь активного металла (кальций) с щелочным металлом, выполняющим роль промежуточного буфера и образующего жидкую смесь с активным металлом. В качестве основного буферного газа в наших экспериментах использовался гелий, в качестве промежуточного буфера — литий.

При прогреве в парах металла-катиона происходит наращивание решетки кристалла, при этом необходимые для этого анионы заимствуются из приповерхностного слоя. Как следствие, в этом слое образуются вакансии, диффундирующие в объем кристалла. Поток вакансий сопровождается потоком электронов, отдаваемых участвующими в достройке решетки атомами металла и поддерживающих зарядовую нейтральность кристалла в процессе его окрашивания. Параллельно, на поверхности кристалла идет процесс разложения, следствием которого является образование слоя кадмия. Высвобождающийся при этом фтор частично выделяется в газовую фазу, а частично остается в объеме кристалла и рекомбинирует с анионными вакансиями, возникающими в результате действия предыдущего механизма (наращивания решетки), уменьшая тем самым их концентрацию. Таким образом, по отношению к образованию диффундирующего дефекта решетки - анионной вакансии - эти два процесса следует рассматривать как противоположные. Роль этих процессов, скорость которых зависит от условий окрашивания, оказывается различной для двух кристаллов, исследуемых в настоящей работе - фторида кальция и фторида кадмия. Как показывает эксперимент, для кристалла CaF2 доминирует процесс наращивания поверхности, в то время как для кристалла CdF2 на поверхности происходит как наращивание, так и разложение кристалла. С этим различием связан тот факт, что кристаллы CaF2 могут быть окрашены значительно интенсивнее, нежели кристаллы CdF2, для которых попытка реализовать более интенсивное окрашивание может привести к разрушению образца.

При температуре окрашивания фторида кальция {Т= (720 * 850) °С) в объеме кристалла вследствие частичной рекомбинации анионных вакансий и электронов образуются преимущественно F-центры, имеющие больший статистический вес, нежели более сложные центры окраски. При охлаждении кристалла происходит агрегация вакансий, приводящая к возникновению других центров. Их номенклатура в окрашенном кристалле зависит от скорости охлаждения; последняя определяется как параметрами процедуры окрашивания, так и размерами и конфигурацией окрашиваемого образца.

При быстром охлаждении («закаливании»), которое возможно лишь для достаточно тонких, не более 0,5 мм, образцов, образуются преимущественно ^-центры и двухвакансионные М-центры. При медленном охлаждении, помимо них, присутствуют трехвакансионные К- и четырехвакансионные /V-центры окраски (в дальнейшем эти четыре типа центров будут именоваться «простые центры»), а также высоко-агрегированные центры, включающие более 4-х вакансий. В легированных щелочными примесями кристаллах СаР2 номенклатура образующихся центров окраски зависит от концентрации примеси.

Существенное различие между двумя исследованными кристаллами, с точки зрения процесса аддитивного окрашивания, обусловлено тем, что в кристалле Са¥2 возможно образование собственных центров окраски, а в Сс)Р2 такие центры не образуются [1]. Диффундирующие в объем кристалла Са^ анионные вакансии и электроны рекомбинируют с образованием малоподвижных, по сравнению с вакансиями, ^-центров и других центров окраски, что ограничивает скорость диффузии обеих компонент и позволяет, варьируя параметры процесса, реализовать как градиентное, так и равномерное по объему окрашивание образца (рис. 2).

Поскольку в кристалле СсШз собственные центры окраски не образуются, «чистые» (нелегированные) кристаллы Сс1р2 не окрашиваются. При окрашивании легированных донорными примесями кристаллов СсШт невозможность устойчивой рекомбинации электронов с вакансиями исключает для них этот тормозящий диффузию фактор. Окрашивание кристаллов СёР2 происходит со сравнительно высокой (относительно фторида кальция) скоростью, не позволяющей прервать процесс на стадии градиентной окраски; они всегда окрашены однородно. Окрашивание фторида кадмия связано с наличием в нем донорных примесей, введенных при выращивании кристалла (см. ниже).

Рис. 2. Градиентно (слева) и равномерно (справа) окрашенные образцы кристаллов СаР2 толщиной соответственно 18 мм и 6 мм.

Другое отличие между двумя рассматриваемыми кристаллами состоит в том, что на поверхности кристалла фторида кадмия происходят процессы разложения и наращивания поверхности, играющие противоположные роли по отношению к формированию диффундирующих в кристалл анионных вакансий. Это приводит к ограничению максимальной интенсивности

окраски в (легированных) кристаллах СсШ?. Для фторида кальция процесс разложения поверхности выражен значительно слабее, результатом чего является возможность весьма интенсивного окрашивания этого кристалла.

Используемая в настоящей работе тепловая труба обеспечивает окрашивание образцов кристаллов диаметром до 18 мм и длиной до 35 мм.

В главе 2 [1а-4а, 6а-8а, 21а] приведены результаты исследования процессов преобразования - под действием тепла и света - центров окраски в кристаллах фторида кальция, чистых и легированных щелочными металлами. При этом нас интересовали, в первую очередь, процессы преобразования простых центров окраски в высоко-агрегированные центры. К числу последних принадлежат, в частности, коллоидные центры, которые представляют микроскопические включения кальция в кристаллической решетке флюорита [3]. Эти центры ответственны за широкую, по сравнению с простыми центрами, полосу поглощения в области длин волн (550* 600) нм. Форма этой полосы и ее спектральное положение хорошо описываются теорией Ми [4]. Возможно также образование других высоко-агрегированных центров окраски, которые можно рассматривать как более или менее крупные ассоциаты ^-центров. С этими центрами («квазиколлоидами») связаны полосы поглощения, охватывающие широкую спектральную область (0,5 2,0) мкм в чистых и (0,5 -г 3,5) мкм в легированных щелочными примесями кристаллах С&?г.

Номенклатура центров окраски и процессы их фототермохимического преобразования зависят от концентрации щелочной примеси. Наиболее подробно были изучены процессы образования и преобразования центров в кристаллах СаР2 и СаР2:Ка.

В кристаллах СаР2:№, СаР2:1л при содержании щелочной примеси менее 101 см"3, в аддитивно окрашенных кристаллах толщиной несколько мм присутствуют преимущественно Ы-, Я-, М- и, возможно, Р- центры. Подсветка кристаллов ультрафиолетовым (УФ) излучением при температуре порядка 80°С приводит, в конечном счете, к образованию длинноволновых квазиколлоидных центров за счет разрушения простых центров окраски (рис З)2. Механизм этой трансформации заключается в том, что облучение кристалла фотоионизует простой центр, и это стимулирует отщепление от него вакансии (или ее образование, если это ^-центр). При температуре, превышающей комнатную, вакансии коагулируют и, захватывая электроны, образуют высоко-агрегированные центры.

Номенклатура центров окраски, образующихся при аддитивном окрашивании чистых кристаллов СаР2 и процессы и преобразования, в целом,

2 При увеличении экспозиции УФ излучения разрушение простых центров

сопровождается сначала образованием коллоидных центров, которые затем трансформируются во все более длинноволновые квазиколлоидные центры вплоть до возникновения центров с полосой поглощения примерно 3,5 мкм. При нагревании кристаллов с такими центрами преобразование последних происходит "в обратном направлении", вплоть до образования коллоидных и простых центров.

идентичны тому, что наблюдается в кристаллах, легированных щелочными примесями с той разницей, что в них не образуются квазиколлоидные центры

с длиной волны, большей ~ 2 мкм. Присутствие щелочных примесей облегчает процессы преобразования центров, поскольку их внедрение в кристалл сопровождается образованием дополнительного - по отношению к введенному при окрашивании - числу вакансий.

Отжиг облученных кристаллов в диапазоне температур (200 + 490) °С приводит к разрушению одних и возникновению других квазиколлоидных центров, это находит отражение в сдвиге полос поглощения этих центров в коротковолновую область спектра. По мере увеличения температуры квазиколлоидные центры превращаются в коллоидные; параллельно увеличивается концентрация простых центров окраски (рис. 3).

Преимущественное содержание коллоидных центров может быть получено не только за счет описанного выше процесса трансформации квазиколлоидных центров, но и непосредственно, в результате УФ облучения кристалла с простыми центрами в температурном диапазоне (170 4- 230) °С (рис. 4). Этот рисунок иллюстрирует также обратимость фототермических процессов преобразования простых и коллоидных центров окраски.

При комнатной температуре высоко-агрегированные центры фотохимически устойчивы как при освещении в их полосах поглощения, расположенных в видимой и ИК областях спектра, так и под действием УФ облучения.

В аддитивно окрашенных кристаллах со сравнительно большой концентрацией натрия (Л^ > 1018 см"3) образуются, в основном, высоко-агрегированные центры. При УФ облучении этих кристаллов в диапазоне температур (290 + 390) °С эти центры превращаются преимущественно в возмущенные (примесью) М+А- и 11+А -центры.

Рис. 3. Термопревращения квазиколлоидных центров окраски, образованных в результате облучения аддитивно окрашенного кристалла

0,5 0,0

_л_1—1_I_I . Г'~Г~'г—.

500 1000 1500 2000 X, НМ

СаБг^а (Л^ = 4.9х1017 см"3) излучением с длиной волны 365 нм при Т = 85 °С (1), после отжига в течение 30 минут при Т = 205 °С (2) и Т = 495 °С (3). Первый отжиг превращает длинноволновые квазиколоидные центры окраски преимущественно в коротковолновые квазиколлоидные центры, при втором отжиге последние преобразуются в коллоидные и простые центры.

Характер термо- и фототермохимических процессов преобразования центров окраски в аддитивно окрашенных кристаллах фторида кальция с примесями щелочных металлов определяется двумя факторами - наличием

Рис.4. Спектр поглощения кристалла CaF2:Na (AW = 4.9х1017 см-3), содержащего преимущественно простые центры (4), после облучения излучением с длиной волны 365 нм в течение 10 минут (/) и 190 минут (2), а также спектры кристалла, первоначально находившегося в состоянии (2), после облучения излучением с длиной волны 546 нм в течение 60 минут (3) и 180 минут (4). Во всех случаях облучение производилось при 1000 1, НМ г= 205 °С.

анионных вакансий (как компенсирующих ее заряд, так и введенных в процессе окрашивания) и большим сродством к электрону примесно-вакансионных комплексов и возмущенных центров окраски. Первый из этих факторов благоприятствует формированию высоко-агрегированных центров окраски, второй - стабилизирует простые центры. Конкуренция этих двух факторов определяет тип центров окраски (простые или высоко-агрегированные) как при аддитивном окрашивании кристаллов, так и при воздействии на окрашенные кристаллы тепла и света.

Рис. 5. Спектры поглощения кристалла СаР2:№ (Л^а = 3.8х1019 см'3) после аддитивного окрашивания (1) и последующего облучения при Т - 95 °С излучением с длиной волны 365 нм в течение 40 минут (2) и 360 минут (3). В результате облучения коллоидные центры преобразуются в М*л -центры (полосы поглощения 600 и 389 нм) и Н+А -центры (полосы поглощения 490 и 330 нм).

к, НМ

В главе 3 [9а-11а, 38а-40а, 42а, 1Ь, 2Ь, 4Ь] рассматриваются голографические среды на основе аддитивно окрашенных кристаллов фторида кальция. Для записи голограмм в кристаллах СаР2 и СаР2:№ с малой концентрацией № была использована фототермохимическая реакция

превращения простых центров окраски в коллоидные центры, протекающая под действием ультрафиолетового излучения из области длин волн (300-ь 400) нм при температуре порядка 200 °С. В спектре поглощения кристалла с голограммой, записанной при 7"—200 °С, представлена преимущественно полоса коллоидных центров (рис 6). Из этого следует, что записанная в кристалле дифракционная решетка образуется за счет пространственной модуляции концентрации коллоидных центров.

Следует заметить, что неидеальное выравнивание интенсивностей интерферирующих пучков, незначительное смещение интерференционной картины по толщине кристалла вследствие изменения оптических постоянных в процессе записи голограммы, наличие рассеивающих центров - все это приводит к тому, что при записи голограммы проэкспонированным, хотя и не в равной степени, оказывается весь объем кристалла, и экспозиция оказывается достаточной доя почти полного превращения простых в коллоидные центры окраски. Перераспределение этих центров между узлами и пучностями интерференционной картины формирует голограмму.

Аналогичные голограммы на коллоидных центрах были записаны также в щелочно-галоидных кристаллах КС1 и КВг; как и в кристаллах CaFj, они связаны с модуляцией концентрации этих центров [5]. Было показано, что дифракционная решетка сдвинута по фазе на к относительно формируемой излучением интерференционной картины, т.е., используя

Рис. 6. Спектры поглощения кристалла СаР^а (Д^з = 4.9х1017 см"3) после аддитивного окрашивания (/) и после записи в окрашенном кристалле голограммы при Г =200 °С (2). Длина волны записывающего лазера 364 нм.

К, НМ

фотографическую терминологию, можно утверждать, что запись носит позитивный характер. Это означает, что образующиеся под действием света (и тепла) коллоидные центры покидают пучности интерференционной решетки и концентрируются в ее узлах. Предполагается, что возникающие в результате фотоионизации центров окраски электроны диффундируют из пучностей в узлы и захватываются глубокими ловушками, формируя электрическое поле. Это поле «вытягивает» вакансии, образующиеся при фотоионизации центров из пучностей в узлы, где и происходит образование устойчивых при температуре записи коллоидных центров. Аналогичный механизм действует и в кристаллах СаР2.

Характерной особенностью голограмм на коллоидных центрах,

обусловленной диффузионно-дрейфовым механизмом их формирования, является сильная нелинейность записи, проявляющаяся в наличии для объемной топографической решетки нескольких пространственных гармоник показателя преломления и коэффициента поглощения, каждой из которых соответствует свой угол Брэгга. В результате, дифракция света гелий-неонового лазера наблюдается при его падении на кристалл как под углом Брэгга, соответствующим пространственному периоду записанной интерференционной картины, так и под углами, приблизительно кратными углу Брэгга, с точностью до различий, вызванных небольшой асимметрией записи и, соответственно, расположения решетки в образце, относительно нормали к его поверхности. В одном из исследованных образцов наблюдалось 5 порядков дифракции с каждой стороны от нормали. Угловые зависимости, дифракционной эффективности и пропускания на длине волны считывания, полученные в окрестности первого угла Брэгга для амплитудно-фазовой голограммы, записанной в кристалле СаР2:№ (Л^а = 4,9-1017 см"3), показаны на рис. 7.

Аппроксимация угловых зависимостей для первых трех (наиболее интенсивных) порядков дифракции путем подгонки параметров - амплитуд пространственной модуляции показателя преломления кристалла и коэффициента поглощения кристалла для соответствующих гармоник, а также толщины голограммы - по формулам работы [6] позволила, используя эти параметры, реконструировать пространственный профиль дифракционной решетки (рис. 8). Обширные участки кристалла, центрированные на пучностях интерференционной картины свободны от коллоидных центров; последние концентрируются в узких областях вблизи узлов. Степень нелинейности записи, приводящей к такому профилю, зависит как от степени аддитивного окрашивания образца, так и от экспозиции.

Диффузионно-дрейфовый механизм формирования голограмм на коллоидных центрах приводит к практической невозможности переэкспонировать материал, что облегчает условия записи в нем системы наложенных голограмм3.

Для проверки термической стабильности голограмм был проведен отжиг образца с записанной в нем голограммой в диапазоне температур (150+ 350) °С. Образец нагревался в течение 70 часов, далее при комнатной температуре измерялась дифракционная эффективность голограммы, и производился следующий цикл отжига/измерений. Результаты этого эксперимента представлены в табл. 1, из которой видно, что

3 В этом отношении кристаллы с коллоидными центрами окраски имеют преимущество перед материалами с накоплением фотохромного отклика, для которых увеличение экспозиции, начиная с определенных ее значений, приводит к «отбеливанию» образца. В сущности, в этих кристаллах имеется «неисчерпаемый» фотохромный ресурс центров окраски, введенных при окрашивании и перераспределяющихся при записи голограмм, в то время как в средах с отбеливанием, запись голограммы связана с уменьшением фотохромного ресурса.

термоиндуцированное стирание голограммы начинается с температуры, превышающей 200 °С4.

Рис. 7. Угловые зависимости интенсивности прошедшего (У) и дифрагировавшего (2) света He-Ne лазера на объемной фотоиндуцированной решетке в кристалле CaFiiNa (Л^ = 4.9хЮпсм"3) в области угла Брэгга. Точки - эксперимент, линии - расчет по формулам работы [6].

-10,2 -10,0 -9,8 угол от нормали, град

Рис. 8. Пространственные профили фотоиндуцированного изменения коэффициента поглощения А а (сплошная линия) и показателя преломления Ап (штриховая линия), восстановленные по первым трем пространственным гармоникам объемной решетки. По оси абсцисс отложена координата, перпендикулярная плоскости решетки, нормированная на ее период.

Таким образом, голограммы на высоко-агрегированных - коллоидных центрах во фториде кальция характеризуются высокой стабильностью. При нормальных условиях эксплуатации они сохраняются практически неограниченное время5.

4 Незначительное увеличение дифракционной эффективности при нагреве образца до 150 °С, вероятно, связано с тем, что в исходном образце, экспонированном при 200 °С, наряду с коллоидными центрами - продуктом преобразования центров окраски при данной температуре, сохраняется некоторое количество квазиколлоидных центров, которые при указанном выше нагреве преобразуются в коллоидные центры, увеличивая содержание последних.

5 Ранее, нами были записаны голограммы на квазиколлоидных центрах в кристаллах CaFj.'Li. Эти центры менее устойчивы, нежели коллоидные центры, однако, за 20 лет записанные на них голограммы не претерпели каких-либо заметных изменений.

Запись голограмм на коллоидных центрах может быть осуществлена также излучением с длиной волны 488 нм при Т 2 200 °С. Это излучение эффективно разрушает эти центры, и под его воздействием в кристалле

Таблица 1. Зависимость дифракционной эффективности от температуры отжига образца с записанной в нем голограммой

Температура отжига, °С Дифракционная эффективность, %

Исходный образец 5,2 ±0,1

150 5,6 + 0,1

200 5,5 ±0,1

250 3,8 + 0,1

300 0,03+0,01

350 0

записывается голограмма на простых центрах, при этом действует тот же диффузионно-дрейфовый механизм, что и при записи голограмм на высоко-агрегированных центрах. Эти голограммы носят чисто-фазовый характер (на длине волны считывания 632,8 нм), их дифракционная эффективность порядка 0,5 %. Постэкспозиционное УФ облучение при той же температуре преобразует простые центры в коллоидные, не изменяя характера и пространственной частоты голографической решетки, которая становится амплитудно-фазовой и увеличивает свою дифракционную эффективность более, чем на порядок величины.

В главе 4 [6Ь] предложен новый оптический элемент, «голографическая призма», многозначная мера плоского угла, и описана его экспериментальная реализация на основе аддитивно окрашенных кристаллов СаРг. В качестве такой меры в настоящее время используется многогранная призма из плавленого кварца, углы которой заданы нормалями к граням [7]. Каждая нормаль воспроизводится физически с помощью луча автоколлиматора при совмещении перекрестия в его фокальной плоскости с изображением перекрестия, возникающим в результате отражения луча от соответствующей грани. Угол между двумя нормалями определяется путем поворота призмы вокруг оси, перпендикулярной измерительной плоскости автоколлиматора. Такая призма обеспечивает воспроизведение углов с действительными значениями, близкими к (360/п)°, где п-число граней, и погрешностью, обусловленной неплоскостностью и пирамидальностью граней и составляющей величину порядка угловых секунд.

Кварцевой призмой оснащено небольшое количество учреждений, осуществляющих контроль угломерных/углозадающих приборов на стационарных установках, ключевым элементом которых является такая призма. Вместе с тем, существует ряд областей использования этих приборов, для которых чрезвычайно существен был бы оперативный,

! проводимый на месте контроль их стабильности. В качестве таких областей | можно привести судовождение, геодезические работы, проводимые в | удаленных районах, космические исследования и т.п.

Нами был предложен принцип хранения и воспроизведения эталонного набора углов, основанный на записи в аддитивно окрашенном кристалле СаБг или СаР2:На такой системы наложенных голограмм, действие на которые референтного лазерного луча индуцирует отклик в виде нескольких образующих плоский веер лучей, возникающих поочередно (при повороте 1 образца вокруг выделенной оси) или одновременно, при этом каждый луч создается одной голограммой. Рис. 9 иллюстрирует принцип действия | элемента, в котором референтный луч 2 и дифрагированный луч 5 расположены в одной плоскости (эта плоскость задается записывающими 1 голограмму лучами). В таком элементе лучи веера появляются поочередно, | по мере выполнения условия Брэгга для каждой из голограмм системы. ) Формирование этой системы производится путем последовательной записи в одном и том же объеме; после записи каждой голограммы кристалл, установленный на поворотном устройстве, поворачивается на заданный угол вокруг оси, перпендикулярной плоскости сведения записывающих лучей.

Рис. 9. Принцип действия голо- / / ~~7

графической призмы. 1 - колима- / / —/

тор, 2 - лазерный луч, 3 - голо- г— р / ^ # /

графическая призма, 4 - поворот- у'-тч""^' ~~7

ное устройство, 5 - лазерный луч, [........■■■■■■-'-—-Угл^

дифрагированный от одной из голограмм, 6 - фотоприемник.

Для использования записанного таким образом элемента 3 в качестве многозначной меры угла он также устанавливается на поворотное устройство 4, при этом референтный лазерный луч 2 направляется перпендикулярно оси вращения этого устройства. Углы поворота, при которых приемник последовательно фиксирует отклики от отдельных голограмм6, являются

6 Каждая голограмма формирует отклик в том случае, когда ее ориентация относительно референтного луча удовлетворяет условию Брэгга.

функциональными аналогами углов между гранями отражательной призмы, что дает основание назвать образец с записанными в нем голограммами голографической призмой. Вращение такой призмы на поворотном устройстве позволяет реализовать круговую шкалу отсчетов приемника излучения.

В другом варианте голографической призмы запись голограмм производится таким образом, что референтный луч, направленный вдоль оси вращения поворотного устройства, генерирует пучок дифрагированных лучей в плоскости, перпендикулярной этой оси. В этом случае все лучи пучка появляются одновременно.

Топографическая призма, имеющая значительно меньшие габариты и массу7, нежели отражательная призма, и доступная серийному производству, может послужить основой для создания высокоточных мобильных устройств для проведения угловых измерений. Важным преимуществом голографической призмы перед отражательной призмой является возможность существенного увеличения дискретности деления круговой шкалы.

Рис. 10. Голографическая призма, записанная в аддитивно окрашенном образце СаР2:Ыа = 4,9-1017 см"3) размером

14,0x8,5x7,7 мм. Изменение его окраски (см. рис. 2) обусловлено преобразованием простых центров окраски в коллоидные (см. рис. 6). Более светлая окантовка, прилежащая к граням, связана с поверхностным обесцвечиванием

аддитивно окрашенного образца при его охлаждении.

В кристалле СаР2 была осуществлена запись системы наложенных голограмм с углом Брэгга 9°, образующих голографическую призму в варианте, при котором референтный луч направлен перпендикулярно оси вращения (рис. 10). На рис. 11 показан отклик фотоприемника при вращении призмы (см. рис. 9) и контур угловой селективности одной из голограмм системы. Дифракционная эффективность отдельных откликов лежит в пределах (0,15 + 1,0) %.

9 10

7 Типично - прямоугольный образец фторида кальция с объемом порядка 2 ем3 и массой ~ 6 г.

. 1.4"

л

§ 0,8.

а.

1 1Д

л

о

1 0,6

и

г о,4

5

0,0

0,0-

-0,2'

0 10 20 30 40 а 60 Угол, град

58,80 58,85 58,90 58,95 Угол, град.

Рис. 11. Зависимость интенсивности дифрагированного света от угла поворота голографической призмы, показанной на рис. 10 (слева) и контур угловой селективности одной из голограмм системы (справа).

Глава 5 [15а, 16а, 19а, 21а, 27а, 37а] посвящена анализу электронной структуры бистабильных центров в кристаллах фторида кадмия. Примесные центры, имеющие два состояния, двухэлектронное основное («глубокое») и водородоподобное возбужденное («мелкое»), разделенные потенциальным барьером, известны в физике полупроводников под названием БХ-центров. Перестройка структуры ЭХ-центра, сопровождающая изменение его электронного состояния (захват на центр второго электрона) - так называемая «большая релаксация решетки» - имманентно связана с ковалентной, направленной составляющей химической связи.

К началу наших исследований бистабильных центров во фториде кадмия (1993-1994 г.г.) было общепринято, что бистабильные центры галлия и индия в ионном полупроводнике С(1Р;2 имеют отличную от БХ-центров природу. Предполагалось, что в основном состоянии бистабильной примеси в этом кристалле на ней локализован один электрон, а фотоиндуцированное изменение состояния центра обусловлено его переходом с локализованной атомоподобной орбитали на водородоподобную донорную орбиталь (см., например [8]). Такой переход рассматривался в рамках этой модели как пример внешней автолокализации Тоязавы - перехода электрона примесного центра со сравнительно делокализованной на локализованную на центре орбиталь (см., например, [9]). При этом большая релаксация решетки, сопровождающая такой переход, связывалась не с основным - глубоким состоянием, как это имеет место для ОХ-центров, а с метастабильным -мелким состоянием.

Данная модель по ряду причин казалась нам не соответствующей действительности, поэтому было предпринято прямое экспериментальное исследование состояний бистабильных центров в кристалле С(1Р2. При этом

мы исходили из того, что ключ к пониманию природы этих состояний лежит в изучении процессов их преобразования.

Было показано, что квантовый выход процесса фотоиндуцированного преобразования глубоких центров 1п в мелкие, ©, близок к двум (рис. 12). Таким образом, при разрушении глубокого центра возникают два мелких центра. Это, в свою очередь, означает, что: (1) в глубоком состоянии центра

Рис. 12. Температурная зависимость квантового выхода процесса преобразования глубокого центра8 в мелкие в кристалле Сс^Ьй, 0, под воз-действиием оптического возбуждения в полосе поглощения глубоких центров. Незначительное падение выхода при увеличении температуры обусловлено процессом термораспада глубоких центров, конкурирующим с их фотовозбуждением.

на нем локализовано два электрона, т.е. этому центру соответствует одновалентное состояние примеси, (М - (За, 1п); (2) в процессе превращения глубокого центра в мелкие участвует ионизованный центр Указанный процесс описывается реакцией:

+ М3* —2(м3+ + е^уф.). 0)

В (1) символом е^г обозначен электрон, локализованный на водородоподобной орбите, а скобка идентифицирует мелкое состояние центра. Обратное превращение мелких центров в глубокие изучалось как процесс термоиндуцированного распада фотообразованных при низкой температуре мелких центров в результате преодоления барьера, разделяющего два состояния центра (рис. 13). Термопреобразование состояний бистабильного центра - это «взаимный» процесс, который, с учетом реакции (1), может быть записан в виде

м» +Мг+ + (2)

В том случае, если концентрацией свободных носителей можно пренебречь - а для рассматриваемых кристаллов дело обстоит именно так -реакция (2) определяет процесс распределения электронов, введенных при аддитивном окрашивании, по уровням бистабильного центра. Статистика этого процесса была исследована в работе [13], в которой было определено распределение электронов по уровням бистабильных центров в кристаллах

70 80 90

Температура, К

8 Здесь и далее мы не делаем различия между терминами «глубокий/мелкий центр» и «глубокое/мелкое состояние центра». Это различие имеет чисто терминологический характер.

С(1р2:1п и СёР2:Оа. Температурная зависимость этого распределения для обоих кристаллов показана на рис. (рис. 14,15).

Изучалась кинетика распада фотоиндуцированного мелкого состояния до достижения равновесного (при данной температуре) значения концентра-

Рис. 13. Обобщенная диаграмма конфигурационных координат бистабильного центра в кристалле СсШ2. Стрелкой указан процесс фотоионизации глубокого центра. Электрон после релаксации по зоне проводимости захватывается «пустым» центром А/5"1", переводя его в мелкое донорное состояние, а ионизованный глубокий центр также переходит в мелкое состояния (см. реакцию (1)). Альтернативный механизм преобразования состояний центра, протекающий без участия свободных носителей, рассмотрен ниже.

ции этих центров. Эта кинетика - в соответствии с соотношением (2) - носит бимолекулярный характер. Для кристалла (МР2:1п зависимость концентрации неравновесных мелких центров от времени описывается законом гиперболического котангенса; для кристалла СсИ^ва, в силу особенностей статистики распределения электронов по состояниям бистабильного

Зона проводимости

Мелкий центр Глубокий центр (М3+ + + е М1+

Конфигурационная координата

Т. к

Рис. 14. Температурные зависимости относительной концентрации носителей в глубоком, п^пг, и мелком, щъ/пг, состояниях бистабильного центра в кристалле С(№2:1п. а, Ь - экспериментальные данные для мелких и глубоких центров соответственно, измеренные в [10-12], с - расчетные зависимости [13].

центра ва, эта зависимость не может быть описана аналитической функцией, однако, и для этой примеси закон распада близок к упомянутой выше функции (рис. 16). Анализ кинетики распада позволяет установить величину барьера, разделяющего два состояния центра. В принципе, возможны два механизма обратимой реакции преобразования центров. Первый механизм исходит из предположения, что образование глубоких центров происходит без участия свободных носителей зоны проводимости.

Рис. 15. Температурные зависимости относительной концентрации носителей в глубоком, «£>/%, и мелком, пяъ/пх, состояниях би-стабильного центра в кристалле СсЛ^ва. а, Ь - экспериментальные данные для мелких и глубоких центров соответственно, измеренные в [10-12], с - расчетные зависимости [13].

0,1-

т, К

Предполагается, что два соседних нейтральных донора, один из которых -это потенциально глубокий центр, "туннельно" взаимодействуют. Их электронная пара, объединившись и преодолев - благодаря термической флюктуации - барьер, разделяющий два состояния центра, захватывается одним из доноров, образуя глубокое ОХ-состояние.

§ с

0.01-

1Е-3

Сс^ва

7 = 254 к

2000

Рис. 16. Восстановление равновесной концентрации (одно-электронных) нейтральных доноров после окончания действия мощного света в области фотоионизационной УФ-ВИД полосы поглощения двухэлек-тронных (глубоких) центров при температуре Т- 254 К. (а) - экспериментальная, (Ь) - расчетная зависимость.

г, сек

Полученные таким образом значения энергетического барьера, отделяющего мелкое состояние от глубокого, для двух исследуемых систем равны:

CdF2:In: ~ 125 ± 10 мэВ; CdF2:Ga: ~ 630 ± 30 мэВ.

Второй механизм термоиндуцированного изменения состояний бистабильного центра исходит из предположения, что это изменение происходит с участием свободного носителя, захват которого на нейтральный донор приводит к образованию глубокого центра. В этом случае высота барьера оказывается меньше на величину энергии связи мелкого центра. Однако поскольку для возбуждения свободных носителей требуется энергия, в точности равная уменьшению высоты барьера, энергия активации процесса преобразования мелких центров в глубокие -экспериментально определяемая величина - для обоих механизмов оказывается одинаковой. Таким образом, эксперименты по кинетике распада фотоиндуцированного мелкого состояния не позволяют идентифицировать механизм преобразования центров.

Близкое к двойке значение квантового выхода процесса фотопреобразования глубокого состояния в мелкое и бимолекулярный характер распада фотоиндуцированного мелкого состояния позволяют констатировать тождественность бистабильных центров галлия и индия в кристаллах CdF2 DX-центрам в полупроводниковых соединениях III-V и II-VI. Это заключение было подтверждено экспериментами по изучению магнитной восприимчивости кристаллов CdF2:In. Эксперименты продемонстрировали отсутствие магнитного момента в кристалле, охлажденном в темноте до температуры жидкого гелия, и появление момента, соответствующего значению спина 5 = 1А, при подсветке в УФ-ВИД полосе поглощения [14].

Микроскопический характер релаксации, которая сопровождает образование двухэлектронного глубокого центра, был установлен ab initio расчетом Парка и Чади [15], которые подтвердили наше заключение о том, что глубокий центр бистабильной примеси во фториде кадмия соответствует ее одновалентному состоянию и определили структуру глубокого центра. Характерной особенностью этой структуры является смещение примеси вдоль оси 4-го порядка из узельной позиции по направлению соседнего междоузлия, примерно на 3/4 длины фторного куба. Для двух других исследованных в [15] примесей, Sc и Y, двухэлектронное состояние не образуется. Эти примеси, равно как и большинство редкоземельных (РЗ) элементов образуют в CdF2 лишь водородоподобное донорное состояние.

Наличие в составе глубокого центра катионной вакансии, возникающей в результате смещения примеси в соседний фторный куб, было непосредственно подтверждено экспериментами по аннигиляции позитронов в кристаллах CdF2:Ga, CdF2:In [16]. О том же свидетельствует и наблюдавшееся с помощью сканирующего туннельного микроскопа сжатие охлажденного до температуры жидкого гелия кристалла CdF2:In под действием УФ-ВИД подсветки, разрушающей глубокие центры [17].

Радикальная перестройка структуры центра при формировании DX-состояния имманентно связана с ковалентной, направленной составляющей

химической связи [18, 19]. В работе [20] было показано, что легирование кристаллов Сс^г примесями основной подгруппы 3-го столбца (подгруппа бора, см. табл. 2) заметно увеличивает ковалентную составляющую химической связи. Очевидно, это увеличение оказывается достаточным для образования БХ-центра. Напротив, легирование примесями вспомогательной подгруппы (подгруппа скандия) увеличивает и без того доминирующую во фториде кадмия ионную составляющую связи. Это объясняет, почему примеси данной подгруппы образуют во фториде кадмия только мелкое донорное состояние.

Чисто донорный характер примесей вспомогательной подгруппы и бистабильность некоторых примесей основной подгруппы может быть пояснена на основе характера заполнения электронных оболочек соответствующих атомов (табл. 2).

Таблица 2. Электронные конфигурации элементов 3-го столбца периодической системы элементов

период основная подгруппа вспомогательная подгруппа

II В ÍHeUsV

III Al rNel 3s23p'

IV Se ГАгШЧв2

Ga

V Y fKr] 4d15s2

la 4dCv

VI La [Xe] 5d*6s2

Lu fXel 4f145d16s2

TI [Xe] 4f145dí06sV

Примечание к таблице. Жирным шрифтом выделены электронные оболочки, принимающие участие в образовании валентных состояний данного элемента.

Для переходных элементов (Бс, Y, Ьа) после заполнения (и-1)л- и (и-1)р-оболочек иона 771/+ (ТМ - переходной металл), первый электрон располагается на (и- 1)г/-, а второй и третий - на ля-оболочке, при этом для

одного электрона первое из этих состояний энергетически более выгодно, нежели второе. Таким образом, для фторида кадмия возможен захват ионом 7Ж5' только одного электрона, поскольку наличие двух электронов на атомных оболочках этого иона соответствовало бы химически нестабильной электронной конфигурации (и-1)й?,/м1 9.

Аналогичные соображения исключают образование двухэлектронного состояния для РЗ элементов.

В противоположность, элементам подгруппы скандия, галлий и индий (подгруппа бора), имеют во фториде кадмия две устойчивые электронные конфигурации, т° (Л/+) и /к2 (М!+), из которых первая, обеспечивая эффективный заряд +1, создает условия для образования водородоподобной орбитали, а вторая ответственна за формирование глубокого (двухэлектронного) состояния.

В главе 6 [12а-14а, 17а-19а, 22а-28а, 30а, 36а, 42а, 5Ь] обсуждаются характеристики голограмм, записываемых в кристаллах СсЦ^Оа и Сс^г.'Гп. В ней рассмотрены условия вхождения в кристаллы примесей галлия и индия и их влияние на оптическое совершенство кристаллов. В качестве меры по уменьшению светорассеяния и нефотохромного поглощения кристаллов СсН^ва было использовано солегирование галлия иттрием, гадолинием и скандием - примесями, фториды которых хорошо растворяются во фториде кадмия с образованием твердых растворов, имеющих макроскопическую структуру флюорита. Солегирование указанными примесями позволило в значительной степени подавить оба нежелательных эффекта, связанных с внедрением в кристаллы ва.

В этой главе рассмотрены механизмы формирования и распада топографических решеток на бистабильных центрах в кристаллах С(1Р2. При фотоиндуцированном переводе БХ-центров из глубокого в мелкое состояние электроны, сильно связанные на квазиатомных орбиталях глубокого центра, переходят в слабо связанное состояние. Таковым может быть как мелкое состояние центра, так и состояние свободного электрона/полярона. Указанный выше переход при достаточно высокой концентрации БХ-центров влечет за собой заметное изменение поляризуемости кристалла. Это изменение создает условия для записи в нем фазовых голограмм в области спектральной щели между полосами поглощения глубоких и мелких центров.

Дисперсия показателя преломления в этой области может быть аппроксимирована двухосцилляторной моделью, учитывающей вклады в диэлектрическую проницаемость кристалла двух эффективных осцилляторов, расположенных по обе стороны спектральной щели, в которой

' Согласно данным ЭПР, в изоструктурных фториду кадмия фторидах щелочноземельных металлов и хлориде стронция для примесей переходных металлов реализуется конфигурация жД т.е. изовалентное катиону состояние [21]. В этом случае электрон локализуется на атомоподобной орбитали. Во фториде кадмия также возможен захват ионом

только одного электрона, но - в силу специфики этого соединения - в данном случае электрон располагается на водородоподобной доиорной орбитали.

производится запись голограммы, а именно, высоко- и низкочастотного осциллятора:

8п{&) =

тп

ЩЛ | т2/2

2 2 2 2 iOj -О) щ-о

(3)

где ей т - соответственно заряд и масса электрона, <W( и f-, -фотоиндуцированное изменение концентрации г-тых осцилляторов и их сила (индекс i нумерует высоко- (1) и низкочастотные (2) осцилляторы). Предположим, что для диапазона частот со, для которого определяется Sn, выполняется неравенство а>1 » а> » а>2. Тогда, пренебрегая со и в знаменателях первого и второго членов (3) соответственно и производя замену со -» 2ж!Х, где с - скорость света, можно представить это соотношение в виде:

дп(А) = а-ЬЛ2,

где а = 2легШх/х /mncof и b — е SNificilmnn - параметры подгонки модели. Отрицательный знак Sn указывает на то, что параметр а отрицателен, а параметр b положителен, что свидетельствует об уменьшении числа «высокочастотных» центров и увеличении числа «низкочастотных» центров в процессе фотовозбуждения кристалла. Соотношение (3) хорошо описывает дисперсию Sn (рис. 17). Спектральная зависимость Sn практически определяется низкочастотными осцилляторами, а высокочастотные осцилляторы ответственны за постоянный по спектру сдвиг показателя преломления относительно регулярного кристалла CdF2- Высокочастотные осцилляторы связаны с глубокими центрами. В низкочастотные осцилляторы вносят вклад как мелкие центры, так и неидентифицированные состояния, возникающие при переходе бистабильного центра в мелкое состояние. С этими состояниями связано поглощение в дальней ИК - микроволновой области спектра. Возможно, они обусловлены переходами в, так называемых, ионизованных донорных парах [22]. Показанная сплошной линией зависимость на рис. 17 не учитывает этого поглощения.

Дифракционная эффективность простой синусоидальной фазовой решетки, записанной в кристалле, г), определяется формулой Котельника

77 = sin2

f mxd s

Яд COS0/

(5)

где пространственно модулированный показатель преломления п(х) связан с амплитудой фазовой решетки П/ соотношением п(х) = па + И;вт (х); = Зп!2. В формуле (4) (I - толщина решетки (кристалла), Яо -длина волны записи/считывания в вакууме, в - угол между считывающим пучком и нормалью к плоскости решетки. Для не слишком больших значений

дифракционной эффективности (практически, для ц % 0,7) 77 квадратично зависит от §п.

Рис. 17. Спектральная зависимость фотоиндуцированного изменения показателя преломления кристалла Сс^ва (ЛГСа = 7х 1017 спГ) при Т=100К (черные кружки) и ее аппроксимация по двухосцюшятор-ной модели (пунктир). Сплошная линия - расчет по формуле Крамерса-Кронига с учетом фотоиндуцированного изменения спектра поглощения в области (0,2 2,5) мкм.

X, НМ

На рис. 18 показана зависимость относительной дифракционной эффективности голограммы, записанной в кристалле Ссй^Оа, от экспозиции. Максимальное значение дифракционной эффективности, равное 92 %, достигается при экспозиции ~ 0,3 Дж/см2. При больших значениях экспозиции происходит переэкспонирование голограммы; рассеяние в кристалле приводит к засветке в узлах дифракционной решетки, уменьшающий контраст между интенсивностью интерференционной

Рис. 18. Относительная дифракционная эффективность гологра-фической решетки, записанной при Г=100К в кристалле Сс№2:Са аргоновым лазером (А. = 453 нм), в зависимости от плотности энергии записывающего излучения. Абсолютные значения дифракционной эффективности примерно вдвое меньше ее относительных значений.

картины в ее узлах и пучностях. Метастабильный характер возбужденного состояния ЭХ-центра обуславливает динамический характер голограмм, записываемых в кристаллах с этими центрами; он же ответственен за температурную зависимость их дифракционной эффективности. Последняя определяется двумя факторами - равновесной концентрацией мелких

Плотность энергии записи, ыДж/см2

центров при данной температуре и ее приращением при возбуждении светом определенной интенсивности.

На рис. 19 представлены зависимости дифракционной эффективности и времени распада голограммы для кристалла Сс1Р2:Оа,У толщиной г/=2 мм при записи голограмм излучением лазера с Я = 532 нм, обеспечивающим достижение экспозиции ~0,5Дж/см2 за время короче времени спада дифракционной эффективности до 1 % от максимального значения. С учетом формулы (5) и квадратичной зависимости \8п\ ~ А2, этих данных достаточно для того, чтобы выбрать оптимальную толщину кристалла и оптимальные условия записи/считывания в этом кристалле динамических голограмм для решения конкретных задач. Таким же образом, рис. 20 иллюстрирует голографические характеристики кристалла СсЦ^Лп для Л - 694 нм.

Ю1":

Ю-1":

10

II

' N \ ь © 1 ао X) \ п V

\ С\

л.%

Но2

гю1

г 10°

т„<н> Э

3,2 2,8 2,4 103Я. К"1

■10'1

IIII11111111111II1111II11|111

14 12 10 8 6 4 2

1П3ГГ 1С1

Рис. 19. Температурная зависимость вре- Рис. 20. Температурные зависи-мени затухания фотоиндуцированного ИК мости времени спада корня поглощения (%= 1,3 мкм, темные квад- квадратного из относительной раты) и корня квадратного из относи- дифракционной эффективности тельной дифракциионной эффективности голограммы, записанной в крис-(светлые кружки), обеспечивающих таллле СсЦ^Ьп, до 1 % от на-уменьшение дифракционной эффектов- чальной величины 0) и относи-ности до I % начального значения (¡¡); и тельной дифракционной эффек-начальной относительной дифракционной тивности (И). Вертикальные эффективности голограммы (п, расчет), стрелки на этом и предыдущем Светлый треугольник показывает экспе- рисунке соответствуют комнат-риментальное значение этой величины ной температуре (293 К), при Г =390 К.

Оценка разрешающей способности исследуемых сред путем определения дифракционной эффективности плоских голограмм при различных углах сведения лучей дает значение ~ 5403 лин/мм.

Приведенные выше характеристики кристаллов фторида кадмия с бистабильными примесными центрами показывают, что на их основе могут

быть созданы эффективные динамические фильтры пространственных частот. Использованию таких фильтров для решения задач корреляции изображений посвящена глава 7 [22а, 32а, 34а, 36а, 42а]. В ней рассмотрены общие принципы пространственной фильтрации. Сущность наиболее часто используемой процедуры состоит в формировании пространственно-частотного спектра обрабатываемого изображения, пространственной модуляции этого спектра по закону, который определяется характером выполняемой над изображением операции, и преобразовании видоизмененного пространственного спектра в выходное изображение. Модуляция спектра производится с помощью пространственного фильтра, помещенного в частотной плоскости схемы. В зависимости от вида модуляционной характеристики различают амплитудные, фазовые и комплексные фильтры. Голографический метод формирования комплексных пространственных фильтров был предложен Вандер Люгтом и получил широкое распространение [23].

В последнее время в задачах обработки оптической информации используется, как правило, коррелятор совместного Фурье-преобразования (СФП). Он демонстрирует более высокую устойчивость по отношению к вибрации и несоосности по сравнению с коррелятором Вандер Люгта, у него больше коэффициент модуляции для всех составляющих в спектре пространственных частот сравниваемых транспарантов, его более удобно применять в реальном масштабе времени, поскольку он обеспечивает возможность оперативного перестроения с одного признака сравнения на другой. СФП-коррелятор выполняет операцию опознавания за один шаг - не требуется, как в корреляторе Вандер Люгта, заранее записывать голографический фильтр, используемый в дальнейшем для опознавания. Однако он менее эффективен при распознавании сложных (составных) объектов или объектов, сопровождаемых интенсивным фоновым шумом.

Коррелятор Вандер Люгта, несмотря на отмеченные выше недостатки, также можно успешно использовать в реальном масштабе времени, если применить в качестве голографического фильтра динамическую среду с малым временем отклика. Использование коррелятора Вандер Люгта совместно с кодирующими фазовыми масками делает его сравнимым по эффективности опознавания и удобству работы с коррелятором СФП.

На рисунке 21 представлена схема эксперимента по распознаванию записанных в кристалле СсН^Ь образов в схеме коррелятора Вандер Люгта. Считывающий луч, в поле которого располагается опознаваемый транспарант 7', был направлен навстречу объектному лучу с эталонным транспарантом 7. Поскольку фторид кадмия - кубический кристалл, считывание голограммы можно производить пучком, ортогонально поляризованным по отношению к записывающим пучкам, что позволяет существенно уменьшить засветку детектора излучением информационного канала. В качестве анализатора использовалась призма Глана.

Рис. 21. Схема топографического динамического коррелятора Вандер Люпга. 1 - лазер, 2 - пластинка, отщепляющая считывающий пучок, 3 - светоделитель, 4 - зеркала, 5 - пластинка А./2, 6 - кристалл СёР'2:1п, 7, Т - транспаранты, 8 - линзы, 9 - призма Глана, 10 - матовое стекло, 11 - фотодетектор или цифровая камера, 12 - клин.

Фурье-образ распознаваемого транспаранта 7' дифрагирует на голограмме, записанной в кристалле 6, и сигнал корреляции транспарантов, распространяющийся навстречу опорному пучку, с помощью клина 12 выводится в канал регистрации и проецируется на светорассеивающий экран (матовое стекло) 10, где он может быть зафиксирован цифровой камерой И. Кристалл Ссй^Ь располагается не точно в фокусе лучей, а выведен из него на расстояние порядка сантиметра вдоль направления распространения лучей для того, чтобы интенсивность света не выходила за пределы динамического диапазона кристалла.

Рис. 22. ЗО сигнал корреляции двух идентичных транспарантов

При реализации коррелятора Вандер Люгта в кристалле СсЦ^Ы была зарегистрирована Фурье-голограмма прозрачного транспаранта «шахматная доска». Трехмерное изображение полученного сигнала корреляции двух таких транспарантов представлено на рис. 22. Как видно из рисунка 22,

корреляционный сигнал хорошо различим на фоне шумов. Помимо основного максимума, параллельно оси У наблюдается также несколько побочных максимумов меньшей интенсивности. Дело в том, что сигнал корреляции опознаваемого транспаранта состоит из основного пика и ряда кросс-корреляционных пиков спадающей интенсивности по обе стороны от основного вдоль координатных осей. Неполное освещение транспарантов пучками лазерного излучения и неоднородность амплитуды лазерного излучения по полю освещения приводит к тому, что наблюдается лишь небольшое число пиков кросс-корреляции вдоль одной из осей.

Схема СФП-коррелятора представлена на рис. 23. Излучение лазера делится полупрозрачным зеркалом М2 в соотношении примерно 1:2, формируя, таким образом, два канала коррелятора: канал записи (на рисунке нижний) и канал считывания (верхний). Управляемые затворы вЫ и эЬ2 представляют собой механический прерыватель (диск с прорезями), установленный после зеркала М2 и предназначенный для разделения во времени пучков записи и считывания, освещающих частотную плоскость коррелятора Р2, в которой расположен кристалл. Частота работы прерывателя может варьироваться для обеспечения необходимой скорости

т/

М2

\

sh1 МЗ

He-Ne Laser

sh2 А/2

\

f-f

РН1 L2

М4

М5

Р2 A L3 РЗ

——JSL

CCD

CdF2

Рис. 23. Схема голографического динамического коррелятора совместного преобразования Фурье. Ml, МЗ, М4 - зеркала, М2 - светоделительная пластинка, М5 - светоделительный кубик, PHI, РН2 - точечные отверстия, L1, L2, L3 - линзы, Р1 - транспарант, А - поляризатор-анализатор, CCD -цифровая камера.

обработки подаваемых на вход коррелятора изображений. Для повышения качества наблюдаемых в выходной плоскости коррелятора РЗ сигналов, запись и считывание голографического пространственного фильтра производилось ортогонально поляризованными лучами. При этом в канал считывания устанавливается пластинка XJ2, поворачивающая плоскость поляризации на 90°, а вблизи выходной плоскости коррелятора помещался поляроид-анализатор А, пропускающий в канал регистрации только поляризованное излучение канала считывания. Опорное и анализируемые

изображения располагаются в этом корреляторе одновременно в поле транспаранта Р1.

В отличие от традиционной, так называемой 4-/ схемы коррелятора СФП, в данном случае в канале записи используется оптическая схема с увеличением, что позволяет сместить плоскость формирования Фурье-образа транспаранта Т из задней фокальной плоскости Фурье-преобразующей линзы Ы. При этом удается проэкспонировать больший объем кристалла при записи голограммы, что с одной стороны предотвращает переэкспонирование кристалла в каустике, а с другой - повышает дифракционную эффективность голограммы.

Для получения в выходной плоскости РЗ сигнала корреляции от голографического фильтра, записанного в объемной голографической среде [ Сс1р2:Са, пучок считывания направляют вдоль пучка от опорного элемента транспаранта, т.е. под углом Брэгга к пучку от анализируемых элементов.

В качестве примера работы динамического голографического коррелятора СФП на рисунке 24 показано изображение выходной плоскости коррелятора с зарегистрированным сигналом корреляции двух идентичных 1 транспарантов (фигуры самолетов).

Рис. 24. Сигнал корреляции двух идентичных транспарантов, полученный в корреляторе СФП, схема которого приведена на рис. 23, (первый порядок дифракции, слева) и прошедший в канал регистрации сигнал считывания (нулевой порядок дифракции, справа).

Динамические голографические фильтры на основе кристаллов С(1Рг были также использованы в экспериментах по динамической коррекции искажений волнового фронта и качества изображения (глава 8 [29а, 31а, 33а, 35а]). Методы динамической голографии и четырехволнового смешения с обращением волнового фронта (ОВФ) в нелинейных кристаллах получили широкое распространение благодаря удобству применения, быстродействию и диапазону корректируемых искажений. Компенсация искажений с помощью ОВФ-техники основана на свойстве взаимности распространения световых лучей: при проходе ОВФ-волны, несущей информацию об искажении, через ту же искажающую оптическую среду (в обратном направлении), происходит компенсация ранее накопленных волной фазовых

искажений. На практике приходится сталкиваться с динамическими искажениями, связанными с быстро изменяющимися условиями наблюдения объектов. Поэтому ключевым моментом для реализации оптической схемы с динамической коррекцией является быстродействие среды, используемой в голографическом корректоре.

В качестве примера эффективного использования такой быстродействующей среды можно привести коррекцию модельных фазовых искажений волнового фронта с помощью динамического ОВФ-зеркала на основе кристалла СШ^Яп. Оптическая схема эксперимента показана на рис. 25. Пучок попутной накачки Е1 и сигнальный пучок Е3 были совмещены по сечению в кристалле 3. Расстояния по ходу лучей между передней гранью пластины 2 и кристаллом 3 для волн Е| и Е3 были одинаковы, что обеспечивало когерентность пучков в кристалле. В качестве пучка встречной накачки использовалась волна Е2, полученная при отражении волны Е1 от плоского зеркала 6.

На рис. 26 приведены результаты компенсации искажения, вносимого сферической линзой с фокусным расстоянием 0,8 м. В отсутствие компенсации фокальное распределение интенсивности точечного объекта (рис. 26а) искажается до неузнаваемости (рис. 26Ь).

10 9

Рис. 25. Оптическая схема эксперимента по коррекции модельных фазовых искажений: 1 - импульсный рубиновый лазер; 2 - плоскопараллельная пластина - светоделитель; 3 - кристалл СсП?У.1п; 4,6,8,10, 14 - плоские зеркала; 5 -модельная фазовая неоднородность; 7 - светоделитель; 9 - линза с фокусом 2м; 11 - матовый экран; 12 - цифровая камера; 13 - вспомогательный юс-тировочный Не-№ лазер.

При ОВФ-компенсации модельных фазовых искажений 5 регистрировалось фокальное распределения ОВФ-волны после компенсации искажений. Регистрировалось также аналогичное распределение для волны, дважды прошедшей через искажение без компенсации. В этом случае кристалл 3 заменялся плоским вспомогательным зеркалом, которое отражало сигнальную волну в обратном направлении. Для сравнения при тех же параметрах схемы регистрировалась ОВФ-волна в отсутствие искажений. По совокупности этих данных определялось качество компенсации искажения и выигрыш в расходимости. При наличии ОВФ-коррекции фокальное распределение близко к таковому для случая отсутствия искажений (рис.

26с); расходимость ОВФ-волны при наличии искажений увеличивается всего на несколько процентов. Таким образом, имеет место эффективная компенсация искажений при большом выигрыше в расходимости волны.

а) Ь) с)

Рис. 26. Фокальное распределение интенсивностей лучей: а) точечный объект; Ь) искаженное изображение этого объекта (искажение типа «сферическая линза»); с) изображение объекта при ОВФ-компенсации с помощью1 динамической голограммы, записанной в кристалле Сс1Р2 излучением рубинового лазера с длительностью импульса -20 не. Все фотографии приведены в одинаковом масштабе.

В Заключении кратко перечислены основные свойства разработанных нами сред и проведено сравнение с их ближайшими аналогами. По работе могут быть сделаны следующие выводы:

1. при аддитивном окрашивании кристаллов в установке «тепловая труба» использование двухкомпонентной навески из летучего ( буферного (1л) и активного (Са) металлов позволяет производить как однородное, так и градиентное окрашивание кристаллов СаР2 с размерами, ограниченными только габаритами используемого , контейнера (диаметр 18 мм, длина 35 мм); легированные кристаллы СЖЧ окрашиваются однородно;

2. реакция преобразования простых в коллоидные центры окраски, I протекающая при УФ освещении кристаллов СаР2 и СаР2:Ма(£л) при Т= 200 °С, обеспечивает запись голограмм с практически неограниченным временем хранения, дифракционной эффективностью до 15 % и пространственной частотой до 5-103 лин/мм;

3. диффузионно-дрейфовый механизм записи голограмм обуславливает их специфические свойства, к числу которых относятся высокая нелинейность, степень которой зависит от интенсивности окраски кристаллов и от экспозиции, и практическая невозможность , переэкспонировать голограмму;

4. на основе системы наложенных голограмм, записанной в кристаллах СаР2 или СаР2:ЭДа, разработана многозначная мера плоского угла -

топографическая призма, являющаяся датчиком угла в мобильных высокоточных устройствах для угловых измерений;

5. градиентно окрашенные кристаллы CaF2 могут быть использованы в качестве аподизирующих диафрагм для лазерных систем с плотностью энергии нано- и пикосекувдных импульсов до 700 МВт/см2;

6. характер фото- и термоиндуцированных преобразований состояния бистабильных центров в кристаллах CdF2:Ga и CdF2:In показывает идентичность этих центров DX-центрам в полупроводниковых соединениях III-V и II-VI; специфика галлия и индия, отличающая их от других донорных примесей во фториде кадмия, обусловлена структурой их валентных оболочек, допускающих трех- и одновалентное состояние этих ионов;

7. на основе кристаллов CdF2:Ga и CdF2:In созданы среды динамической голографии, обеспечивающие возможность записи динамических голограмм с временами распада от сколь угодно больших до 100 не при использовании температуры в качестве параметра, управляющего временем распада; в этом временном диапазоне среды обеспечивают дифракционную эффективность до 45 % при экспозиции ~ 0,5 Дж/см2 и равномерную передачу пространственных частот в полосе до 5-103 лин/мм;

8. динамические топографические фильтры пространственных частот на основе кристаллов CdF2 с бистабильными центрами являются эффективными фоточувствительными элементами для коррелятора Вандер Люгта и коррелятора совместного преобразования Фурье;

9. на основе кристаллов CdF2 с бистабильными центрами продемонстрирована возможность высокочастотной, вплоть до мегагерц, коррекции волновых фронтов и изображений.

Результата исследований, представленных в диссертации, можно рассматривать как новое крупное научное достижение: созданы два новых класса кристаллических топографических сред, высокостабильных и динамических, разработаны физические принципы их производства, установлены механизмы их фотохромии и физические процессы, лежащие в основе записи в них дифракционных решеток, определены характеристики этих сред, указаны области их возможного применения, созданы конкретные топографические элементы на их основе.

ОСНОВНЫЕ ПУБЛИКАЦИИ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1а. Архангельская В.А., Щеулин A.C. Механизм термического разрушения Мл-центров окраски в кристаллах типа флюорита // Опт. и спектр. -1981. -т. 50,- №6-с. 1142-1146.

2а. Архангельская В.А., Рейтеров В.М., Трофимова JI.M., Щеулин A.C. Оптические свойства кристаллов типа флюорита с Л/^-центрами окраски // Журнал прикладной спектроскопии. - 1982. - т. 37. - № 4. - с. 644-648.

За. Архангельская В.А., Крылов В.А., Щеулин А.С. Эффект Штарка на бесфононных линиях Мл-центров в кристаллах типа флюорита // Опт. и спектр. - 1983. - т. 54. - № 6. - с. 1123-1124.

4а. Архангельская В.А., Щеулин А.С. Структура и спектроскопические свойства возмущенных Л/-центров в кристаллах типа флюорита со щелочными ионами // Опт. и спектр. 1984. - т. 57. - № 5. - с. 847-852.

5а. Lukishova S.G., Pashinin Р.Р., Batygov S.Kh, Arkhangelskaya V.A., Poletimov A.E., Shcheulin A.S., Terentiev B.M. High-power laser beam shaping using apodized apertures // Laser and Particle Beams. - 1990. - v. 8. -№ 1-2. - p. 349-360.

6a. Королев H.E., Мокиенко И.Ю., Полетимов A.E., Щеулин А.С. Механизмы фото- и термохимических превращений N-центров в аддитивно окрашенных кристаллах со структурой флюорита // Опт. и спектр. - 1991. - т. 70. - № 4. - с. 784-789.

7а. Королев Н.Е., Мокиенко И.Ю., Полетимов А.Е., Щеулин А. С. Кристаллы со структурой флюорита; синтез, аддитивное окрашивание, фотохимия центров окраски // Опт. и спектр. - 1991. - т. 70. - № 5. - с. 1030-1034.

8а. Архангельская В А., Щеулин А.С. Исследование структуры центров

окраски в кристаллах SrF2-Na методом оптически наведенного дихроизма И Опт. и спектр. -1991. - т. 70. - № 6. - с. 1242-1247.

9а. Мокиенко И.Ю., Полетимов А.Е., Щеулин А.С. Оптические запоминающие среды на основе активированных кристаллов типа флюорита// Опт. и спектр. - 1991. - т. 71. - № 1. - с. 77-82.

10а. Korolev N.E., Mokienko I. Yu, Poletimov A.E., Shcheulin A.S. Optical storage material based on doped fluoride crystals // Phys. stat, sol. (a). -1991. - v. 127.

- № 2. - p. 327-333.

1 la. Полетимов A.E., Щеулин A.C. Яновская И.Л. Аподизирующие апертуры для лазеров видимого и ИК диапазонов // Квантовая электроника. - 1992. -т. 19.-№10.-с. 997-1000.

12а. Щеулин А. С., Рыскин А.И. Новая фотохромная среда для записи

оптической информации на основе кристалла флюорита // Опт. и спектр.

- 1995. - т.79. - № 1. - с. 101-104.

13а. RyskinAJ., Shcheulin A.S., Koziarska В., hanger J.M., SuchockiA.,

Buchczinskaya LI., Fedorov P.P., Sobolev B.P. CdF2:In: A novel material for optically written storage of information // Appl. Phys. Lett. - 1995. - v. 67. -№1,- p. 31-33.

14a. Koziarska В., Longer J.M., Ryskin A.I., Shcheulin A.S., Suchocki A. Holographic recording with use of bistable centers in CdF2// Acta Phys. Polonica A. - 1995. - v. 88. - № 5. - p. 1010-1012.

15a. Koziarska В., Longer J.M., Ryskin A.I., Shcheulin A.S., Suchocki A. Use of bistable centers in CdF2 in holographic recording // Materials Science Forum.

- 1995. - v. 196-201.-p. 1103-1108.

16a. ShcheulinA.S., RyskinAJ., SwiatekK., Longer J.M. Deep-shallow

transformation of bistable centers in semiconducting CdF2 crystals // Physics Lett. A. - 1996. - v. 222. - № 1. - p. 107-112.

17а. Щеулин А.С., Онопко Д.Е., Рыскип А.И. Электронная структура и строение метастабильных центров в полупроводниковых кристаллах CdF2:Ga, CdF2:In // Физ. твердого тела. - 1997. - т. 39. - № 12. - с. 21302136.

18а. Щеулин А.С., Мшоглядов Э.В., Рыскин А.И., Стасеяько Д.И., Бучинская И.И., Федоров П.П., Соболев Б.П. Запись динамических голограмм в кристалле CdF2:Ga с метастабильными центрами // Опт. и спектр. - 1998. - т.84. - № 3. - с. 521-527

19а. RyskinA.I., Shcheulin A.S., Miloglyadov E.V., LinkeR.A., Redmond I., Buchinskaya /./., Fedorov P.P., SobolevB.P. Mechanisms of writing and decay of holographic gratings in semiconducting CdF2:Ga // J. Appl. Phys. -1998.-v. 83.-№4.-p. 2215-2221.

20a. Ryskin A.I., Shcheulin A.S., Onopko D.E. DX-centers in ionic semiconductor CdF2:Ga // Phys. Rev. Lett. -1998. - v. 80. - № 13. - p. 2949-2952.

21a. Щеулин A.C., Королев H.E., Ангервакс A.E. Форма полос поглощения ^-центров в кристаллах CaF2 и SrF2, активированных щелочными ионами // Опт. и спектр. - 1999. - т. 86. - № 5. - с. 785-788.

22а. Щеулин А.С., Купчиков А.К., Рыскин А.И. Термо- и

фотостимулированная деполяризация в самокомпенсированных кристаллах CdF2:Ga и CdF2:In // Физ. твердого тела. - 1999. - т. 41. - № 9. -с. 1575-1581.

23а. NahataA., DiCaprio С.J., YamadaH., RyskinA.I., ShcheulinA.S., andLinke R.A. Widely distributed Bragg reflector laser using a dynamical holographic grating mirror// IEEE Photonics Tech. Lett. - 2000. - v. 12. - № 11. - p. 15251527.

24a. KazanskiiS.A., RyskinA.I., ShcheulinA.S., LinkeR.A., andAngervaks A.E. DX center gratings in real-time holography II Physica B: Condensed Matter. -2001. - v. 308-310. - p. 1035-1037.

25a. Linke R.A., Shcheulin A.S., Ryskin A.I., Buchinskaya I.I., Fedorov P.P. Sobolev B.P. Properties of CdF2:Ga as a medium for real-time holography // Appl. Phys. В (Lasers and Optics). - 2001. - № 6 - v. 72. - p. 677-683.

26a. Мшоглядов Э.В., Рыскин А.И., Стаселько Д.И., Щеулин А. С.,

Климентьев С.И., Свенцицкая Н.А. Эффективная широкополосная запись объемных динамических голограмм в кристаллах CdF2:Ga при комнатных температурах II Опт. и спектр. - 2002. - т. 92. - № 1. - с. 127132.

27а. Федоров ПЛ., Бучинская И.И., Иванов С.П., Соболев Б.П., Щеулин А. С., Рыскин А.И. Новый класс голографических материалов на основе полупроводниковых кристаллов CdF2 с бистабильными центрами. II. Получение оптически совершенных кристаллов // Опт. и спектр. - 2002. -т. 92.-№ 1.-е. 133-140.

28а. Shcheulin A.S., Kupchikov А.К., Angervax А.Е., Onopko D.E., Ryskin A.I., RitusA.1., ProninA.V., VolkovA.A., Lunkenheimer P., LoidlA. Radio-frequency response of semiconducting CdF2:In ciystals with Schottky barriers II Phys. Rev. B. - 2001. - v. 63. - № 20. - 205207 (1-8).

29а. Ангервакс А.Е., Димаков С.А., Климентьев С.И., Рыскин А.И., Щеулин А.С. Динамические отражательные голограммы в кристаллах CdF2 с бистабильными центрами // Опт. и спектр. - 2002. - т. 93. - № 2. - с. 331338.

30а. Щеулин А.С., Ангервакс А.Е., Рыскин А.И., Линке Р.А. Новый класс топографических материалов на основе полупроводниковых кристаллов CdF2 с бистабильными центрами. III. Механизмы записи и распада голографических решеток // Опт. и спектр. - 2002. - т. 92. - № 1. - с. 141149.

31а. Uesu Y., YasukavaK., SaitoN., OdoulovS., ShcherbinK., RyskinAJ., Shcheulin A.S. Backward-wave four-wave mixing and cohérent oscillation in CdF2:Ga,Y // Appl. Phys. В (Lasers and Optics). - 2004. - v. 78. - № 5. - p. 601-605.

32a. Щеулин A.C., Ангервакс A.E., Рыскин А.И. Запись динамических голограмм в полупроводниковом кристалле CdF2:In // Опт. и спектр. -2004. - т. 97. - № 5. - с. 799-803.

33а. Ангервакс А.Е., Димаков С.А., Климентьев С.И., Рыскин А.И., Щеулин А.С. Динамическое обращающее волновой фронт зеркало на основе кристаллов CdF2 с бистабильными центрами // Опт. и спектр. - 2005. - т. 98.-№6.-с. 1017-1020.

34а. Щеулин А. С., Верховский Е.Б., Ангервакс А.Е., Рыскин А.И. Запись информационных динамических голограмм в кристаллах CdF2:In // Опт. и спектр. - 2005. - т. 99. - № 5. - с. 835-837.

35а. Ангервакс А.Е., Димаков С.А., Климентьев С.И., Рыскин А.И., Щеулин А. С. Динамическое обращающее волновой фронт зеркало на основе кристаллов CdF2 с бистабильными центрами In // Опт. и спектр. - 2006. -т. 101.-№ 1.-е. 137-141.

36а. Щеулин А.С., Закиров Р.Я., Серов Т.В., Ангервакс А.Е., Рыскин А.И. Аддитивное окрашивание кристаллов фторида кадмия // Оптический журнал. - 2006. - т. 73. - № 11. - с. 3-7.

37а. Ryskin A.I., Shcheulin A.S., Kazanskii S.A., Angervaks A.E. CdF2 crystals with bistable impurity centers as média of the real-time holography // J. of Luminescence. - 2007. - v. 125. - № 1. - p. 18-24.

38a. Казанский C.A., Щеулин A.С., Рыскин А.И. Энергетический барьер, разделяющий два состояния бистабильного центра в фотохромных кристаллах CdF2:Ga, CdF2:In // Опт. и спектр. - 2007. — т. 102. - № 3. — с. 469-473.

39а. Щеулин А.С., Купчиков А.К., Рыскин А.И. Высокостабильная

топографическая среда на основе кристаллов CaF2:Na с коллоидными центрами окраски. I. Фототермохимические преобразования центров окраски в кристаллах CaF2:Na // Опт. и спектр. - 2007. - т. 103. - № 3. - с. 496-501.

40а. Щеулин А.С., Купчиков А.К., Ангервакс А.Е., Рыскин А.И. Высокостабильная топографическая среда на основе кристаллов CaF2:Na

с коллоидными центрами окраски. II. Механизмы записи и стирания голограмм // Опт. и спектр. - 2007. - т. 103. - № 4. - с. 664-667. 41 а. Щеулин А. С., Вениаминов А.В., Корзинин ЮЛ., Ангервакс А.Е., Рыскин А.И. Высокостабильная топографическая среда на основе кристаллов CaF2:Na с коллоидными центрами окраски. III. Свойства голограмм // Опт. и спектр. - 2007. - т. 103. - № 4. - с. 668-672. 42а. Щеулин А.С., Семенова Т.С., КорякинаЛ.Ф., Петрова М.А., Купчиков А.К., Рыскин А.И. Аддитивное окрашивание кристаллов фторидов кальция и кадмия. // Опт. и спектр. - 2007. - т. 103. - № 4. - с. 673-678. 43а. Рыскин А.К, Щеулин А.С., Ангервакс А.Е., Купчиков А.К., Казанский С.А. Вениаминов А.В., Корзинин ЮЛ. Статические и динамические топографические среды на основе ионных кристаллов с центрами окраски - технология получения, принципы фотохромии, топографические свойства, применения // Тр. Всерос. семинара «Юрий Николаевич Денисюк - основоположник отечественной голографии» - СПб, 2007.-с.281-287.

По результатам работы получены авторские свидетельства и патенты:

1Ь. Архангельская В.А., Новиченков А.И., Тибилов С.С., Щеулин А.С. Способ записи и считывания оптической информации в активированном кристалле щелочно-земельного галогенида // Авт. свид. СССР № 1140621.- 1983.

2Ь. Архангельская В.А., Щеулин А.С. Реверсивный фотохромный материал и

способ его получения // Авт. свид. СССР, № 1626953. - 1986. ЗЬ. Батыгов С.Х., Архангельская В.А., Лукишова С.Г., Полетимов А.Е., Щеулин А.С. Способ получения амплитудных фильтров И Авт. свид. СССР № 1647044. - 1988. 4Ь. Королев Н.Е., Мокиенко И.Ю., Полетимов А.Е., Щеулин А.С. Способ регистрации оптического изображения // Авт. свид. СССР, № 1816142. -1990.

5Ь. Соболев Б.П., Федоров П.П., Бучинская И.И., Рыскин А.И., Щеулин А.С., Линке Р., Редмонд Я. Материал для оптической записи информации // Патент на изобретение № 2161337. - 2000. 6Ь. Грановский В.А., Кудрявцев М.Д., Рыскин А.И., Щеулин А.С.

Многозначная топографическая мера угла. // Патент РФ на изобретение №2006140710-2006.

ЛИТЕРАТУРА

1. Hayes W., Ed. Crystals with fluorite structure. - Oxford: Clarendon Press, 1974.-448 p.

2. Van Doorn C.Z. Colour centers in potassium chloride // Philips Research Reports. Suppl. - 1962. - № 4. - p. 1-89,

3. DenHartogH.W., Tinbergen W., Perdok W.G. Metallicparticles inalkaline earth fluorides // Phys. Stat. Solidi (a). - 1970. - v. 2. - № 2. - p. 347-358

4. Orera V.M., Alkala R. Formation and size evolution of Ca colloids in additively colored CaF2 // Phys. Stat. Solidi (a). - 1976. - v. 38. - № 2. - p. 621-627.

5. Белоус B.M., Мандель B.E., Попов А.Ю., Тюрин А.В. Механизм топографической записи на основе фототермического преобразования центров окраски в аддитивно-окрашенных щелочно-галоидных кристаллах // Опт. и спектр. - 1999. - т. 82. - № 2. - с. 327-332.

6. Carretero L., Madrigal R.F., FimiaA., Blaya S., BelendezA. Study of angular responses of mixed amplitude-phase holographic gratings: shifted Borrmann effect II Opt. Lett. - 2001. - v. 26. - № 11. - p. 786-788.

7. Богуславский М.Г., Элиашберг B.M., Шарова E.E., Федотова Л.И.. Государственный первичный эталон единицы угла - радиана // Измерительная техника. - 1972. - № 7. - с. 9-10.

8. Longer J.M. DX-like centers in solids (metastability, Instability and negative-U) // Rev. of Solid State Sci. - 1990. - v. 4. - № 2&3. - p. 297-317.

9. Toyozawa Y. Electron-induced lattice instability // Highlightes of Condenced Matter Theory. LXXXIX Corso. - Bologna: Soc. Italiana di Fisica, 1985. -p. 798-830.

10.Dmochowski J.E., Jantsch W., Longer J.M. (Mo-O-3) entropy of derealization for centers with large lattice relaxation - Ga, In and Eu donors in CdF2 // Acta Phys. Polonica A. - 1988. - v. 73. - № 2. - p. 179181.

11. Каспаров В.В., Волков А.А., РитусА.И. Фотоиндуцированная динамика примесных центров в кристалле CdF2:Ga // Изв. РАН, сер. физ. - 2003,- т. 67. - № 12. - с. 1763-1765.

12. Каспаров В.В., Волков А.А., Pwnyc А.И. Инфракрасная спектроскопия мелкого уровня в примесном полупроводнике CdF2:In, Ga II Изв. РАН, сер. физ. - 2002. - т. 66. - № 12. - с. 1817-1819

13. Казанский С.А., Рыскин А.И. Статистика электронов в полупроводниковых кристаллах CaF2 с DX центрами // ФТТ. - 2006. -т. 48. - № 9. - с. 1573-1581.

14. Kazanskii S.A., Ryskin A.I., Romanov V.V. Paramagnetic susceptibility of semiconducting CdF2:In crystals: Direct evidence of the negative-i/ nature of the DX-like center // Appl. Phys. Lett. - 1997. - v. 70. - № 10. - p. 12721274.

15. Pare C.H. and Chadi D.J. First-principle study of structural bistablity in Ga- and In-doped CdF2 // Phys. Rev. Lett. -1999. - v. 82. - № 1. - p. 113116.

16. NissilaJ., Saarinen K., Hautojarvi P., SuchockiA., and Longer J.M. Universality of the bond-breaking mechanism in defect bistability: observation of open volume in the deep states of In and Ga in CdF2 // Phys. Rev. Lett. - 1999. - v. 82. - № 16. - p. 3276-3279.

17. SuchockiA., Rauluszkiewicz J., and Longer J.M. Photoinduced metastable lattice dilation of CdF2:In crystals // Appl. Phys. Lett. - 1998. - v. 71. - № 11.-p. 1552-1554.

18. Chadi DJ., Chang K.J. Theory of the atomic and electronic structure of DX centers in GaAs and Al^Ga^As alloys // Phys. Rev. Lett. - 1988. - v. 61. -№7.-p. 873-876.

19. Scheffler M. Chemical binding, stability and metastability of defects in semiconductors // Festkörperprobleme 29. - Braunschweig: Vieweg, 1989. -p. 231-250.

20. Onopko D.E., Ryskin A.l. Donor impurities and DX centers in ionic semiconductor CdF2: Influence of covalency // Phys. Rev. B. - 2000. - v. 61. -№19.-p. 12952-12956.

21. Bill H. Observation of the Jahn-Teller effect with electron paramagnetic resonance. // Dynamical Jahn-Teller Effect in Localized Systems / Yu.E. Perlin and M. Wagner, editors. - Amsterdam, Oxford, New York, Tokyo: North-Holland, 1984. - p. 709-817.

22. Kazanskii S.A., Rumyantsev D.S., Ryskin A.I. Ionized donor pairs and microwave and far-infrared absorption in semiconducting CdF2 // Phys. Rev. B. - 2002.-v. 65.- 165214.

23. Vander Lugt A. Signal detection by complex spatial filtering I I IEEE Trans. Inf. Theory. -1964. - IT-10. - p. 139-145.

Формат 60x84 1/16. Бумага офсетная. Тираж 100 экз. Заказ № 608.

Отпечатано в редакционно-издательском центре ГУАП 190000, г. Санкт-Петербург, ул. Б. Морская, 67.

Введение.

Глава 1. Аддитивное окрашивание кристаллов фторидов кальция и кадмия.

1.1. Введение.

1.2. Методы аддитивного окрашивания.

1.3. Процессы на поверхности окрашиваемых кристаллов.

1.4. Процессы в объеме окрашиваемых кристаллов.

1.5. Обесцвечивание аддитивно окрашенных кристллов.

Глава 2. Центры окраски и процессы их преобразования в кристаллах фторида кальция.

2.1. Простые центры окраски.

2.2. Высоко-агрегированные центры окраски.

2.3. Фототермохимические преобразования, приводящие к образованию и разрушению высоко-агрегированных центров окраски в кристаллах CaF2 и

CaF2:Na.

Глава 3. Голографнческие среды на основе аддитивно окрашенных кристаллов фторида кальция.

3.1. Механизмы записи и стирания голограмм.

3.2. Свойства голограмм.

3.3. Запись голограмм на коллоидных центрах излучением видимого диапазона спектра.

Глава 4. Новый оптический элемент - голографическая призма.

4.1. Голографическая призма — многозначная мера плоского угла.

4.2. Голографическая призма — экспериментальная реализация.

Глава 5. Электронная структура бистабильных центров в кристаллах фторида кадмия.

5.1. Введение.

5.2. Фоторазрушение глубоких центров.

5.3. Терморазрушение мелких центров.

5.4. DX-центры и донорные примеси во фториде кадмия.

Глава 6. Голографические среды на основе кристаллов фторида кадмия с бистабильными центрами.

6.1. Введение.

6.2. Механизм записи голограмм в кристаллах CdF2 с бистабильными центрами.

6.3. Температурная зависимость дифракционной эффективности и времени жизни голограмм.

6.4. Разрешающая способность голограмм.

Глава 7. Использование голографических фильтров пространственных частот на основе кристаллов фторида кадмия с бистабильными примесными центрами в оптических корреляторах.

7.1. Введение.

7.2. Оптическая пространственная фильтрация образов.

7.3. Сравнение схем корреляторов Вандер Люгта и совместного преобразования Фурье.

7.4. Коррелятор Вандер Люгта на основе кристалла CdF2:In.

7.5. Коррелятор совместного преобразования Фурье на основе кристалла

CdF2:Ga.

Глава 8. Использование кристаллов фторида кадмия с бистабильными примесными центрами в задачах коррекции искажений волновых фронтов и изображений.

8.1. Принципы оптической коррекции искажений волнового фронта.

8.2. Дннамнческий голографический корректор изображений на основе кристалла CdF2:Ga,Y.

8.2.1. Образец и схема эксперимента.

8.2.2. Экспериментальные результаты и их обсуждение.

8.3. Динамический голографический корректор волнового фронта на основе кристалла CdF2".In.

8.3.1. Образец и схема эксперимента.

8.3.2. Компенсация модельных фазовых искажений.

Один из творцов современной голографии, Ю.Н.Денисюк, говорил, что проблема голографии - это проблема голографических материалов. Он имел в виду, что сдерживающим моментом в широком применении методов голографии для решения конкретных научно-технических задач и создания оптических приборов является дефицит голографических материалов, которые могли бы обеспечить эффективную реализацию этих могущественных методов. Разработка материалов, ориентированных на создание определенных голографических элементов и устройств, является актуальной задачей оптического материаловедения.

Целью настоящей работы является разработка и исследование новых классов голографических материалов на основе двух кристаллов со структурой флюорита -фторида кальция (СаРг) «чистого» (не легированного)1 и содержащем примеси щелочных металлов (Li, Na) и фторида кадмия (CdF2) с примесями Ga и In.

Запись стабильных (СаР2) и динамических (CdF2) голограмм в этих кристаллах становится возможной в результате формирования в них фотохромных центров окраски.

Для достижения этой цели в работе решались следующие задачи:

1. развитие лабораторной технологии получения фотохромных кристаллов CaF2 и CdF2;

2. изучение структуры и процессов преобразования центров окраски;

3. исследование механизмов фотохромии и записи голограмм;

4. определение голографических характеристик материалов на основе кристаллов CaF2 и CdF2;

5. установление областей их возможного использования;

6. создание конкретных голографических элементов.

К семейству кристаллов со структурой флюорита принадлежит обширная группа фторидных, хлоридных, оксидных и гидридных соединений с общей формулой RX2 iX~ F, R = Са, Sr, Ва, Cd, РЪ, Hg; CI, R = Sr, Ва; Х= О, R = Се, Th, U; Х=Н, R = Се), кристаллизующихся с решеткой, идентичной решетке широко распространенного в природе минерала флюорита - фторида кальция.

1 По данным масс-спектрометрического анализа содержание следовых примесей в наиболее чистых кристаллах CaF2, использованных в настоящей работе, было на уровне

1014 -г 1015) см"3.

Структура флюорита (пространственная группа Osh (Fm3m)') может быть представлена в виде последовательности фторных кубов, половина центральных позиций которых занята катионами. Характерной особенностью этой структуры является сравнительная жесткость катионной и высокая лабильность анионной подрешетки. Этой лабильности благоприятствует огромное количество пустот в катионной подрешетке (междоузлий).

Кристаллы со структурой флюорита - это широкозонные диэлектрики, прозрачные в широкой спектральной области, включающей видимую и значительную часть ультрафиолетовой (УФ) и инфракрасной (ИК) областей спектра. Фториды кальция и бария являются одними из основных оптических материалов, они широко используются в оптической технике. Повышенный интерес к ним в последнее время связан с их применением в качестве материалов фотолитографии, используемых, совместно с эксимерными лазерами, в производстве полупроводниковых чипов.

Поскольку структура флюорита характеризуется преимущественно ионным характером химической связи, внедрение гетеровалентных примесей сопровождается образованием в процессе роста кристаллов собственных дефектов, компенсирующих дополнительный заряд, вносимый остовом примеси. Эти дефекты образуются в анионной (фторной) подрешетке. Для одновалентных примесей (Li, Na) такими дефектами являются анионные вакансии, Vy , в то время как для трехвалентных примесей (Ga, In) это междоузельные ионы фтора, F".

Вследствие ионного механизма компенсации заряда легирующих примесей в рассматриваемых кристаллах, легирование последних, само по себе, не приводит к образованию центров окраски, имеющих переходы в оптической области спектра, если только примесь не принадлежит к числу переходных металлов, обладающих внутрицентровыми переходами; рассматриваемые в работе примеси таковыми не являются. Создание центров окраски требует дополнительной — после выращивания кристаллов - процедуры, их прокалки в восстановительной атмосфере паров металла-катиона или в водороде. В ходе этой процедуры, именуемой аддитивным окрашиванием, восстановитель реагирует с решёточным фтором у поверхности кристалла. В ходе этой реакции возникают анионные вакансии и электроны, которые диффундируют вглубь кристалла.

Два класса голографических сред, рассматриваемых в настоящей работе, различаются, прежде всего, по типу и механизму формирования в них центров окраски.

В кристаллах CaF2 диффундирующие в кристалл анионная вакансия и электрон могут рекомбинировать с образованием простейших F-центров окраски, которые в процессе окрашивания могут преобразовываться в более сложные центры, включающие несколько вакансий и электронов. Одновалентные примеси модифицируют это процесс, поскольку в легированных кристаллах возможно образование, так называемых, возмущенных центров окраски, в состав которых входит ион примеси. Окрашиваются как чистые, так и легированные кристаллы CaF2, однако, результат этой процедуры зависит от концентрации примеси.

В кристаллах CdF2 F-центры не образуются, поэтому нелегированные кристаллы CdF2 не окрашиваются. В процессе окрашивания кристаллов, содержащих трехвалентные (донорные) примеси, диффундирующие в объем анионные вакансии рекомбинируют с междоузельными ионами К, а свободные электроны, локализуясь на примесях, образуют центры окраски.

С учетом специфики каждого из кристаллов-матриц, в работе была усовершенствована аппаратура для проведения аддитивного окрашивания, изучены механизмы этой процедуры и проведена ее оптимизация, обеспечивающая однородное окрашивание образцов, размеры которых ограничены только габаритами контейнера (диаметр 18 мм, длина 35 мм).

Два рассматриваемых класса сред, различаются и по механизму фотохромии, характерному для каждого из них.

Фотохромия легированных кристаллов фторида кальция связана, прежде всего, с ионным движением. Под действием света и тепла происходит перемещение по кристаллу анионных вакансий, отщепившихся от ионизованных центров окраски (или - если это F-центры - образующихся при их ионизации). Этот процесс приводит, в конечном счете, к формированию центров окраски с другим составом и структурой, нежели до освещения кристалла, и сопутствующему изменению его оптических свойств. Следует заметить, что примеси лития и натрия сравнительно слабо влияют на электронную структуру и оптические свойства центров окраски во фториде кальция, но определяют их номенклатуру. В работе изучены фототермохимические процессы преобразования центров окраски в чистых и легированных кристаллах фторида кальция, при этом значительное внимание уделено процессам, приводящим к образованию высоко-агрегированных центров окраски с большим числом анионных вакансий (более четырех вплоть до огромного их числа). Эти центры играют определяющую роль в формировании голографических решеток во фториде кальция.

Как отмечено выше, превращение центров окраски, лежащее в основе фотохромии фторида кальция, связано с движением анионных вакансий. При достаточно высокой концентрации центров окраски их фотоионизация, в результате которой образуются вакансии, сопровождается обратным процессом — рекомбинацией электронов с ионизованным центром, что ограничивает диффузию вакансий. Эта рекомбинация затрудняется, если условия процесса фотопревращения (длина волны излучения и температура образца) обеспечивают образование высоко-агрегированных центров окраски. Формирование таких центров, в которых сконцентрировано значительное число присутствующих в кристалле анионных вакансий (с электронами), приводит к образованию обширных областей, практически свободных от центров окраски. Это обстоятельство облегчает диффузию вакансий. Как показано в настоящей работе, при записи голограмм эта диффузия может иметь следствием не только изменение типа центров окраски, но и различие концентрации в узлах и пучностях интерференционной решетки одних и тех же (высоко-агрегированных) центров, устойчивых при температуре записи. Это различие определяет изменение оптических постоянных в узлах и пучностях, т.е. дифракционную эффективность такой голограммы. В спектральной области, захватываемой поглощением высоко-агрегированных центров, голограммы имеют амплитудно-фазовый характер; соотношение обеих компонент зависит от интенсивности окраски.

Важнейшим свойством голограмм, записанных в кристаллах фторида кальция, является их стабильность, определяемая устойчивостью высоко-агрегированных центров к температуре. Свойства флюорита как матрицы, обеспечивают устойчивость голограмм по отношению не только к температуре, но и к сдвиговым деформациям, влажности, химическим воздействиям. Кристаллы флюорита отличаются высокой лучевой и радиационной стойкостью. Перечисленные свойства голограмм делают их особо перспективными для применений метрологического характера. Одно из таких применений, связанное с измерением углов предложено в данной работе.

Фотохромия кристаллов CdF2:Ga и CdF2:In связана преимущественно с электронным движением. Аддитивное окрашивание легированных трехвалентными примесями кристаллов фторида кадмия переводит их в полупроводниковое состояние. При проведении этой процедуры вводимые в кристалл электроны локализуются в зоне проводимости или на центрированных на примесях водородоподобных орбиталях. С фотоионизацией донорных центров - переходом электрона с водородоподобного уровня в зону проводимости - связана интенсивная ИК полоса поглощения, форма которой описывается водородоподобной моделью.

Две из примесей 3-го столбца, индий и галлий, проявляют в полупроводниковых кристаллах CdF2 свойство бистабильности — они образуют два состояния, основное и возбужденное, причем последнее (водородоподобное) состояние, будучи отделено от основного потенциальным барьером, является метастабильным. В спектре поглощения кристаллов CdF2:Ga, CdF2:In, наряду с ИК полосой, присутствует полоса в ультрафиолетовой и видимой (УФ-ВИД) области спектра; эта полоса соответствует процессу фотоионизации бистабильного центра, находящегося в основном состоянии.

Освещение в УФ-ВИД полосе приводит к фотоионизации основного состояния примеси. Фотоиндуцированный электрон перемещается по зоне проводимости или по зоне примесных состояний и захватывается ионизованной примесью, которая при этом переходит в метастабильное состояние2'3. Таким образом, во фториде кадмия изменение оптических свойств при освещении кристалла (его фотохромия) обусловлена изменением состояния одной и той же примеси.

Ввиду электрон-фононного взаимодействия изменение электронного состояния примеси сопровождается ионным движением, но оно носит локальный характер и ограничено ближайшими к примеси ионами.

Фотохромия легированных галлием и индием кристаллов CdF2 была использована нами для записи в них обратимых фазовых голограмм в области спектральной щели между двумя указанными полосами. Ввиду метастабильного характера возбужденного состояния бистабильного центра, голограммы имеют динамический характер. В работе исследованы характеристики кристаллов CdF2:Ga и CdF2:In как материалов голографии в реальном масштабе времени. Они могут быть использованы для отслеживания оптических процессов, протекающих в широком диапазоне частот от сколь угодно низких до 1О МГц или более с использованием температуры в качестве параметра, управляющего временем распада голограммы. Динамические топографические фильтры пространственных частот на основе этих кристаллов могут быть использованы в оптических корреляторах.

2 Распад голограммы в этих - динамических - средах также связан с перемещением носителя по зоне проводимости или по зоне примесных состояний

3 Для кристалла CdF2 константа взаимодействия электронов проводимости с продольными оптическими фононами сравнительно велика и равна а ~ 3.3, из чего следует, что подвижными (и связанными на донорных уровнях) носителями заряда в этом кристалле являются поляроны

Фотохромные кристаллы CdF2:Ga и CdF2:In могут найти применение в устройствах динамической коррекции качества оптического изображения и лазерного излучения

В ходе разработки голографических сред на основе этих кристаллов мы пришли к заключению о том, что сложившиеся к началу 90-тых годов представления об электронной структуре и строении бистабильных центров во фториде кадмия нуждаются в коренном пересмотре. Экспериментальные исследования, проведенные в настоящей работе, показали, что эти центры характеризуются отрицательной корреляционной энергией (negative- U центры) и идентичны, так называемым, DX-центрам в полупроводниковых соединениях III-V и II-VI. Образование таких центров в кристалле с преимущественно ионным характером химической связи представляет нетривиальный факт.

В работе проведено всестороннее исследование голографических сред, на основе кристаллов фторидов кальция и кадмия, определены их характеристики: области и величина чувствительности, характер образующихся дифракционных решеток, их профиль, дифракционная эффективность, пространственное разрешение и т.д.

Предложены новые статические и динамические голографические элементы, основанные на разработанных средах.

Диссертация состоит из Введения, восьми глав и Заключения.

Заключение

Результатом настоящего исследования является разработка двух новых классов кристаллических фотохромных материалов, которые могут использоваться как объемные статические и динамические голографические среды. Оба кристалла-матрицы этих сред -фторид кальция и фторид кадмия — принадлежат к одному структурному семейству кристаллов со структурой флюорита. Это обстоятельство имеет важное технологическое значение, поскольку исследованные кристаллы, нефотохромные после выращивания, переводятся в фотохромное состояние путем одной и той же процедуры - аддитивного окрашивания. Этой процедуре в работе уделено значительное внимание. Модифицирована аппаратура и техника ее проведения, что обеспечило эффективное окрашивание образцов большого размера. В работе детально изучены физические процессы, лежащие в основе фотохромии исследованных материалов, изучены механизмы записи и стирания/распада голограмм, определены параметры голографических сред на основе этих материалов, определены области их рационального использования.

Топографическую среду на основе аддитивно окрашенных кристаллов фторида кальция целесообразно использовать, прежде всего, в интересах метрологии. Система определенным образом записанных наложенных голограмм в этом кристалле может быть применена в качестве меры плоского угла. Уникальные массогабаритные характеристики этой меры позволяют создавать на ее основе высокоточные, мобильные устройства для поверки и калибровки угломерных и углозадающих приборов. Высокая механическая, лучевая и радиационная прочность самой матрицы - флюорита, его нсгигроскопичность и устойчивость по отношению к химическим воздействиям, развитая технология выращивания высококачественных кристаллов благоприятствуют указанному (метрологическому) использованию разработанной голографической среды.

Ближайшим аналогом этой среды являются аддитивно окрашенные кристаллы щелочно-галоидных соединений (КС1, КВг), однако, они гигроскопичны, и их эксплуатация, вообще говоря, требует лабораторных условий.

Рассматривая аналоги разработанной среды, нальзя не упомянуть о средах, которые, хотя и не являются кристаллическими, но по своим свойствам и способу записи в них голограмм достаточно близки к фториду кальция с коллоидными центрами. Таковыми являются фототерморефрактивные (ФТР) стекла [186-192]. В этих стеклах в облученных УФ излучением областях при последующем нагревании вследствии фото-термоиндуцированной кристаллизации стекла изменяется показатель преломления.

Фотохимия указанного процесса заключается в фотоионизации входящих в состав стекла

3+ + донорных центров (Се ) и захвате образующихся электроно на акцепторы (Ag ). Образующиеся нейтральные атомы серебра агрегируют (при последующем прогреве) в коллоидные частицы, служащие зародышами для образования микрокристаллов NaF. ФТР стекла являются весьма перспективным материалом для записи объемных голограмм, эти фазовые голограммы характеризуются высокой однородностью, хорошей светочувствительностью, устойчивостью по отношению к разнообразным внешним воздействиям и т.д. Однако определяемое размерами микрокристаллитов рассеяние несколько ограничивает их использование в видимой области спектра, во всяком случае, в значительной толщине.

Голографические среды на основе аддитивно окрашенных кристаллов фторида кадмия, легированных галлием или индием, могут применяться в качестве сред голографии в реальном времени. Примеры таких применений приведены в настоящей работе. В отличие от большинства фоторефрактивных кристаллов, в данных средах имеет место спонтанный распад голограмм, они не требуют принудительно оптического стирания ранее записанной голограммы и, по самому принципу действия, могут рассматриваться как «идеальные» динамические среды. Немаловажное значение имеет и то обстоятельство, что они обеспечивают равномерное воспроизведение спектра пространственных частот, в то время как для фоторефрактивных кристаллов характерен провал в низкочастотной области пространственного спектра, поскольку разделение зарядов, лежащее в основе их действия, малоэффективно на больших расстояниях. Как правило, рекордные характеристики фоторефрактивных кристаллов достигаются при одновременном со световым воздействием приложением большого электрического поля, что ведет к постепенному разрушению образца. В то же время кристаллы фторида кадмия с бистабильными центрами выдерживают неограниченное число актов записи/считывания.

Кубическая симметрия кристаллов со структурой флюорита представляет дополнительное преимущество, поскольку она создает условия для использования свойства поляризации при одновременной записи и считывании голограммы, что особо существенно при высокочастотном режиме работы динамической среды.

В принципе, кристаллы фторида кадмия с бистабильными центрами могут использоваться — с учетом их характеристик - для решения многих задач, нуждающихся в применении динамических голографических элементов. В работе рассматриваются две таких задачи - коррекция качества волновых фронтов и изображений и оптическая корреляция.

По работе могут быть сделаны следующие выводы:

1. при аддитивном окрашивании кристаллов в установке «тепловая труба» использование двухкомпонентной навески из летучего буферного (Li) и активного (Са) металлов позволяет производить как однородное, так и градиентное окрашивание кристаллов CaF2 с размерами, ограниченными только габаритами используемого контейнера (диаметр 18 мм, длина 35 мм); легированные кристаллы CdF2 окрашиваются однородно;

2. реакция преобразования простых в коллоидные центры окраски, протекающая при УФ освещении кристаллов CaF2 и CaF2:Na(Li) при Т= 200 °С, обеспечивает запись голограмм с практически неограниченным временем хранения, дифракционной эффективностью до 15 % и пространственной частотой до 5-10 лин/мм;

3. диффузионно-дрейфовый механизм записи голограмм обуславливает их специфические свойства, к числу которых относятся высокая нелинейность, степень которой зависит от интенсивности окраски кристаллов и от экспозиции, и практическая невозможность переэкспонировать голограмму;

4. на основе системы наложенных голограмм, записанной в кристаллах CaF2 или CaF2'.Na, разработана многозначная мера плоского угла - голографическая призма, на основе которой могут быть созданы мобильные высокоточные устройства для проведения угловых измерений;

5. градиентно окрашенные кристаллы CaF2 могут быть использованы в качестве аподизирующих диафрагм для лазерных систем с плотностью энергии нано- и пикосекундных импульсов до 700 МВт/см2;

6. характер фото- и термоиндуцированных преобразований состояния бистабильных центров в кристаллах CdF2:Ga и CdF2:In показывает идентичность этих центров DX-центрам в полупроводниковых соединениях III-V и II-VI; специфика галлия и индия, отличающая их от других донорных примесей во фториде кадмия, обусловлена структурой их валентных оболочек, допускающих трех- и одновалентное состояние этих ионов;

7. на основе кристаллов CdF2:Ga и CdF2:In созданы среды динамической голографии, обеспечивающие возможность записи динамических голограмм с временами распада от сколь угодно больших до 100 не при использовании температуры в качестве параметра, управляющего временем распада; в этом временном диапазоне среды обеспечивают дифракционную эффективность до 45 % при экспозиции ~ 0,5 Дж/см2 и равномерную передачу пространственных частот в полосе до 5-103 лин/мм;

8. динамические голографические фильтры пространственных частот на основе кристаллов CdF2 с бистабильными центрами являются эффективными фоточувствительными элементами для коррелятора Вандер Люгта и коррелятора совместного преобразования Фурье;

9. на основе кристаллов CdF2 с бистабильными центрами продемонстрирована возможность высокочастотной, вплоть до мегагерц, коррекции волновых фронтов и изображений.

Автор выражает глубокую благодарность заведующему лабораторией спектроскопии кристаллов Центра информационных оптических технологий ИТМО А.И. Рыскину за постоянное внимание и обсуждение результатов работы, сотрудникам лаборатории А.Е. Ангерваксу, А.К. Купчикову, С.А. Казанскому, М.А. Петровой, Т.С. Семеновой, Л.Ф. Корякиной за участие в проведении экспериментов и полезные советы, Ю.И. Терехину за оптическую обработку многочисленных образцов, Д.И. Клименченко и другим сотрудникам технологической группы лаборатории, сотрудникам Института кристаллографии РАН И.И. Бучинской и П.П. Федорову за выращивание кристаллов, сотрудникам Института лазерной физики С.А. Димакову и С.И. Климентьеву за проведение совместных экспериментов по коррекции волновых фронтов и изображений, сотрудникам ЦНИИ «Электроприбор» М.Д. Кудрявцеву и В.А. Грановскому, сотрудникам ИТМО А.В. Вениаминову и Ю.Л. Корзинину за участие в разработке голографической призмы, сотруднику БГТУ «Военмех» В.К. Соколову и аспиранту И.Ю. Федорову за совместную работу по созданию коррелятора СФП.

1. Crystals with the Fluorite Structure / Ed. By W. Hayes. - Oxford: Clarendon Press, 1974. - p. 448.

2. Van Doom C.Z. Colour centers in potassium chloride // Philips Research Reports. Suppl. -1962.-№4.-p. 1-89.

3. Or era V.M., Alkala R. Formation and size evolution of Ca colloids in additively colored CaF2 // Phys. Stat. Solidi (a). 1976. - v. 38. - № 2. - p. 621-627.

4. Щеулин А С., Семенова T.C., Корякина Л.Ф., Петрова M.А., Купчиков А.К, Рыскин А.И. Аддитивное окрашивание кристаллов фторидов кальция и кадмия. Опт. И спектр. — 2007. -т. 103. -№4.-с. 673-678.

5. Lukishova S.G., Pashinin P.P., Batygov S.Kh, Arkhangelskaya V.A., Poletimov A.E., Shcheulin A.S., Terentiev B.M. High-power laser beam shaping using apodized apertures // Laser and Particle Beams. 1990. - v. 8. - № 1-2. - p. 349-360.

6. Батыгов C.X., Архангельская B.A., Лукишова С.Г., Полетимов А.Е., Щеулин А.С. Способ получения амплитудных фильтров // Авт. Свид. СССР № 1647044. — 1988.

7. Weller P.F. Electrical and optical properties of rare earth doped cadmium fluoride single crystals//Inorg. Chem. 1965. — v. 4.-№ ll.-p. 1545-1551.

8. Weller P.F. Semiconductivity in Cdi.xCaxF2:In3+ single crystals // Inorg. Chem. 1966. - v. 5. - № 5. - p. 739-743.

9. Tan Y.T., Kramp D. Ionic conductivity and association in CdF2 // J. Chem. Phys. 1970. - v. 53.-№9.-p. 3691-3697.

10. Щеулин А. С., Закиров P.Я., Серов Т.В., Ангервакс А.Е., Рыскин А.И., Аддитивное окрашивание кристаллов фторида кадмия // Оптический журнал. 2006. — т. 73. - № 11. — с. 3-7.

11. Феофилов П.П. Поляризованная люминесценция атомов, молекул и кристаллов. М.: Государственное издательство физико-математической литературы, 1959. — 288 с.

12. Arends J. Color Centers in Additively Colored CaF2 and BaF2 // Physica Stat. Solidi. 1964. -v. 7. -№ 3. - p. 805-815.

13. Архангельская В.А., Ерофеичев В.Г., Киселева M.H. Автолокализованные дырочные центры в кристаллах типа флюорита, активированных редкими землями // ФТТ. 1969. -т. 11.-№ 7.-с. 2008-2010.

14. Архангельская В.А., Киселева М.Н. Оптический дихроизм полос поглощения и структура некоторых дырочных центров в кристаллах M?F2-RE // ФТТ. 1968. — т. 10. - № 11.-с. 3239-3242.

15. Лисицын В.М., Штанъко В.Ф. /^-центры в CaF2-NaF // Опт. И спектр. — 1977. т. 42. — №4.-с. 760-761.

16. Tijero J.M.G., Jaque F. Thermal and optical properties of Fa and (F^ )a centers in Na-doped CaF2 crystals // Phys. Rev. B. 1990. - v. 41. - № 6. - p. 3832-3836.

17. Karras H., Ullman P. Absorptions untersuchungen zur Natur von Faberzenter in Erdalkalifluoriden // Jenaer Jahrbuch. Jena: VEB Gustav Fisher Verlag, 1969/70. - p. 11-29.

18. Beaumont J.H., Harmer A.L., Hayes W. An investigation of <100> and <110> oriented F2 centers in CaF2 and SrF2 // J. Phys. C: Solid St. Phys. 1972. - v. 5. - № 12. - p. 1475-1488.

19. Collins W.C. The Reenter in CaF2 // Phys. Stat. Sol. (b). 1973. - v. 56. - № 2. - p. 291298.

20. Архангельская В.А., Щеулин А. С. Структура и спектроскопические свойства возмущенных М-центров в кристаллах типа флюорита со щелочными металлами // Опт. И спектр. 1984. - т. 57. - № 5. - с. 847-852.

21. Архангельская В.А., Щеулин А. С. Механизм термического разрушения Мд-центров окраски в кристаллах типа флюорита // Опт. И спектр. 1981. - т. 50. - № 6. - с. 11421146.

22. Архангельская В.А., Щеулин А.С. Исследование структуры центров окраски в кристаллах SrF2-Na методом оптически наведенного дихроизма // Опт. И спектр. 1991. — т. 70.-№6.-с. 1242-1247.

23. Alkala R., Orera V.M., Beamonte J. A new type of ^-center in additively colored CaF2 // Phys. Stat. Sol.(b). 1978. - v. 85. - № 1. - p. 283-290.

24. Раух P. Фотолюминесценция центров окраски в кристаллах щелочноземельных фторидов // Изв. АН СССР. Сер. Физ. 1976. - т. 37. - с. 595-598.

25. Beaumont J.H., Harmer A.L., Hayes W., Spray A.R.L. Zero-phonon lines in CaF2 and SrF2 // J. Phys. C: Solid St. Phys. 1972. - v. 5. - № 12. - p. 1489-1500.

26. Rauch R., Senffl. Spectroscopic investigations of a new type of colour centers in additively coloured pure alkali earth fluoride crystals // Phys. Stat. Sol. (a). 1974. - v. 26. - № 2. - p. 537-545.

27. Щеулин А.С. Фото и термопревращения центров окраски в кристаллах со структурой флюорита, активированных щелочными примесями: Дис. канд. Физ.-мат. Наук. — СПб., 1999.-117 с.

28. Mie G. Beitrage zur optik triiber medien, spezielle kolloidaler metallosungen // Ann. Phys. (Leipzig). 1908. - v. 25. - p. 377-445.

29. Scott A.B., Smith W.A., Thomson M.A. Alkali halides colored by colloidal metal // J. Phys. Chem. 1953. V. 57.-№8.-p. 757-761.

30. Seitz F. Color centers in alkali halide crystals. II // Rev. Mod. Phys. 1954. - v. 26. - № 1. -p. 7-94.

31. Doyle W. T. Coagulation, optical absorption, and photoconductivity of colloid centers in alkali halides // Proc. Phys. Soc. 1960. V. - 75. - № 5. - p. 649-663.

32. Sastry P. V. On the colloid evolution in alkali halide crystals: A Proposed tentative mechanism I I J. Phys. Soc. Japan. 1969. - v. 26. - № 1. - p. 73-81.

33. Theisen F„ Scott A.B. Rate of Coagulation of F-Centers in KC1 // J. Chem. Phys. 1952. - v. 20.-№2.-p. 529.

34. Den Iiartog II. W. Tinbergen W., Perdok W. G. Metallic particles in alkaline earth fluorides // Phys. Stat. Solidi (a). 1970. - v. 2. - № 2. - p. 347-358.

35. Orera V.M., Alkala R. Optical properties of cation colloidal particles in CaF2 and SrF2 // Phys. Stat. Solidi (a). 1977. - v. 44. - № 2. - p. 717-723.

36. Orera V.M., Alkala R. Photothermal bleaching of Ca colloids in additively colored CaF2 // Solid State Commun. 1978. - v. 27. - № 11. - p. 1109-1112.

37. Королев H.E., Мокиенко И.Ю., Полетгшов A.E., Щеулин А.С. Механизмы фото- и термохимических превращений /'/-центров в аддитивно окрашенных кристаллах со структурой флюорита // Опт. И спектр. 1991. - т. 70. - № 4. - с. 784-789.

38. Королев Н.Е., Мокиенко И.Ю., Полетимов А.Е., Щеулин А.С. Кристаллы со структурой флюорита: синтез, аддитивное окрашивание, фотохимия центров окраски // Опт. И спектр. 1991.-т. 70. -№5.-с. 1030-1034.

39. Кого lev N. Е., Mokienko I.Yu, Poletimov А.Е., Shcheulin A.S. Optical storage material based on doped fluoride crystals // Phys. Stat. sol. (a). 1991. - v. 127. - № 2. -p. 327-333.

40. Мокиенко И.Ю., Полетимов A.E., Щеулин А.С. Оптические запоминающие среды на основе активированных кристаллов типа флюорита // Опт. И спектр. 1991. - т. 71. - № 1. -с. 77-82. )

41. Korolev N.E., Mokienko I.Yu, Poletimov А.Е., Shcheulin A.S. Optical storage material based on doped fluoride crystals // Phys. Stat. sol. (a). 1991. - v. 127. - № 2. - p. 327-333.

42. Щеулин А. С., Рыскин А.И. Новая фотохромная среда для записи оптической информации на основе кристалла флюорита // Опт. И спектр. — 1995. — т. 79. № 1. — с. 101-104.

43. Белоус В.М. и др. Голографический корреляционный анализ и регистрирующие среды / Киев: Институт теоретической физики АН УССР, 1988. 151 с.

44. Мандель В.Е., Нечаева Т.А., Попов А.Ю., Тюрин А.В., Шугайло Ю.Б., Рыжков А.В. Применение объемной стационарной топографической дифракционной решетки для амплитудной модуляции света// Оптический журнал. 1994. - т. 10. - № 10 - с. 19-21.

45. Алексеев-Попов А.В., Дьяченко Н.Г., Мандель В.Е., Тюрин А.В. Особенности записи голограмм в кристаллах КС1 на основе F-Xпреобразования // Письма в ЖТФ. 1979. - т. 5.-№ 12.-с. 709-713.

46. Алексеев-Попов А.В., Дьяченко Н.Г., Мандель В.Е., Тюрин А.В. Дисперия оптических параметров в толстых амплитудно-фазовых голограммах // Опт. И спектр. — 1979. т. 47. -№ 3. - с. 583-587.

47. Владимиров Д.А., Мандель В.Е., Попов А.Ю., Тюрин А.В. Оптимизация записи голограмм на аддитивно окрашенных кристаллах КС1 // Опт. И спектр. 2005.- т. 99. - № 1.С. 147-150.

48. Щеулин А.С., Вениаминов А.В., Корзинин Ю.Л., Ангервакс А.Е., Рыскин А.И. Высокостабильная топографическая среда на основе кристаллов CaF2:Na с коллоиднымицентрами окраски. III. Свойства голограмм // Опт. И спектр. 2007. — т. 103. - № 4. - с. 668-672.

49. Carretero L., Madrigal R.F., FimiaA., Blaya S., Belendez A. Study of angular responses of mixed amplitude-phase holographic gratings: shifted Borrmann effect // Opt. Lett. 2001. - v. 26. -№ 11. -p. 786-788.

50. Veniaminov A. V., Sillescu H. Forced Rayleigh scattering from non-harmonic gratings applied to complex diffusion processes in glass-forming liquids // Chem. Phys. Lett. 1999. - v. 303. -№ 5-6. - p. 499-504.

51. Архангельская B.A., Новиченков А.И., Тибилов С. С., Щеулин А.С. Способ записи и считывания оптической информации в активированном кристалле щелочно-земельного галогенида // Авт. Свид. СССР № 1140621. 1983.

52. Архангельская В.А., Щеулин А.С. Реверсивный фотохромный материал и способ его получения // Авт. Свид. СССР, № 1626953. 1986.

53. Архангельская В.А., Щеулин А.С. Реверсивный фотохромный материал и способ его получения // Авт. Свид. СССР, № 1626953. 1986.

54. Богуславский М.Г., Элиашберг В.М., Шарова Е.Е., Федотова Л.И. Государственный первичный эталон единицы угла радиана // Измерительная техника. - 1972. - № 7. - с. 910.

55. Kingsley J.D., Prener J.S. Free charge carrier effects in cadmium fluoride // Phys. Rev. Lett. 1962.-v. 8.-№8.-p. 315-316.

56. Prener J.S., Kingsley J.D. Mechanism of the conversion of CdF2 from an insulator to a semiconductor // J. Chem. Phys. 1963. - v. 38. - № 3. - p. 667-671.

57. Trautweiler F., Moser F., Khosla R.P. Optical and electrical properties of CdF2:In and CdF2:Eu // J. Phys. Chem. Solids 1968.-v. 29. -№ 10. - p. 1869-1875.

58. Lee Т.Н., Moser F. Optical properties and donor states in semiconducting CdF2 // Phys. Rev. В. 1971.-v. 3. -№ 2. - p. 347-354

59. Kunze /., Ulrici W. Electrical and optical studies of semiconducting CdF2:In crystals // Phys. Stat. Solidi (b). 1973. - v. 55. -№ 2. - p. 567-578.

60. Langer J.M. Cadmium fluoride from physics to applications // Postepy Fiziki. - 1980. - v. 31. -№ 5. - p. 435-450.

61. Nelson R.J. Long-lifetime photoconductivity effect in и-type GaAlAs // Appl. Phys. Lett. -1977.-v. 31. -№ 5. p. 351-353.

62. Lang D. V., Logan R. Large-lattice-relaxation model for persistent photoconductivity in compound semiconductors // Phys. Rev. Lett. 1977. - v. 39. - № 10. - p. 635-639.

63. Lang D. V., Logan R., Jaros M. Trapping characteristics and a donor-complex (DX) model for the persistent-photoconductivity trapping center in Te-doped AUGai^As // Phys. Rev. B. — 1979. -v. 19. — № 2. — p. 1015-1030.

64. D. V. Lang. Deep centers in semiconductors / Ed. By S.T. Pantelides. NY: Gordon and Breach, 1986.-p. 489-539.

65. Mooney P.M., Deep donor levels (DX centers) in III-V semiconductors, J. Appl. Phys. -1990. v. 67. - № 3. - p. R1-R26.

66. Chadi D.J., Chang K. J. Theory of the atomic and electronic structure of DX centers in GaAs and AUGai-jAs alloys // Phys. Rev. Lett. 1988. - v. 61. - № 7. - p. 873-876.

67. Chadi D.J., Chang K.J. Energetics of DX-center formation in GaAs and AlxGai.xAs alloys // Phys. Rev. B. 1989. - v. 39. - № 14. - p. 10063-10074.

68. Scheffler M. Chemical binding, stability and metastability of defects in semiconductors // Festkorperprobleme 29. Braunschweig: Vieweg, 1989. - p. 231-250.

69. Dabrowski J., Scheffler M. Defect metastability in III-V compounds // Mater. Sci. Forum. — 1992. v. 83-87. - p. 735-750.

70. Онопко Д.Е., Рыскин A.M. Химическая связь и структура метастабильных примесных центров в кристаллах полупроводников // Журн. Структ. Химии. 2000. - т. 41. - № 4. - с. 813-838.

71. Баграев Н.Т., Юсупов А. Метастабильные глубокие центры в монокристаллах Sii.xGex // ФТП. 1994. - т. 28. - № 2. - с. 198-207.

72. Баграев Н.Т., Лебедев A.A., Mupcaamoe P.M., Половцев И.С., Юсупов А. Оптически индуцированная самокомпенсация халькогенов в кремнии // ФТП. 1994. - т. 28. - с. 213220.

73. Langer J.M. DX-like centers in solids (metastability, bistability and negative-?/) // Rev. of Solid State Sci. 1990,- v. 4. - № 2&3. - p. 297-317.

74. Dmochowski J., Jantsch W., Dobosz D., Langer J.M. Gallium — a second bistable impurity center in CdF2 // Acta Phys. Polonica A. 1988. - v. 73. - № 2. - p. 247-249

75. Toyozawa Y. Symmetry breaking excitonic instabilities in deformable lattice // Physica B+C. Europhysics Journal. 1983. - v. 117+118B. - part I. - p.23-29.

76. Toyozawa Y. Electron-induced lattice instability // Highlightes of Condenced Matter Theory. LXXXIX Corso. Bologna: Soc. Italiana di Fisica, 1985. - p. 798-830.

77. Langer J.M. Large defect-lattice relaxation phenomena in solids // Lecture Notes in Physics.- 1980. v. 122.-p. 123-149.

78. Orlowski B.A., Langer J.M. Band structure of CdF2 from photoemission measurements // Acta Phys. Polonica A. 1983. -v.63. -№ l.-p. 107-110.

79. Dmochowski J., Kosaki I., Langer J.M. Shallow donors in CdF2 crystals and the semiconductor-isolator transition in mixed CdixMexF2 fluorites // Rad. Effects. 1983. — v. 72. -№ l.-p. 139-144.

80. Ciepielewski P., Langer J.M. Resonance Raman scattering in CdF2:In Crystals 11 Acta Phys. Polonica A. 1985,-v. 67.-№ l.-p. 89-92.

81. Langer J.M., Dmochowski J.M., Langer J.M., KalinskiZ., Jantsch W. CdF2:In A critical positive test of the Toyozawa model of impurity self-trapping I I Phys. Rev. Lett. - 1986. - v. 56.- № 16.-p. 1735-1737

82. Dmochowski J., Langer J. M., Dobosz D. Shallow donors in CdF2 a test of the Toyozawa model of the impurity self-trapping // Acta Phys. Polonica A. - 1987. - v. 71. - № 3. - p. 349351.

83. Федоров П.И., Мохосоев М.В., Алексеев Ф.П. Химия галлия, индия и таллия. -Новосибирск: Наука, 1977. 222 с.

84. Козин Л. Ф., Егорова А.Г. Кинетика и механизм электродинамических реакций // Труды Института органического катализа и электрохимии. -1980. 120 с.

85. Ichikawa К., Warren W. W., Jr. Nuclear magnetic resonance in molten 1п-1п1з mixtures 11 Phys. Rev. B. 1979. - v. 20. - № 3. - p. 900-917

86. Warren W. W., Jr. Intervalence excitations of a mixed-valence salt: NMR and optical absorption in molten InCl2 // Chem. Phys. Lett. 1983. - v. 96. - № 4. - p. 505-508.

87. Physics of color centers / Ed. By W. Beal Fowler. — NY & London: Academic Press, 1968. — 655 p.

88. Langer J.M., Pearson G.L. Near infrared properties of CdF2:ScF3 // Solid State Commun. -1973.-v. 13.-№7.-p. 767-770.

89. Langer J.M., Langer Т., Pearson G.L., Krukowska-Fulde В., Piekara U. Shallow donor states in semiconducting CdF2 // Phys. Stat. Solidi (b). 1974. - v. 66. - № 2. - p. 537-545.

90. А.С.Щеулин, А.К.Купчиков, А.И.Рыскин. Термо- и фотостимулированная деполяризация в самокомпенсированных кристаллах CdF2:Ga и CdF2:In // ФТТ. 1999. - т. 41.-№9. с. 1575-1581.

91. Kazanskii S.A., RyskinA.I., Romanov V.V. Paramagnetic susceptibility of semiconducting CdF2:In crystals: Direct evidence of the negative-£/ nature of the DX-like center // Appl. Phys. Lett. 1997. - v. 70. - № 10. - p. 1272-1274.

92. Казанский С.А., Рыскин А.И., Романов В.В. Парамагнитная восприимчивость аддитивно окрашенных фотохромных кристаллов CdF2:In // ФТТ. 1997. - т. 39. - № 7. — с. 1205-1209.

93. Langer J.M., Suchocki A., Szymczak R., Koziarska-Glinka В., Bar an M., Semenov Y. Testing negative- U in bistable DX-type donors // The Physics of Semiconductors. Singapoure, New Jersey, London, Hong Kong: World Scientific, 1999. — p. 217-219.

94. Shroyer M., Furdyna J.K. RyskinA.I., Warren W W. Jr. NMR study of bistable defects under in situ illumination // Physica B. 1999. - v. 273-274. - p. 852-854.

95. Hilger D., Kazanskii S.A., Ryskin A.I., Warren W. W. Jr. NMR investigation of CdF2:Ga // Physica B. 2001. - v. 308-310. - p. 1020-1022.

96. Shroyer M., Warren W. W, Jr., Ryskin A.I. Nuclear spin-lattice relaxation by optically bistable defects in CdF2:In // Phys. Rev. B. 2002. - v. 65. - № 16. - 165202.

97. Ритус А.И., Волков A.A. Фотоиндуцированная амплитудная дифракционная решетка субмиллиметрового диапазона в полупроводниковом кристалле CdF2:Ga // ЖЭТФ. 2005. -т. 127.-№6.-с. 1310-1316.

98. Koziar ska-Glinka В., Barcz A., Arizmendi L., Suchocki A., Second metastable DX center in CdF2:Ga crystals // Phys. Rev. B. 2000. - v. 61. - № 14. - p. 9295-9299

99. Щеулин A.C., Онопко Д.Е., Рыскин А.И. Электронная структура и строение метастабильных центров в полупроводниковых кристаллах CdF2: Ga, CdF2: In // ФТТ. -1997. -т. 39. № 12. - с. 2130-2136

100. Ryskin A.I, Shcheulin A.S., Onopko D.E. DX centers in ionic semiconductor CdF2:Ga // Phys. Rev. Lett. 1997. - v. 80. - № 13. - p. 2949-2952

101. Казанский СЛ., Рыскин А.И. Статистика электронов в полупроводниковых кристаллах CdF2 с DX центрами // ФТТ. 2006. - т. 48. - № 9. - с. 1573-1581.

102. Dmochowski J.E., Jantsch W, Langer J.M. (Mo-O-3) entropy of derealization for centers with large lattice relaxation Ga, In and Eu donors in CdF2 // Acta Phys. Polonica A. - 1988. -v. 73.-№2.-p. 179-181

103. Каспаров В.В., Волков А.А., Ритус А.И. Фотоиндуцированная динамика примесных центров в кристалле CdF2:Ga // Изв. РАН, сер. Физ. 2003 - т. 67. - № 12. - с. 1763-1765

104. Каспаров В.В., Волков А.А., Ритус А.И. Инфракрасная спектроскопия мелкого уровня в примесном полупроводнике CdF2:In, Ga // Изв. РАН, сер. Физ. — 2002. т. 66. - № 12.-е. 1817-1819

105. Shcheulin A.S., Ryskin A.I., SwiatekK, Langer J.M. Deep-shallow transformation of bistable centers in semiconducting CdF2 crystals // Phys. Lett. A. 1996. - v. 222. - № 1-2. - p. 107-112

106. Казанский С.А., Щеулин А.С., Рыскин А.И. Энергетический барьер между состояниями бистабильного центра в фотохромных кристаллах CdF2:Ga и CdF2:In // Опт. И спектр. 2007. - т. 102. - № 3. - с 469.

107. Park С.Н., Chadi D.J. First-principle study of Structural bistablity in Ga- and In-doped CdF2//Phys. Rev. Lett. 1999. - v. 82.-№ 1,-p. 113-116.

108. Suchocki A., Rauluszkiewicz J., Langer J.M. Photoinduced metastable lattice dilation of CdF2:In crystals//Appl. Phys. Lett. 1997. - v. 71.-№ ll.-p. 1552-1554.

109. Onopko D.E., Ryskin A.I. Donor impurities and DX centers in ionic semiconductor CdF2: Influence of covalency// Phys. Rev. B. -2000. v. 61. -№ 19. - p. 12952-12956.

110. Онопко Д.Е., Рыскин А.И., Новый класс голографических материалов на основе полупроводниковых кристаллов CdF2 с бистабильными центрами. I. Роль ковалентности в формировании бистабильного центра // Опт. И спектр. 2000. - т. 89. - № 4. - с. 570-576.

111. Bill Н. Observation of the Jahn-Teller effect with electron paramagnetic resonance // Dynamical Jahn-Teller Effect in Localized Systems; ed. By Yu. E. Perlin and M. Wagner. -Elsevier Sci. Publ., B.V., 1984. p. 709-817.

112. Баграев H.T., Клячкин JI.E., Маляренко A.M., Щеулин А.С., Рыскин А.И. Гетеропереходы (p+-Si)-(«-CdF2) // ФТП. 2005. - т. 39. - № 5. - с. 557-562.

113. Thio Т., Linke R.A., Devlin G.E., Bennett J.W., Chadi J.D., Mizuta M., Diffraction from optically written persistent plasma gratings in doped compound semiconductors // Appl. Phys. Lett. 1994,-v. 65.-№ l.-p. 16-18.

114. Ryskin A.I., Shcheulin A.S., Koziarska В., Langer J.M., Suchocki A., Buchinskaya I.I., Fedorov P.P., Sobolev B.P. CdF2:In a novel material for optically written storage of information // Appl. Phys. Lett. 1995. - v. 67. -№ 1. - p. 31-33.

115. Koziarska В., Langer J.M., RyskinA.I., Shcheulin A.S., Suchocki A. Use of bistable centers in CdF2 in holographic recording // Mater. Sci. Forum. 1995. - v. 196-201. - p. 1103-1108.

116. Koziarska В., Langer J. M., RyskinA.I., Shcheulin A.S., Suchocki A. Holographic recording with the use of bistable centers in CdF2, Acta Phys. Polonica A. 1995. - v. 88. - № 5. - p. 1010-1012.

117. MacDonald R.I., Linke R.A., Devlin G.E., and Mizuta M. Confirmation of the local nature of the plasma grating photorefractive effect//Optics Letters. 1995. —v. 20. -№ 11. —p. 13221324.

118. Thio Т., Bennett J. W., Chadi D.J., Linke R.A., Becla P. DX centres in CdZnTe:Cl and their applications //J. Cryst. Growth. 1996. - v. 159. -№ 1-4. -p. 345-349.

119. McKenna J.M., Nolte D.D., Walukiewicz W., Becla P. Persistent holographic absorption gratings in AlSb:Se // Appl. Phys. Lett. 1996. - v. 68. - № 6. - p. 735-737.

120. Nolte D.D. Metastable optical gratings in compound semiconductors // J. Appl. Phys. -1996. v. 79. - № 10. - p. 7514-7522.

121. MacDonald R.L., Linke R.A. Optical phase conjugation using DX-centers // JOSA B. -1996.-v. 13.-№5.-p. 961-964.

122. Linke R.A., Redmond I., Thio Т., Chadi J.D. Holographic storage media based on optically active bistable defects // J. Appl. Phys. 1998. - v. 83. - № 2. - p. 661-673.

123. Moser F., Matz D., and Lyu S. Infrared optical absorption in semiconducting CdF2:Y crystals//Phys. Rev. 1969.-v. 182. -№3.- p. 808-814.

124. Казанский С.А., Рыскин А.И. Кластеры из ионов III группы в активированных кристаллах типа флюорита// ФТТ. -2002. т. 44. -№ 8. —с. 1356-1366.

125. Казанский С.А. Оптически детектируемый ЭПР кластеров из редкоземельных ионов и иттрия в кристаллах типа флюорита // ЖЭТФ. 1985. - т. 89. - № 4. - с. 1258-1268.

126. Иванов С.П., Бучинская И.И., Федоров П.П. Коэффициенты распределения примесей во фториде кадмия // Неорг. Материалы. 2000. - т. 36. - №. - с. 484-488.

127. ChassaingJ., Julien P. Fluorures ternaires da gallium et de cadmium, da gallium et de manganese // C.R. Acad. Sci. Paris, Ser. C. 1972. - v. 274. -№ 9. - p. 871-873.

128. Кузнецов Г.М. Оценка коэффициентов распределения в тройных системах полупроводник-металл // Неорг. Материалы. 1965. — т. 1. - № 11. — с. 1921-1927.

129. Соболев Б.П., Федоров П.П., Бучинская И.И., Рыскин А.И., Щеулин А.С., Линке Р., Рсдмонд Я. Материал для оптической записи информации, патент на изобретение № 2161337, 2000.

130. Linke R.A., Shcheulin A.S., RyskinA.I., Buchinskaya I.I., Fedorov P.P. Sobolev B.P. Properties of CdF2:Ga as a medium for real-time holography // Appl. Phys. В (Lasers and Optics). 2001. - v. 72. - p. 677-683.

131. Kazanskii S.A., Rumyantsev D.S., Ryskin A.I. Ionized donor pairs and microwave and far-infrared absorption in semiconducting CdF2 // Phys. Rev. B. 2002. - v. 65. - № 16. - 165214.

132. RyskinA.I., Shcheulin A.S., Mloglyadov E.V., Linke R. A., Redmond I., Buchinskaya II, Fedorov P.P., Sobolev B.P. Mechanisms of writing and decay of holographic gratings in semiconducting CdF2:Ga // J. Appl. Phys. 1998. - v. 83. - № 4. - p. 2215-2221.

133. Щеулин A.C., Милоглядов Э.В., Рыскин А.И., Стаселько Д.И., Бучинская И.И., Федоров П.П., Соболев Б.П. Запись динамических голограмм в кристалле CdF2:Ga с метастабильными центрами // Опт. И спектр. 1998. - т.84. - № 3. - с. 521-527.

134. Uesu Y, Yasukava К., Saito N. ItohS., Odulov S., Shcherbin K., RyskinA.I. Dynamic grating recording in semicomductor CdF2:Ga,Y // JOS A B. 2003. - v. 20. - № 9. - p. 19051911.

135. Щеулин А. С., Ангервакс A.E., Рыскин А.И. Запись динамических голограмм в полупроводниковом кристалле CdF2:In // Опт. И спектр. 2004. — т. 97. — № 5. - с. 799-803.

136. Kazanskii S.A., RyskinA.I., Shcheulin A.S., Linke R.A., and Angervaks A.E. DX center gratings in real-time holography//Physica В: Condensed Matter.-2001.-v. 308-310. -p. 1035-1037.

137. ГудменДж. Введение в Фурье оптику / Пер с англ. М.: Мир, 1973. - 364 с.

138. Соколов В.К., ЧерныхД.Ф., Яновский В.В. Методика изготовления амплитудных фильтров с заданным законом пропускания. — В.кн.: Проблемы голографии. Под ред. Д.И. Мировицкого, Вып 2. М., 1973, с. 88-91.

139. Vander Lugt A. Signal detection by complex spatial filtering // IEEE Trans. Inf. Theory. — 1964.-IT-10.-p. 139-145.

140. Weaver C.S., Goodman J. W. A technique for optically convolving two functions // Applied Optics. 1966.-v. 5,-№7.-pp. 1248-1249.

141. Оптическая голография, под ред. Г. Колфилда / Пер. с англ. — М.: Мир, 1982 735 с.

142. LuX.J., Yu F.T.S., Gregory Don A. Comparison of Vander Lugt and joint transform correlators // Applied Physics B. 1990. - v. 51. - № 2. - pp. 153-164.

143. Ежов П.В., Смирнова Т.Н., Тихонов Е.О. Характеристики фотополимерных голографических согласованных фильтров в корреляторе Ван-дер-Люгта // ЖТФ. — 2001. — т. 71. № 3. - с. 52-56.

144. Hossack W.J., Theofanidou Е., CrainJ., Heggarty К., Birch М. High-speed holographic optical tweezers using a ferroelectric liquid crystal microdisplay // Optics Express. 2003. - v. 11. -№ 17. - pp. 2053-2059.

145. Ewing Т., Serati S.A., Bauchert K. Optical correlator using four kilohertz analog spatial light modulators // Proc. SPIE. 2004. - v. 5437. - pp. 123-133.

146. Щеулин А. С., Верховский Е.Б., Ангервакс A.E., Рыскин A.M. Запись информационных динамических голограмм в кристалле CdF2:In // Опт. и спектр. — 2005. — т. 99. № 5. - с. 835-837.

147. Стюард И.Г. Введение в фурье-оптику. пер. с англ. М.: Мир, 1985. - 182 с.

148. Кольер Р., Беркхарт К., Лин Л. Оптическая голография. М.: Мир, 1973. 686 с.

149. Gheen G., Cheng L.-J. Optical correlators with fast updating speed using photorefractive semiconductor materials // Applied Optics. 1988. - v. 27. -№ 13. — pp.2756-2761.

150. Yu F.T.S., WuS., RajanS., Gregory D. A. Compact joint transform correlator with a thick photorefractive media// Applied Optics. 1992. - v. 31. - № 14. - pp. 2416-2418.

151. Gower M.C. Phase conjugation // J. Mod. Optic 1988. - v. 35. - № 3. - p. 449-472.

152. Воронцов M.A., Шмалъгаузен В.И. Принципы адаптивной оптики. М.: Наука, 1985. -336 с.

153. White J. О., YarivA. Spatial information processing and distortion correction via four-wave mixing // Optical Engineering. 1982. - v. 21. - № 2. - p.224-230.

154. Зельдович Б.Я., Пилипецкий Н.Ф., Шкунов В.В. Обращение волнового фронта. М.: Наука, 1985.-248 с.

155. Pepper D.M. Nonlinear optical phase conjugation // Optical Engineering. 1982. - v. 21. -№ 2. -p.156-183.

156. Васильев M.B., Венедиктов В.Ю., Лещев А.А. Телескопические системы с нелинейно-оптической коррекцией искажений // Квантовая электроника. — 2001. т. 31. — № l.-c. 1 -15.

157. Sherstobitov V.E., Rodionov A.Y., Dimakov S.A. Application of phase conjugation in incoherent observational optical systems with correction for distortions by the real-time holography technique//Proc. SPIE. 1999. - v. 3610.-p. 114-125.

158. Winiarz J.G., Ghebremichael F., Thomas J., Meredith G., Peyghambarian N. Dynamic correction of a distorted image using a photorefractive polymeric composite // Optics Express. -2004.-v. 12.-№ 11.-p. 2517-2528.

159. Uesu Y., Yasitkava К, Sailo N., Odoulov S., Shcherbin K, RyskinA.I., Shcheulin A.S. Backward-wave four-wave mixing and coherent oscillation in CdF2iGa,Y // Appl. Phys. В (Lasers and Optics). 2004. - v. 78. - №. - p. 601-605.

160. Upatnieks J., Vander Lugt A., Leith E. Correction of lens abberations by means of holograms // Applied Optics. 1966. - v. 5. - № 4. - p.589-593.

161. Денисюк Ю.Н., Соскин С.И. Топографическая коррекция деформационных аберраций главного зеркала телескопа // Опт. и спектр. 1971. - т. 31. — № 6. - с. 992-999.

162. Andersen G., Munch J., Veitch P. Holographic correction of large telescope primaries by proximal, off-axis beacons // Applied Optics. 1996. - v. 35. — № 4. - pp. 603-608.

163. Ангервакс A.E., Димаков C.A., Климептьев С.И., Рыскин А.И., Щеулин А. С. Динамические отражательные голограммы в кристаллах CdF2 с бистабильными центрами // Опт. и спектр. 2002. - т. 93. - № 2. - с. 331-338.

164. Ангервакс А.Е., Димаков С.А., Климептьев С.К, Рыскин А.К, Щеулин А.С. Динамическое обращающее волновой фронт зеркало на основе кристаллов CdF2 с бистабильными центрами // Опт. и спектр. 2005. - т. 98. — № 6. — с. 1017-1020.

165. Ангервакс А.Е., Димаков С.А., Климентъев С.И., Рыскин А.И., Щеулин А.С. Динамическое обращающее волновой фронт зеркало на основе кристаллов CdF2 с бистабильными центрами In // Опт. и спектр. 2006. - т. 101. - № 1. - с. 140-144.

166. AgeichikA.A., Dimakov S.A., Kotyaev O.G., Leschev А.А., Resounkov Yu.A., Safonov A.L., Sherstobitov V.E., Stepanov V. V. The use of dynamic holography for correction of aberrations in telescopes // Proc. SPIE. 1996. - v. 2771. - pp. 156-163.

167. Bagraev В.Т., Bovt M.I., Gubitskaya O.N., Klyachkin L.E., Malyarenko A.M., RyskinA.I., Shcheulin A.S. Spin-dependent transport in p-BxCdi.xF2-n-CdF2 planar structures // J. of Physics: Conference Series. -2006. v. 61.-p. 61-65.

168. Bagraev N.T., Klyachkin L.E., Malyarenko A.M., Shcheulin A.S., RyskinA.I.p -CdB2-n- CdF2 and p-Si-p-CdB 2-n-CdF2 Diffusion Heterostructures // Defect and Diffusion Forum. 2005. - v. 237-240. - p.1060-1065.

169. Глебов Л.Б., Ииконоров H.B., Панышева E.H., Туниманова И.В., Саввин В.В., Цехомский В.А. Фототерморефрактивное стекло // Труды VII Всес. конф. по радиационнойфизике и химии неорганических материалов, ч. 2. Рига: Изд-во ИФ АН Латв. ССР, 1998. - с. 527.

170. Никоноров Н.В., Панышева Е.Н., Туниманова И.В., Саввин Я2?.Мультихромные стекла новая среда для оптической записи информации // Труды Всес. Конф. «Оптическое изображение и регистрирующие среды». - Л: Изд-во ГОИ, 1990. - с. 48.

171. Глебов Л.Б., Никоноров Н.В., Панышева Е.Н., Петровский Г.Т., Саввин В.В., Туниманова И.В., Цехомский В.А. Мультихромные стекла новые материалы для записи объемных фазовых голограмм //ДАН СССР. - 1990. - т. 314. - № 4.-е. 849-853.

172. Кучинский С.А.,Никоноров Н.В., Панышева Е.Н., Туниманова КВ., Саввин

173. В.В.Свойства объемных фазовых голограмм на мультихромных стеклах // Опт. и спектр. -1991.-т. 70.-№6.-с. 1296-1300.

174. Глебов Л.Б., Никоноров Н.В., Панышева Е.Н., Петровский Г. Т., Саввин В.В., Туниманова КВ., Цехомский В.А. Новые возможности фоточувствительных стекол для записи объемных фазовых голограмм // Опт. и спектр. — 1992. т. 73. - № 2. - с. 404-412.

175. Efimov О.М., Glebov L.B., Smirnov VI. High-frequency Bragg gratings in a photo-thermo-refractive glass // Opt. Lett. 2000. - v. 25. - № 23. - p. 1693-1695.

176. Efimov O.M., Glebov L.B., Glebova IN., Richardson K.C., Smirnov VI High efficiency Bragg gratibgs in photo-thermo-refractive glass // Appl. Optics. 1999. - v. 38. - № 4. - p. 619627.