Запись решеток квадратичной поляризуемости в стекле при экспозиции полярно-асимметричными световыми полями тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.21 ВАК РФ

ft ъ

^ QftV^ РОССИЙСКАЯ ШИП НАУК

\ ^ ИНСТИТУТ ОБЩЕЙ ФИЗИКИ

На правах рукописи УЖ 348.0:621.378

ЧУРИКОВ Виктор Михайлович

ЗАПИСЬ РЕШЕТОК КВАДРАТИЧНОЙ ПОЛЯРИЗУЕМОСТИ В СТЕКЛЕ ПРИ ЭКСПОЗШда ШЯЯРЮ-АСШИШШИ СВЕТОВЫМ ШШЙ

Специальность 01.04.31 - лазера физика

Ангврефермг диссертации m соискание ученой степени кандидата $ю»со-штвматических наук

ШСКВА-1994

' ' : ОБШ РАЙЙТЫ

Актуальность работы. В полях с отличным от средним

по времени куйом возникает с щюавбюо интерес»« о^ц¥ст С11 ■ Прнмеромтакого эффекта является фотоиндуцированная генерация 1 второй гармоники СГВП. ос5нару*ейная в 1986 году в волокне на основе германосиликатного стекла 121. После длительного пропускания мощного дарения неодимового лазера через оптическое волокно, последнее начинало преобразовывать инфракрасное излучение С®) во ВГ с эффективностью.-^ %. Это открытие было неожиданным, поскольку в стекЛе квадратичная восприимчивость равна нулю и не выполнено условие синхронизма. Было показано 13,43. что взаимно когерентные световыэ поля с частота*?» w a 3» записьюают • ж. водою» решетку Сгояографф} квадратичной поляризуенкэстй йьию фдшшует «есяещймкюА' <*жат',-''чю в волокне записывается пространственно-периодическое электростатическое поле с периодом, удовлетворяющим услрвив синхронизма для ГВГ t1,3-83. Несмотря на многочисленные исследования до сих пор не существует единой точки ■ зрения на механизм формирования такого поля. Авторы работ 14,01 считают, что пр» записи имеет место неяйнейньй процесс третьего порядка, аналогичный оптическая вшрянлению в ередах <$0о центра симметрии. В" работах 11.71 в качестве возможного механизма предлагается направленная фотоийнизааая примесных центров полем с <&>*0.а результате чего происходит разделение заряда. В работах [S.S1 -развита фжя^таячесхай^ модель

фотоиндуцированной ГВГ. Выло показано ГШ, что конкретный механизм разделения заряда может отличаться для разных типов

атом случае поляризация считанного с решетки сигналане с поляризацией затравочной ВГ. Наедено общее соотношение, описывавшее поляризационную зависимость ГВГ в свинцово-силикатных стеках, , ■ - , -

4. Предложен й реализован новый способ измерения фазы решетки квадратичной поляризуемости относительно интерференционной "й^здш^я^сйшёехчсеего»*; яояев. . - .;

s. Г|эедложен механизм записи » стекле электростатического гюяя вида Eít »const* <БС ЕЕ». где Е - суша вещественных записывающих световых полей.

Основные научные положения. которыэ вьиосятся.на защиту. южно сфорфтфбшъъ^ся^втм: oép^M: :

1. С^иестаует возьюжность генерации ВГ в различных объемных стеклах. " Наибольшая эффективность преобразования во ВГ имеет место в стендах с аьсокам содёраешием свинка tPbO- 15 mol, 50. ;

2- На начальной стадии эапйеи имеет место линейный то времени рост ^-решетки. / Замедление роет решетки вследствие набывеадя щфШ^щ к уишренив сигнала ВТ rio

сравнению с датрйэочндй Bf.. Равная скорЬйъ стирания з^-решетки в .центре щет:.л, Щ. кршьях приводит к, изменению форш профиля сигнала ВГ при считываний'. Измеренное' нами время свободного распада решеткш соответствует врёмени мафвелЛовской релаксации^ объемного заряда в стекле. Вычисленная из эксперимента глубина уровней^с которой Г происасодит возбуждение носителей заряда, ©оставляет Q. 45'eV. й свинцово-силикатных стеклах не существует резкого порога по интенсивности накачки,: а имеет ¡aecfc более Зьстрый. чем по <£®> рост решетки вследствие накапливавшихся

Практическая ценность. Продолжение . начатых исследований может привести- к создании эф£ективньи. качественно новых, дешевых сред для многочастотной записи и хранения информации

^ и генерации второй гармоники лазерного излучения.

Структура и объем ¿юссеотаиии. Диссертация состоит из введения. четьрех глав и заключения. Она содержит 24 рисунков и список цитируемой литературы из 120 наименований. Полный обьем диссертации 110 страниц. Выводы формулируются в конце каждой главы. " . .

Содержание доррертздив.

Во; введении дан обзор работ, касавшихся данной диссертации.

В первой главе дано описание экспериментальной установки^ и результаты исследования новых материалов ^ для наведенной генерации второй: гармойики. Длй наблвзшгага х^-решётсяс испояьзовалея («-ЛАЙ лазер с 'неодоыёйок': накачкой, активное синхронизацией мод и активной модуляций добротности. Лазер генерировал цуги 100-пикосасундных импульсов, по 30 импульсов в цуге, частота повторения - 3-7 кГц, сравняв мощность - до 0,9 Вт;

»Стадия записи состояла в одновременой засветке образца фокусированньми Ж и ВТ излучения»« в течении нескольких минут. 8 пробном эксперименте использовалось стекло К-8. Эффективность преобразования во ВТ была Исследовался ряд стекол да

набора светофильтров ГОСТ 9411*81. Показана вовможность ГВГ в-объемных стеклах различных типов. Наибольшая эффективность

! S

PS

двумя кривыми и . нашли; что он равен .28ei2°. Оказалось, что свойстйа HaBeaeHHQi»поляхорошо описывается формулой ~

В § 3.^ предложен и реализован новьй способ измерения фазы а^гологракш., основанный на неколлинеарности поляризаций затравки и сигнала ВГ. Показано, что интенсивности сигнала и затравки можно уравнять des внесения дополнительного неизвестного сдвига между фазаш. установив на шкоде из волокна анализатор л..н@йной поляризации. После стадии приготовления сдвиг цепу фазам» входные волн постепенно менялся и снималась зависимость интенсивности полного сигнала ВГ на выходе анализатора от J вносимой на входе разности фаз. • Интенсивность в начальной точке _ показывала фазовый сдвиг между считанньи сигналом и затравкой. Наследовались решетки. ваписзмиые волнами. углы .межау поляризациями - которых выли -.^ =>22" . и «Sj^aif. Выбдр этих,

значений обусловлен тем, что при а йольшйх 70° и меньших 20° практически невозможно йолуадггьконт^с*^» иет^еренцио из-за „малого угла шжду^,г^яр^адаяии ' з^рра^вси. Вычисленные

из эксперимента Значения 'Рвреавюя ^j =91044®.

. и А^3=87с±4° соответственно. Это указываетнато -голограмма вре время находилась в фазес- "интерференционной картиной" среднего куба вещественного светового поля1Ц).

В четвертой гладе обсуждается возможная модель явления. На основе результатов. полученных в предыдущих ' главах, предполагается, что формирование статического поля в свиниово-силикатных стеклах происходит в оеновном за счет разделения 'заряда в результате оптического выпрямления, -у Представляется возможной следующая'картина процесса приготовления: - • •

И

Effects arid Beviees"CPi?M'g33. киев, Украина. • Ме*аунарюдакй конференции "Photosensitivity and Self-' Organization in Optical Fibers and Waveguides"COptics Quebec'93).' г. Квебек. Канада Савторой лично).

Основные результаты диссертации изложены 8 следуших журнальных пудликациях.-

: i'v В. ^Зельдович. Ю. Е. Капицкий, В. М. Чуриков* Шщедешые Х^^эешетки-в объешьес стеклах. // .Письиа в 1ЭТФ, 1991, т.17. в.З, ' с.7?~?9. ■ '

2. Б. Я. Зельдович, &Е.Кашцкий. йМ. Чуриков, Временной и пространственньй рост решете« квадратичной поляризуемости в стекле.Письма в ЖГФ. 1991, т, 17, в.Ш, с. 841.

3. V. «. Ghurikov, Yu. В. Kapitzky, V. N. Iiikyanov and В. Tst. Zei'dovich. Some features of induced ^gratings in glass.// Sov. Ughtwave Ctoiraun., 1991, v.l. ft.4, p.389-^4."

4. M. A. Bolshtyansky, V. M. Churikov. Yu. E. KapiUky. A. Yu. Savchenko and 8. Ya. Zei'dovich. Polarization effects on induced

tensor properties in bulk glass.//>Pure Appl. Opt., 1£S2, v.l, n.el p.289-293. " - . ■ ^

5. / М.'А.'Болтянский» Б.Я.Зельдович, Ю.Е.Капшкйй, А.Ю.Савчеико» В. М. Чуриков. Влияние поляризации на: свойства наведенного тёнзора обштои стекле.// Квантовая эя&ктроника. 1®ЭЙ, т.19.

'В. И. с. 1136-1138. '

8. В. Я. Зельдович. И. В. Мочашв,' В. М. Кода, М. А. Болштдаский, Ю. В. Капшкий. %. Ю. СавчейкОс. В. М. Чуриков, Наведенная генерация второй гарюкикк в цветнш стеклах. '■// Квантовая электроника, 1993, Т. 20» в. 8. S05-807. . ' , ' -

1991. v.8, p.27-32. . c,,;^.. ' ,

2. Uif Osterberg and Walter Margulis. Dye laser purajaedby

- laser pulses frequency doubled in glass optical fiber.// Opt. ' Lett. ,1986. v.ll. p. 516-518.

3. M. C. Parries. P. St. J. Russel. H. Б. Fermann, D. H. Payne. Second-harmonic generation in an optical fiber by self-written ^grating. //Electron. Lett,, 1987. v. 23. p. 322- 324.

4. R. H. Stolen and H. W. K. Tom. Self-organized phase-matched -

- harmonic generation in optical fibers.//Opt. Lett., 1887, v. 12, n.3. p..385-587. _ ■

5. E. M. Дианов, П.-P. Казанский. Д. Й.--С*ёпашв. К вопросу о фотоиндуцированной ГВГ в от-йческих волокнах.// Квантовая электроника. 1989. тД8, п. 5.с. 887-888. ' _ '

6. N. М. Lawandy. Intensity Dependence^of Optically Encoded Second-Йагшатс Generation in GermanosUicate Glass- Evidence for

I a Light-Induced Delocalization Transition.// Phys. Bew. Lett..

7; D.Z. Anderson, V.pzrahi, J.&Slpei A wxtel fori second-harmonic generation in glass optica] fibers based on asyiwetric phetoelectron emissioii fro* defect sitfe.'/ belt,. 19Э1, v. 19. p. 796*-798. ■ ;

8. Ё. M. Dianoy. P. G. Kazamsky^ 0.. fu. Stepano*. PM,ovoltaic model of photo induced second-hantoni с generation in optical fibers. // Sov. Lightwave Сонншп.. 1991, 1, n.3. p. 247- 253.

9. -Ё.М.Dianov," P.G.Kazansky, &,S.Stard<*abift. 0.Уи.Stepawv. A.MvProkhorov. P&otoinduced. seeemd-harapnie generation: observation of charge separation due to the photovoltaic effect.// Soy. Lightwave рошйп!. 1992. v.2. n.l, p.83-88.