WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

загрузка...
   Добро пожаловать!

Pages:     | 1 |   ...   | 2 | 3 ||

Таким образом, условно можно выделить две группы полученных волноводов:

а) H:LiNbO3:Fe, Cu:H:LiNbO3:Fe, Mn:Cu:H:LiNbO3:Fe, – т.е. ионный обмен выполнен в кристаллах объемно легированных железом б) H:LiNbO3, Cu:H:LiNbO3, Mn:Cu:H:LiNbO3 - ионный обмен с использованием нелегированных подложек кристаллов. Текущие параметры процессов в начальных экспериментальных сериях выбирались на основании анализа промежуточных данных о структурно-фазовом составе слоя, получаемых методами ИК-спектроскопии поглощения и отражения.

Рис.13. Разностный спектр поглощения после УФ- облучения (Texp=120 мин.) образца Mn:Cu:H:LiNbO3:Fe (срезка при -35 см-1- аппаратное ограничение) В зависимости от условий обработки готовые волноводы поддерживали от одной до девяти направляемых TE-мод (на длине волны =632.8 нм) и находились в кристаллической -фазе. Во всех образцах полученных допированных волноводов легко достигались значения дифракционной эффективности записываемых голограмм 0.1. Все без исключения образцы также были дополнительно тестированы облучением УФ-компонентой спектра лампы ДРТ1000 (время экспозиции texp=120-240 мин., использован полосовой фильтр УФС-1 и теплозатвор, Iexp~100 мВт/см2), с последующим измерением величины наведенного коэффициента поглощения методом дифференциальной абсорбционной спектроскопии видимого диапазона длин волн.

Рис.14 Разностный спектр поглощения образца Mn:Cu:H:LiNbO3 после УФоблучения. Texp=240 мин.

Результаты измерений светоиндуцированного коэффициента поглощения полученных волноводов Mn:Cu:H:LiNbO3 и Mn:Cu:H:LiNbO3:Fe показаны на рис.13, 14. Значения “истинного” разностного коэффициента поглощения определены на толщину всего образца (d=1 и d=0,7 мм для Mn:Cu:H:LiNbO3 и Mn:Cu:H:LiNbO3:Fe, соответственно), и для примерной оценки поглощения в волноводе следует учесть, что УФ-индуцированное поглощение происходит в основном в нем (d~3 мкм), а не в подложке.

Таким образом, в приближении аддитивности оптической плотности, можно сделать вывод об очень сильном ФХЭ в наших волноводах. В остальных типах полученных волноводов ФХЭ не обнаружен. Таким образом, фотохромный эффект обнаруживаемый в измерениях оптических спектров поглощения наблюдался нами только в образцах волноводов Mn:Cu:H:LiNbO3:Fe, Mn:Cu:H:LiNbO3, что соответствует и данным экспериментов с объемно легированными кристаллами LiNbO3, указывающим на определяющую роль ионов Mn2+/3+ в возникновении ФХЭ. При этом предполагаемые в экспериментах по “объемному” ФХЭ схемы переноса заряда при УФ-облучении: Mn2+ Mn3+ + e-; Fe3+Fe2++ e- и Mn2+ Mn3+ + e-; Cu2+ + e- Cu+ возможно, реализуются и в наших образцах. Хотя считается доказанным, что в LiNbO3 с примесями переходных металлов перенос заряда при фотовозбуждении идет преимущественно по центрам Men+, альтернативой к изложенной концепции ФХЭ вероятно можно считать гипотезу появления неравновесных центров основной легирующей примеси (Fe2+, Cu+) в результате их заполнения при фотовозбуждении глубоких (не установленных) собственных дефектов, появление которых связано с введением Mn2+/3+ (по аналогии с ФХЭ в LiNbO3, объемно легированном металлами редкоземельной группы). Анализ декомпозиции разностных полос поглощения на псевдоэлементарные компоненты, приводимый в работе, указывает на несомненную связь между заполнением примесных центров (рост коэффициента поглощения на характерных частотах при УФ-облучении) и собственной дефектной структурой кристаллов (уменьшение коэффициента поглощения в полосе, с максимумом вблизи 1.6 эВ, относимой к собственным антиструктурным дефектам NbLi). Безусловно, вопрос нуждается в дополнительном внимательном изучении. В наших экспериментах, также обнаружено, что УФ-наведенное дополнительное поглощение фотохромных волноводов может быть стерто нагреванием кристалла до 150 200 oС или/и облучением образцов светом видимого диапазона частот, и заново создано внешним источником УФ-излучения. Соответственно, такие реверсивные ФХволноводы могут быть успешно применены, например, для целей двухчастотной голографической записи с неразрушающим считыванием и т.д., что является темой специального исследования.

Основные результаты и выводы 1. Экспериментально исследована зависимость величины фоторефрактивного эффекта от степени нестехиометрии кристаллов ниобата лития и интенсивности лазерного излучения. Показано, что существует дополнительный вклад в заполнение вторичных фоторефрактивных центров вследствие фотодиссоциации дефектных комплекcов [NbLi-NbNb]2-.

2. Выполнено сравнительное исследование интенсивности фотолюминесцентного отклика монокристаллов LiNbO3 с различной начальной нестехиометрией.

Установлен рост интенсивности люминесценции в кристаллах с повышенным коэффициентом дополнительного поглощения, характеризующим концентрацию собственных дефектов [NbLi-NbNb]2-.

3. Обнаружено, что в условиях внешнего неоднородного нагрева слабовосстановленных кристаллов LiNbO3 возможен процесс подавления фоторефрактивного отклика, эффективность которого зависит от нестехиометрии и коэффициента дополнительного поглощения образца, а так же величины приложенного градиента температуры.

4. Определены условия осуществления термической фиксации фоторефрактивных голограмм в нелегированных кристаллах LiNbO3 при термической активации примесной протонной проводимости в поле фотоиндуцированного пространственного заряда. Установлено, что эффективность термофиксации зависит от концентрации собственных дефектов исследованных кристаллов и возрастает в случае использования химически окисленных образцов.

5. Найдены оптимальные параметры синтеза (состав ионообменных сред и последовательность операций) фоторефрактивных оптических LiNbO3 волноводов с повышенной фоторефрактивной чувствительностью, получаемых комбинированной методикой ионного обмена и He+-ионной имплантации. Разработана методика изготовления фоторефрактивных фотохромных оптических волноводов Mn:Cu:H:LiNbO3 и Mn:Cu:H:LiNbO3:Fe, заключающаяся в проведении серии комбинированных ионных обменов, сочетаемых с окислительным и реструктурирующим отжигами. Показано, что в получаемых волноводных структурах достигается рост коэффициента поглощения в видимой области при УФ-облучении образцов.

Список цитируемой литературы 1. Петров, М. П. Фоточувствительные электрооптические среды в голографии и обработке информации / М. П. Петров, С. И. Степанов, А. В. Хоменко – Л.: Наука, – 1983. – 270 с.

2. Gunter, P. Photorefractive materials and their applications II. Applications / Gunter P., Huignard J.P. – Heidelberg, Springer Verlag, 1989. – 278 p.

3. Сидоров, Н. В. Ниобат лития: дефекты, фоторефракция, колебательный спектр, поляритоны / Н. В. Сидоров, Т. Р. Волк, Б. Н. Маврин, В. Т. Калинников – М.:

Наука, 2003. – 255 с.

4. Кузьминов, Ю. С. Электрооптический и нелинейнооптический кристалл ниобата лития// М.: Наука, 1987. – 264 с.

5. Schirmer, O. F. Defects in LiNbO3 – I. Experimental aspects / O. F. Schirmer, O.

Thiemann, M. Wohlecke // J. Phys. Chem. Solids.–1991.–V.52.–1.– P.185–200.

6. Jermann, F. Light–induced charge transport in LiNbO3:Fe at high light intensity / F.

Jermann, J. Otten // JOSA B. –1993. – 10. – P.2085–2092.

7. Jermann, F. Light–induced absorption changes in reduced lithium niobate/ F. Jermann, M. Simon, R. Bower, E. Kratzig, O. F. Schirmer // Ferroelectrics.– 1995. – V. 165. – P.319–325.

8. Donnenberg, H. J. Computer simulation studies of intrinsic defects in LiNbO3 crystals / Donnenberg, H. J., Tomlinson S. M., Catlow C. R. A., Schrimer O. F.// Physical Review B. –1989. – V. 40. – P. 909–916.

9. Zhang,Y. Characterization of Ti:LiNbO3 waveguides by micro–Raman and luminescence spectroscopy / Y. Zhang, L. Guilbert, P. Bourson // Appl. Phys. B. – 2004.– 78.– P.355–361.

10. Yakovlev, V. Yu. Short–lived color and luminescence centers in LiNbO3 / V. Yu.

Yakovlev, E.V. Kabanova, T. Veber, P. Paufler // Physics of the Sol. State. – 2001.– 43.–P.1580–1585.

11. Блистанов А.А. Кристаллы квантовой и нелинейной оптики.– М.:МИСИС,. 2000. – 432 c.

12. Carracosa, M. Long–Lifetime photorefractive holographic devices via thermal fixing methods / M. Carracosa, J. M. Cabrera, F. Agullo–Lopez – Topics Appl. Phys. – 2003. – V.86.– P.91–13. Kostritskii, S. M. Photoinduced light scattering in the copper–doped Li1–xHxNbOphotorefractive waveguides/ Kostritskii S. M., Kolesnikov O. M. //J. Opt. Soc. Am. B.– 1994 – V.11.– N.9.– P.1674–1682.

14. Kostritskii, S. M. Photorefractive LiNbO3 waveguides fabricated by He–implantation and copper exchange/ S. M. Kostritskii, P. Moretti // Appl. Phys. B. –1999.–V.68 – P.

767–776.

15. Korkishko, Yu. N. Ion exchange in single crystals for integrated optics and optoelectronics /Yu. N. Korkishko, V. A. Fedorov – Cambridge: Cambridge International Science Publishing, UK. – 1999 – 520 p.

Список основных публикаций по теме диссертации 1. Севостьянов, О. Г. Эффекты, связанные с фотоиндуцированным пространственным зарядом и их термическая фиксация / С. М. Кострицкий, О. Г. Севостьянов // Cб.

"Диэлектрики-93". – Международная научная конференция по физике диэлектриков.

– С–Петербург, – 1993. – С. 179–180.

2. Sevostyanov, O. G. Light induced changes of photorefraction in nonstoichiometric lithium niobate / S.M. Kostritskii, O.G. Sevostyanov //

Abstract

book of VI–th International Topical Meeting NOLPC. – Ai–Danil (UA), 1995. – V.6. – Р. 5–7.

3. Sevostyanov, O. G. Influence of intrinsic concentration on light induced changes of photorefractivity in LiNbO3 / S. M. Kostritskii, O.G. Sevostyanov // Proc.ECAPD–3. – Bled (Slovenia), –1996. – Mo–Po II–18.

4. Sevostyanov, O. G. Light–induced photorefraction changes in nonstoichiometric LiNbOcrystals / S.M. Kostritskii, O. G. Sevostyanov // Proc. SPIE. – 1996. – V.2795.– Р.191–202.

5. Севостьянов, О. Г. Фоторефрактивный эффект в нестехиометричных кристаллах ниобата лития / С. М. Кострицкий, О. Г. Севостьянов // Cб. “7 Международный семинар по физике сегнетоэлектриков-полупроводников”. – Ростов–на–Дону: РГПУ. – 1996. – С. 17–18.

6. Sevostyanov, O. G. Influence of intrinsic defects on light–induced changes in the refractive index of lithium niobate / S. M. Kostritskii, O. G. Sevostyanov // Appl.Phys.B. – 1997.– V.65. – Р. 527–533.

7. Sevostyanov, O. G. Composition dependence of photorefractive effect in nominally pure LiNbO3 crystals / S. M. Kostritskii, O. G. Sevostyanov // Abstract Book of 8th Europhysical Conf. On Defects in insulating Materials. – Keel: Keel University, Staffs, UK. – 1998 – Р. 138.

8. Севостьянов, О. Г. Фоторефрактивный эффект в нестехиометричных кристаллах ниобата лития / С. М. Кострицкий, О. Г. Севостьянов // ФХП–7. – Т.2. – Кемерово:

Кузбассвузиздат. – 1998. – С. 158–159.

9. Sevostyanov, O. G. Ion implantation and ion exchange combined techniques for elaboration of highly efficient LiNbO3 photorefractive waveguides/ S.M. Kostritskii, O.G. Sevostyanov, P. Moretti, J. Mugnier // Proc. ECIO. – Torino (Italy). – 1999. – WeG 5. – Р. 143–10. Sevostyanov, O. G. Composition dependence of photorefractive effect in nominally pure LiNbO3 crystals / S. M. Kostritskii, O. G. Sevostyanov // Radiat.Eff.&Def.in Solids. – 1999. – V.150. – Р. 315–320.

11. Sevostyanov O. G. Optimization of photorefractive LiNbO3 waveguides fabricated by combined techniques of ion exchange and implantation / S. M. Kostritskii, S. S. Nikolaev, O. G. Sevostyanov, P. Moretti// E–MRS Conference. – Strasburg (France). – 2000. – V.3. – Р.21.

12. Sevostyanov, O. G. Reseaux holographiques photorefractifs dans des guides de LiNbOdopes au cuivre elabores par une nouvelle methode mixte. Effet d’un codopage au magnesium/ S. M. Kostritskii, O. G. Sevostyanov, Moretti P.// Proc. JNOG’00. – Dijon, (France).

– 2000. – P. 120–13. Севостьянов, О. Г. Фоторефрактивные LiNbO3 волноводы, изготовленные комбинированным методом ионного обмена и ионной имплантации / С. М. Кострицкий, О. Г. Севостьянов, П. Моретти // ФХП–8. – Т.1. – Кемерово:

Кузбассвузиздат. – 2001.– C. 170–171.

14. Sevostyanov, O. G. Combined technique of ion implantation and ion exchange for elaboration of photorefractive LiNbO3 waveguides/ S.M. Kostritskii, O.G. Sevostyanov, P.Moretti // Abstract Book of Fourth Annual Meeting of the "Applications of nonlinear optical Phenomena" and Workshop on LiNbO3. – Budapest, Hungary. – 2001. – P. PII.

15. Sevostyanov, O. G. Optimization of photorefractive LiNbO3 waveguides fabricated by combined techniques of ion exchange and implantation / S. M. Kostritskii, O. G. Sevostyanov, P. Moretti // Optical Materials. – 2001.– V. 18. – P. 78–81.

16. Sevostyanov, O. G. Holographic recording of micro–Bragg reflectors in He–implanted Cu:LiNbO3 waveguides by guided beams / S. M. Kostritskii, O. G. Sevostyanov, P. Moretti // OSA Trends in Optics and Photonics Series (TOPS), “Photorefractive materials, effects and devices”.– 2003. – V.87. – P. 603–608.

17. Севостьянов, О. Г. Определение параметров легированных протонзамещенных волноводов / С. С.Николаев, О. Г. Севостьянов, С. М. Кострицкий // ФХП–9.–Т.2. – Кемерово: Кузбассвузиздат. – 2004.– C. 75–76.

18. Севостьянов, О. Г. Термическая фиксация фазовых голограмм в номинально чистых кристаллах ниобата лития / О. Г. Севостьянов, С. М. Кострицкий // ФХП–9.–Т.1.

– Кемерово: Кузбассвузиздат. – 2004.– С. 217.

19. Sevostyanov, O. G. Comparative study of composition dependences of photorefractive and related effects in LiNbO3 and LiTaO3 crystals / S. M. Kostritskii, O. G. Sevostyanov, P. Bourson, M. Aillerie, M. D. Fontana and D. Kip // Abstract book “Eight european conference on application of polar dielectrics (ECAPD–8)”. – ENSAM. – Metz, France. – 2006.

– P. 106.

Подписано в печать 20.11.2006. Формат 60x84 1/16. Усл. печ. л. 1.Тираж 100 экз. Зак. № 185/ГОУ ВПО “Кемеровский госуниверситет”, 650043, г. Кемерово, ул. Красная, 6.

Pages:     | 1 |   ...   | 2 | 3 ||






© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»