СОЗДАНИЕ И ИССЛЕДОВАНИЕ ОПТИЧЕСКИХ ВОЛНОВОДОВ С РЕГУЛЯРНОЙ ДОМЕННОЙ СТРУКТУРОЙ В НИОБАТЕ ЛИТИЯ
|
ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ
ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ
ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ РАБОТЫ
ЦИТИРУЕМАЯ ЛИТЕРАТУРА
ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ
ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ РАБОТЫ
ЦИТИРУЕМАЯ ЛИТЕРАТУРА
Актуальность темы исследования и степень ее проработанности
Монокристаллы семейства ниобата лития (LiNbO3, LN) рассматриваются в качестве основного материала для создания элементов интегрально-оптических схем (ИОС), благодаря уникальному сочетанию акустооптических, электрооптических, нелинейно-оптических, фотоупругих и фотоэлектрических свойств.
Распространение оптического излучения по канальным волноводам через регулярную доменную структуру (РДС) в LN позволит значительно усилить эффективность нелинейно-оптических процессов. Создание ИОС на основе волноводов с РДС в LN позволит перейти на качественно новый уровень управления сигналами, передаваемыми по оптическому волокну.
Обширный набор методов создания волноводов в LN позволяет с высокой точностью контролировать их параметры. К наиболее широко применяемым методам относятся: диффузия титана и протонный обмен, а также имплантация ионов высоких энергий и лазерная запись. Созданные методом мягкого протонного обмена (SPE) волноводы обладают малыми потерями, высокой степенью оптической локализации и применимы для лазерного излучения с длиной волны, лежащей в полосе пропускания телекоммуникационных систем.
Существует два альтернативных подхода к изготовлению волноводов с РДС: создание доменной структуры (ДС) в кристалле с канальными волноводами и создание волноводов в кристалле с РДС. Для реализации первого подхода нужно исследовать особенности кинетики ДС в кристалле с модифицированным поверхностным слоем. Второй подход требует изучения влияния протонного обмена на РДС.
Доменная инженерия является активно развивающейся отраслью науки и технологии по созданию в сегнетоэлектрических материалах стабильной ДС с заданными геометрическими параметрами. Основным методом создания РДС в LN является приложении внешнего электрического поля с помощью системы электродов, изготовленных с использованием фотолитографии. Этот метод позволяет формировать РДС с периодом до 4 мкм, однако для создания ряда нелинейно-оптических устройств и фотонных кристаллов нужны субмикронные периоды, что стимулирует разработку альтернативных методов. Кроме того, существенные отличия кинетики ДС в волноводах затрудняют использование классических методов создания РДС. Недавно показано, что использование сфокусированного электронного луча является одним из наиболее перспективных методов формирования РДС с субмикронными периодами.
Кинетика ДС при переключении поляризации в сегнетоэлектрических материалах под действием электрического поля может быть рассмотрена как аналог фазового перехода первого рода, и является важной фундаментальной задачей физики конденсированного состояния.
Таким образом, комплексное исследование воздействия процесса протонного обмена на РДС, а также на кинетику ДС при переключении поляризации при приложении внешнего электрического поля и при облучении сфокусированным электронным лучом актуально как для практического применения, так и для решения фундаментальных задач.
Целью работы являлось исследование влияния волноводов, полученных раз-личными вариантами метода протонного обмена, на параметры ДС и на кинетику доменов при переключении поляризации в ЬЫ.
Основные задачи:
1. Исследовать влияние мягкого протонного обмена на регулярную ДС в монокристаллах ниобата лития.
2. Исследовать кинетику ДС при переключении поляризации в монокристаллах ниобата лития с планарными волноводами, полученными различными вариантами протонного обмена.
3. Исследовать процесс создания ДС сфокусированным электронным лучом в планарных волноводах, полученных методом мягкого протонного обмена.
4. Исследовать процесс формирования регулярной ДС в канальных волноводах, полученных методом мягкого протонного обмена.
5. Измерить в канальных волноводах, полученных методом мягкого протонного обмена, с регулярной ДС генерацию второй гармоники лазерного излучения с длиной волны в полосе пропускания для телекоммуникационных систем.
Объекты исследования. Исследовались влияние протонного обмена на РДС в ЬЫ и особенности кинетики ДС в ЬЫ с волноводами, полученными различными вариантами протонного обмена при переключении поляризации приложением внешнего электрического поля и при помощи сфокусированного электронного луча.
Научная новизна работы заключается в том, что
1. Впервые выявлено формирование приповерхностной нанодоменной структуры в результате создания градиентных волноводов. Предложен способ, не приводящий к формированию нанодоменов.
2. Показано, что изменение толщины слоя протонного обмена и величины превышения поля переключения над пороговым значением качественно изменяет кинетику доменной структуры.
3. Впервые обнаружено гигантское уменьшение порогового поля, вызванное наличием внутреннего поля смещения в приповерхностных слоях с градиентом спонтанной поляризации, созданным протонным обменом в ниобате лития.
4. Впервые при помощи сфокусированного электронного луча создана регулярная доменная структура в канальных волноводах, и продемонстрирована возможность создания доменов произвольной формы в планарных волноводах.
5. В канальных градиентных волноводах с регулярной ДС получена генерация второй гармоники излучения с длиной волны в полосе пропускания телекоммуникационных систем.
Практическая значимость:
1. Полученные результаты будут использованы для создания оптических волноводов с регулярной доменной структурой в ниобате лития.
2. Изученные особенности кинетики доменной структуры в ниобате лития с волноводами, созданными методами протонного обмена, при переключении поляризации приложением внешнего электрического поля позволят оптимизировать методы создания регулярной доменной структуры.
3. Разработанный способ формирования регулярной доменной структуры при воздействии фокусированного электронного луча в ниобате лития с градиентными канальными волноводами будет использован для изготовления интегрально-оптических устройств.
Теоретическая значимость:
1. Исследован процесс формирования приповерхностной нанодоменной структуры при создании градиентных волноводов.
2. Выявлены стадии формирования доменной структуры при облучении сфокусированным электронным лучом ниобата лития, покрытого слоем резиста.
3. Обнаружено гигантское уменьшение порогового поля, вызванное наличием внутреннего поля смещения в приповерхностных слоях с градиентом спонтанной поляризации, созданным протонным обменом.
Положения, выносимые на защиту:
1. В градиентных канальных волноводах, изготовленных методом мягкого про-тонного обмена, нарушается выполнение условий фазового квазисинхронизма в регулярной доменной структуре за счет формирования нанодоменов под действием поля смещения, созданного градиентом спонтанной поляризации.
2. Уменьшение градиента показателя преломления в волноводе позволяет уменьшить поле смещения ниже порога образования нанодоменов и избежать деградации регулярной доменной структуры, приводящей к нарушению выполнения условий фазового квазисинхронизма.
3. Гигантское уменьшение порогового поля зародышеобразования в ниобате лития за счет создания градиентного планарного волновода методом мягкого протонного обмена, вызвано формированием в приповерхностном слое незаэкранированного деполяризующего поля.
4. Дискретное переключение поляризации в ниобате лития со ступенчатыми планарными волноводами вызвано уменьшением эффективности внешнего экранирования деполяризующих полей, а формирование и рост доменных лучей при наличии градиента поляризации вызваны неэффективным объемным экранированием.
Методология и методы. Подробные экспериментальные исследования кинетики и статики доменной структуры были получены с использованием современного высокоточного аналитического оборудования. Визуализация кинетики доменной структуры осуществлена с помощью поляризационного микроскопа при приложении внешнего электрического поля. Статическая поверхностная доменная структуры была визуализирована при помощи сканирующей микроскопии пьезоэлектрического отклика и после селективного травления при помощи сканирующей электронной микроскопии, доменная структура в объеме кристалла - при помощи конфокальной микроскопии комбинационного рассеяния. Создание доменной структуры в градиентных волноводах было произведено сфокусированным электронным лучом. Исследование генерации второй гармоники производилось с помощью перестраиваемого лазера и детекторов.
Достоверность полученных результатов. При проведении измерений использовалось поверенное и калиброванное оборудование. Надежность результатов экспериментов подтверждена высокой статистической достоверностью полученных данных, для обработки которых использованы современные методы, а также тем, что они согласуются с результатами других авторов, и не противоречат известным физическим моделям.
Апробация результатов. Основные результаты были представлены на 20 Всероссийских и международных конференциях и симпозиумах: 10th International Symposium on Ferroic Domains (20-24.09.2010 Prague, Czech Republic); XIX и XX Всероссийских конференциях по физике сегнетоэлектриков (20-23.06.2011, Москва, и 18-22.08.2014, Красноярск); 12th and 13th European Meeting on Ferroelectricity (26.06-02.07.2011, Bordeaux, France and 28.06-03.07.205, Porto, Portugal), 21st International Symposium on the Applications of Ferroelectrics with 11th European Conference on Ap-plications of Polar Dielectrics with International Symposium Piezoresponse Force Micros¬copy and Nanoscale Phenomena in Polar Materials (16-20.07.2012 Aveiro, Portugal), Joint international symposium “11th International Symposium on Ferroic Domains and Micro- to Nanoscopic Structures” and “11th Russia/CIS/Baltic/Japan Symposium on Fer¬roelectricity” (20-24.08.2012, Ekaterinburg), Joint UFFC, EFTF and PFM Symposium (21-25.07.2013, Prague, Czech Republic), 13rd International Meeting on Ferroelectricity (02-06.09.2013, Krakow, Poland), XIV и XVI Всероссийских школах-семинарах по проблемам физики конденсированного состояния вещества (20-26.11.2013 и 12¬19.11.2015, Екатеринбург), European Conference on Applications of Polar Dielectrics (07-11.07.2014, Vilnius, Lithuania), International Conference "Piezoresponse Force Mi¬croscopy and Nanoscale Phenomena in Polar Materials" combined with International Youth Conference "Functional Imaging of Nanomaterials" (14-17.07.2014, Ekaterinburg), XIX Российском симпозиуме по растровой электронной микроскопии и аналитическим методам исследования твердых тел (1-5.06.2015, Черноголовка), The Interna¬tional Workshop “Phase Transitions and Inhomogeneous States in Oxides” (22¬25.06.2015, Kazan), 12th Multinational Congress on Microscopy (23-28.08.2015, Eger, Hungary), International Workshop “Modern Nanotechnologies” (27-29.08.2015, Ekate¬rinburg), 8th International Seminar on Ferroelastic Physics (13-16.09.2016, Voronezh), 7th International Symposium on Optical Materials (29.02-4.03.2016, Lyon, France), 18th European Conference on Integrated Optics (18-21.05.2016, Warsaw, Poland).
Публикации и личный вклад автора. Основные результаты исследований опубликованы в 35 печатных работах (в том числе в пяти статьях в рецензируемых научных журналах из перечня ВАК и в 30 тезисах Всероссийских и международных конференций). Диссертационная работа выполнена в рамках соглашения на написание диссертации под двойным научным руководством между Университетом Ниццы София Антиполис в лаборатории физики конденсированного состояния и Уральским федеральным университетом имени первого Президента России Б.Н. Ельцина в лаборатории сегнетоэлектриков отдела оптоэлектроники и полупроводниковой техники Института естественных наук с использованием оборудования Уральского ЦКП «Современные нанотехнологии» УрФУ в рамках исследований, проводимых при частичной поддержке РФФИ (грант 10-02-00627-а, 11-02-91066-НЦНИ_а, 11-02- 91174-ГФЕН_а, 12-02-31377-мол_а, 14-02-90447-Укр-а, 14-02-31864-мол-а, 15-32- 21102-мол_а_вед), Российского научного фонда (грант 14-12-00826), Министерства образования и науки Российской федерации (гранты 02.740.11.0171, 16.552.11.7020, 14.513.12.0006).
Основные результаты работы были получены лично автором. Выбор направления исследований, обсуждение результатов и формулировка задач проводились с научными руководителями профессором В.Я. Шуром и M.P. De Micheli. Модификация монокристаллов ниобата лития методом протонного обмена, исследование оптических свойств и визуализация ДС методом силовой микроскопии пьезоэлектрического отклика проводились лично автором. Создание канальных волноводов проводились совместно с Floran Doutre. Создание и визуализация ДС методом сканирующей электронной микроскопии проводились совместно с с.н.с. Д.К. Кузнецовым и с.н.с. Д.С. Чезгановым. Визуализация ДС методом конфокальной микроскопии комбинационного рассеяния проводилась совместно с с.н.с. П.С. Зеленовским и с.н.с. Д.О. Аликиным. Измерения спектров ГВГ проводились совместно с Pascal Baldi, Herve Tronche и Е.А. Колчиной.
Структура и объем диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, 6 глав, заключения, списков цитируемой литературы, условных обозначений и опубликованных работ. Общий объем работы составляет 136 страницы, включая 89 рисунков, 3 таблиц, список условных обозначений, опубликованных работ и библиографию из 140 наименований.
Монокристаллы семейства ниобата лития (LiNbO3, LN) рассматриваются в качестве основного материала для создания элементов интегрально-оптических схем (ИОС), благодаря уникальному сочетанию акустооптических, электрооптических, нелинейно-оптических, фотоупругих и фотоэлектрических свойств.
Распространение оптического излучения по канальным волноводам через регулярную доменную структуру (РДС) в LN позволит значительно усилить эффективность нелинейно-оптических процессов. Создание ИОС на основе волноводов с РДС в LN позволит перейти на качественно новый уровень управления сигналами, передаваемыми по оптическому волокну.
Обширный набор методов создания волноводов в LN позволяет с высокой точностью контролировать их параметры. К наиболее широко применяемым методам относятся: диффузия титана и протонный обмен, а также имплантация ионов высоких энергий и лазерная запись. Созданные методом мягкого протонного обмена (SPE) волноводы обладают малыми потерями, высокой степенью оптической локализации и применимы для лазерного излучения с длиной волны, лежащей в полосе пропускания телекоммуникационных систем.
Существует два альтернативных подхода к изготовлению волноводов с РДС: создание доменной структуры (ДС) в кристалле с канальными волноводами и создание волноводов в кристалле с РДС. Для реализации первого подхода нужно исследовать особенности кинетики ДС в кристалле с модифицированным поверхностным слоем. Второй подход требует изучения влияния протонного обмена на РДС.
Доменная инженерия является активно развивающейся отраслью науки и технологии по созданию в сегнетоэлектрических материалах стабильной ДС с заданными геометрическими параметрами. Основным методом создания РДС в LN является приложении внешнего электрического поля с помощью системы электродов, изготовленных с использованием фотолитографии. Этот метод позволяет формировать РДС с периодом до 4 мкм, однако для создания ряда нелинейно-оптических устройств и фотонных кристаллов нужны субмикронные периоды, что стимулирует разработку альтернативных методов. Кроме того, существенные отличия кинетики ДС в волноводах затрудняют использование классических методов создания РДС. Недавно показано, что использование сфокусированного электронного луча является одним из наиболее перспективных методов формирования РДС с субмикронными периодами.
Кинетика ДС при переключении поляризации в сегнетоэлектрических материалах под действием электрического поля может быть рассмотрена как аналог фазового перехода первого рода, и является важной фундаментальной задачей физики конденсированного состояния.
Таким образом, комплексное исследование воздействия процесса протонного обмена на РДС, а также на кинетику ДС при переключении поляризации при приложении внешнего электрического поля и при облучении сфокусированным электронным лучом актуально как для практического применения, так и для решения фундаментальных задач.
Целью работы являлось исследование влияния волноводов, полученных раз-личными вариантами метода протонного обмена, на параметры ДС и на кинетику доменов при переключении поляризации в ЬЫ.
Основные задачи:
1. Исследовать влияние мягкого протонного обмена на регулярную ДС в монокристаллах ниобата лития.
2. Исследовать кинетику ДС при переключении поляризации в монокристаллах ниобата лития с планарными волноводами, полученными различными вариантами протонного обмена.
3. Исследовать процесс создания ДС сфокусированным электронным лучом в планарных волноводах, полученных методом мягкого протонного обмена.
4. Исследовать процесс формирования регулярной ДС в канальных волноводах, полученных методом мягкого протонного обмена.
5. Измерить в канальных волноводах, полученных методом мягкого протонного обмена, с регулярной ДС генерацию второй гармоники лазерного излучения с длиной волны в полосе пропускания для телекоммуникационных систем.
Объекты исследования. Исследовались влияние протонного обмена на РДС в ЬЫ и особенности кинетики ДС в ЬЫ с волноводами, полученными различными вариантами протонного обмена при переключении поляризации приложением внешнего электрического поля и при помощи сфокусированного электронного луча.
Научная новизна работы заключается в том, что
1. Впервые выявлено формирование приповерхностной нанодоменной структуры в результате создания градиентных волноводов. Предложен способ, не приводящий к формированию нанодоменов.
2. Показано, что изменение толщины слоя протонного обмена и величины превышения поля переключения над пороговым значением качественно изменяет кинетику доменной структуры.
3. Впервые обнаружено гигантское уменьшение порогового поля, вызванное наличием внутреннего поля смещения в приповерхностных слоях с градиентом спонтанной поляризации, созданным протонным обменом в ниобате лития.
4. Впервые при помощи сфокусированного электронного луча создана регулярная доменная структура в канальных волноводах, и продемонстрирована возможность создания доменов произвольной формы в планарных волноводах.
5. В канальных градиентных волноводах с регулярной ДС получена генерация второй гармоники излучения с длиной волны в полосе пропускания телекоммуникационных систем.
Практическая значимость:
1. Полученные результаты будут использованы для создания оптических волноводов с регулярной доменной структурой в ниобате лития.
2. Изученные особенности кинетики доменной структуры в ниобате лития с волноводами, созданными методами протонного обмена, при переключении поляризации приложением внешнего электрического поля позволят оптимизировать методы создания регулярной доменной структуры.
3. Разработанный способ формирования регулярной доменной структуры при воздействии фокусированного электронного луча в ниобате лития с градиентными канальными волноводами будет использован для изготовления интегрально-оптических устройств.
Теоретическая значимость:
1. Исследован процесс формирования приповерхностной нанодоменной структуры при создании градиентных волноводов.
2. Выявлены стадии формирования доменной структуры при облучении сфокусированным электронным лучом ниобата лития, покрытого слоем резиста.
3. Обнаружено гигантское уменьшение порогового поля, вызванное наличием внутреннего поля смещения в приповерхностных слоях с градиентом спонтанной поляризации, созданным протонным обменом.
Положения, выносимые на защиту:
1. В градиентных канальных волноводах, изготовленных методом мягкого про-тонного обмена, нарушается выполнение условий фазового квазисинхронизма в регулярной доменной структуре за счет формирования нанодоменов под действием поля смещения, созданного градиентом спонтанной поляризации.
2. Уменьшение градиента показателя преломления в волноводе позволяет уменьшить поле смещения ниже порога образования нанодоменов и избежать деградации регулярной доменной структуры, приводящей к нарушению выполнения условий фазового квазисинхронизма.
3. Гигантское уменьшение порогового поля зародышеобразования в ниобате лития за счет создания градиентного планарного волновода методом мягкого протонного обмена, вызвано формированием в приповерхностном слое незаэкранированного деполяризующего поля.
4. Дискретное переключение поляризации в ниобате лития со ступенчатыми планарными волноводами вызвано уменьшением эффективности внешнего экранирования деполяризующих полей, а формирование и рост доменных лучей при наличии градиента поляризации вызваны неэффективным объемным экранированием.
Методология и методы. Подробные экспериментальные исследования кинетики и статики доменной структуры были получены с использованием современного высокоточного аналитического оборудования. Визуализация кинетики доменной структуры осуществлена с помощью поляризационного микроскопа при приложении внешнего электрического поля. Статическая поверхностная доменная структуры была визуализирована при помощи сканирующей микроскопии пьезоэлектрического отклика и после селективного травления при помощи сканирующей электронной микроскопии, доменная структура в объеме кристалла - при помощи конфокальной микроскопии комбинационного рассеяния. Создание доменной структуры в градиентных волноводах было произведено сфокусированным электронным лучом. Исследование генерации второй гармоники производилось с помощью перестраиваемого лазера и детекторов.
Достоверность полученных результатов. При проведении измерений использовалось поверенное и калиброванное оборудование. Надежность результатов экспериментов подтверждена высокой статистической достоверностью полученных данных, для обработки которых использованы современные методы, а также тем, что они согласуются с результатами других авторов, и не противоречат известным физическим моделям.
Апробация результатов. Основные результаты были представлены на 20 Всероссийских и международных конференциях и симпозиумах: 10th International Symposium on Ferroic Domains (20-24.09.2010 Prague, Czech Republic); XIX и XX Всероссийских конференциях по физике сегнетоэлектриков (20-23.06.2011, Москва, и 18-22.08.2014, Красноярск); 12th and 13th European Meeting on Ferroelectricity (26.06-02.07.2011, Bordeaux, France and 28.06-03.07.205, Porto, Portugal), 21st International Symposium on the Applications of Ferroelectrics with 11th European Conference on Ap-plications of Polar Dielectrics with International Symposium Piezoresponse Force Micros¬copy and Nanoscale Phenomena in Polar Materials (16-20.07.2012 Aveiro, Portugal), Joint international symposium “11th International Symposium on Ferroic Domains and Micro- to Nanoscopic Structures” and “11th Russia/CIS/Baltic/Japan Symposium on Fer¬roelectricity” (20-24.08.2012, Ekaterinburg), Joint UFFC, EFTF and PFM Symposium (21-25.07.2013, Prague, Czech Republic), 13rd International Meeting on Ferroelectricity (02-06.09.2013, Krakow, Poland), XIV и XVI Всероссийских школах-семинарах по проблемам физики конденсированного состояния вещества (20-26.11.2013 и 12¬19.11.2015, Екатеринбург), European Conference on Applications of Polar Dielectrics (07-11.07.2014, Vilnius, Lithuania), International Conference "Piezoresponse Force Mi¬croscopy and Nanoscale Phenomena in Polar Materials" combined with International Youth Conference "Functional Imaging of Nanomaterials" (14-17.07.2014, Ekaterinburg), XIX Российском симпозиуме по растровой электронной микроскопии и аналитическим методам исследования твердых тел (1-5.06.2015, Черноголовка), The Interna¬tional Workshop “Phase Transitions and Inhomogeneous States in Oxides” (22¬25.06.2015, Kazan), 12th Multinational Congress on Microscopy (23-28.08.2015, Eger, Hungary), International Workshop “Modern Nanotechnologies” (27-29.08.2015, Ekate¬rinburg), 8th International Seminar on Ferroelastic Physics (13-16.09.2016, Voronezh), 7th International Symposium on Optical Materials (29.02-4.03.2016, Lyon, France), 18th European Conference on Integrated Optics (18-21.05.2016, Warsaw, Poland).
Публикации и личный вклад автора. Основные результаты исследований опубликованы в 35 печатных работах (в том числе в пяти статьях в рецензируемых научных журналах из перечня ВАК и в 30 тезисах Всероссийских и международных конференций). Диссертационная работа выполнена в рамках соглашения на написание диссертации под двойным научным руководством между Университетом Ниццы София Антиполис в лаборатории физики конденсированного состояния и Уральским федеральным университетом имени первого Президента России Б.Н. Ельцина в лаборатории сегнетоэлектриков отдела оптоэлектроники и полупроводниковой техники Института естественных наук с использованием оборудования Уральского ЦКП «Современные нанотехнологии» УрФУ в рамках исследований, проводимых при частичной поддержке РФФИ (грант 10-02-00627-а, 11-02-91066-НЦНИ_а, 11-02- 91174-ГФЕН_а, 12-02-31377-мол_а, 14-02-90447-Укр-а, 14-02-31864-мол-а, 15-32- 21102-мол_а_вед), Российского научного фонда (грант 14-12-00826), Министерства образования и науки Российской федерации (гранты 02.740.11.0171, 16.552.11.7020, 14.513.12.0006).
Основные результаты работы были получены лично автором. Выбор направления исследований, обсуждение результатов и формулировка задач проводились с научными руководителями профессором В.Я. Шуром и M.P. De Micheli. Модификация монокристаллов ниобата лития методом протонного обмена, исследование оптических свойств и визуализация ДС методом силовой микроскопии пьезоэлектрического отклика проводились лично автором. Создание канальных волноводов проводились совместно с Floran Doutre. Создание и визуализация ДС методом сканирующей электронной микроскопии проводились совместно с с.н.с. Д.К. Кузнецовым и с.н.с. Д.С. Чезгановым. Визуализация ДС методом конфокальной микроскопии комбинационного рассеяния проводилась совместно с с.н.с. П.С. Зеленовским и с.н.с. Д.О. Аликиным. Измерения спектров ГВГ проводились совместно с Pascal Baldi, Herve Tronche и Е.А. Колчиной.
Структура и объем диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, 6 глав, заключения, списков цитируемой литературы, условных обозначений и опубликованных работ. Общий объем работы составляет 136 страницы, включая 89 рисунков, 3 таблиц, список условных обозначений, опубликованных работ и библиографию из 140 наименований.
Проведенные систематические исследования особенностей кинетики ДС при переключении поляризации при приложении внешнего электрического поля и при помощи сфокусированного электронного луча в LN с приповерхностными волноводами, полученными различными вариантами метода протонного обмена, позволили сделать следующие основные выводы:
1. Впервые обнаружена деградация регулярной доменной структуры, за счет образования нанодоменов глубиной до 15 мкм в градиентных канальных волноводах после завершения протонного обмена. Показано, что уменьшение градиента в волноводе позволяет избежать деградации.
2. Впервые обнаружено гигантское уменьшение порогового поля зародышеобразования в градиентных волноводах, которое вызвано формированием в приповерхностном слое незаэкранированного деполяризующего поля.
3. Обнаружено дискретное переключение поляризации в ниобате лития со ступенчатыми планарными волноводами, вызванное уменьшением эффективности внешнего экранирование деполяризующих полей, а также формирование и рост доменных лучей при наличии градиента поляризации, вызванные неэффективным объемным экранированием.
4. Обнаружен эффект изотропного роста доменов при облучении сфокусированным электронным лучом ниобата лития с градиентным планарным волноводом, обусловленный слиянием растущего домена с изолированными нанодоменами.
5. Продемонстрирована возможность создания регулярной доменной структуры сфокусированным электронным лучом в ниобате лития с канальными градиентными волноводами, и получена генерация второй гармоники лазерного излучения с длиной волны в полосе пропускания для телекоммуникационных систем.
1. Впервые обнаружена деградация регулярной доменной структуры, за счет образования нанодоменов глубиной до 15 мкм в градиентных канальных волноводах после завершения протонного обмена. Показано, что уменьшение градиента в волноводе позволяет избежать деградации.
2. Впервые обнаружено гигантское уменьшение порогового поля зародышеобразования в градиентных волноводах, которое вызвано формированием в приповерхностном слое незаэкранированного деполяризующего поля.
3. Обнаружено дискретное переключение поляризации в ниобате лития со ступенчатыми планарными волноводами, вызванное уменьшением эффективности внешнего экранирование деполяризующих полей, а также формирование и рост доменных лучей при наличии градиента поляризации, вызванные неэффективным объемным экранированием.
4. Обнаружен эффект изотропного роста доменов при облучении сфокусированным электронным лучом ниобата лития с градиентным планарным волноводом, обусловленный слиянием растущего домена с изолированными нанодоменами.
5. Продемонстрирована возможность создания регулярной доменной структуры сфокусированным электронным лучом в ниобате лития с канальными градиентными волноводами, и получена генерация второй гармоники лазерного излучения с длиной волны в полосе пропускания для телекоммуникационных систем.



