📄Работа №187723
Тема: Разработка нелинейно-оптических элементов на основе селенида галлия с просветляющим покрытием для генерации терагерцового излучения
Характеристики работы
Тип работы
Дипломные работы, ВКР
Предмет
Физика
Объем:
39 листов
Год:
2019
Просмотров:
80
4390
руб.
🛒 Купить работу
Не подходит эта работа?
Закажите новую по вашим требованиям
Узнать цену на написание
Закажите новую по вашим требованиям
Представленный материал является образцом учебного исследования, примером структуры и содержания учебного исследования по заявленной теме. Размещён исключительно в информационных и ознакомительных целях.
Workspay.ru оказывает информационные услуги по сбору, обработке и структурированию материалов в соответствии с требованиями заказчика.
Размещение материала не означает публикацию произведения впервые и не предполагает передачу исключительных авторских прав третьим лицам.
Материал не предназначен для дословной сдачи в образовательные организации и требует самостоятельной переработки с соблюдением законодательства Российской Федерации об авторском праве и принципов академической добросовестности.
Авторские права на исходные материалы принадлежат их законным правообладателям. В случае возникновения вопросов, связанных с размещённым материалом, просим направить обращение через форму обратной связи.
Настоящий учебно-методический информационный материал размещён в ознакомительных и исследовательских целях и представляет собой пример учебного исследования. Не является готовым научным трудом и требует самостоятельной переработки.
📋 Содержание
ВВЕДЕНИЕ 5
1. Оптические покрытия. Получение и применение терагерцового
излучения (литературный обзор) 6
1.1 Типы оптических покрытий и многолучевая интерференция 6
1.2 Оптические свойства и кристаллическая структура GaSe 9
1.3 Получение и использование терагерцового излучения 11
1.4 Нелинейно-оптическое выпрямление 14
1.5 Выводы по литературному обзору и постановка задачи 16
2. Экспериментальные и расчетные методы 17
2.1 Однослойные просветляющие покрытия 17
2.2 Двухслойные оптические покрытия 19
2.3 Моделирование спектров генерации терагерцового излучения в
кристаллах GaSe различной толщины при оптическом выпрямлении фемтосекундных лазерных импульсов 20
2.4 Технология получения тонких пленок методом термического и
магнетронного напыления 21
2.5 Схема установки терагерцовой спектроскопии 23
3. Результаты экспериментов 25
3.1 Спектры пропускания образцов SiO2-GaSe и SiO2-Si3N4-GaSe 25
3.2 Генерация терагерцового излучения в кристаллах GaSe с
просветляющими покрытиями при оптическом выпрямлении фемтосекундных лазерных импульсов 29
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 35
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ 36
1. Оптические покрытия. Получение и применение терагерцового
излучения (литературный обзор) 6
1.1 Типы оптических покрытий и многолучевая интерференция 6
1.2 Оптические свойства и кристаллическая структура GaSe 9
1.3 Получение и использование терагерцового излучения 11
1.4 Нелинейно-оптическое выпрямление 14
1.5 Выводы по литературному обзору и постановка задачи 16
2. Экспериментальные и расчетные методы 17
2.1 Однослойные просветляющие покрытия 17
2.2 Двухслойные оптические покрытия 19
2.3 Моделирование спектров генерации терагерцового излучения в
кристаллах GaSe различной толщины при оптическом выпрямлении фемтосекундных лазерных импульсов 20
2.4 Технология получения тонких пленок методом термического и
магнетронного напыления 21
2.5 Схема установки терагерцовой спектроскопии 23
3. Результаты экспериментов 25
3.1 Спектры пропускания образцов SiO2-GaSe и SiO2-Si3N4-GaSe 25
3.2 Генерация терагерцового излучения в кристаллах GaSe с
просветляющими покрытиями при оптическом выпрямлении фемтосекундных лазерных импульсов 29
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 35
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ 36
📖 Аннотация
Работа посвящена разработке технологии нанесения просветляющих покрытий на кристаллы селенида галлия (GaSe) для повышения эффективности генерации терагерцового (ТГц) излучения. Актуальность исследования обусловлена отсутствием надежных методов создания таких покрытий из-за низкой механической твердости и плохой адгезии пленок к GaSe, а также склонности поверхности кристалла к окислению, что ограничивает практическое применение этих перспективных нелинейно-оптических элементов. В работе разработана лабораторная технология получения однослойных (SiO2) и двухслойных (SiO2-Si3N4) просветляющих покрытий методом термического и магнетронного напыления для длин волн излучения Ti:Sa-лазера. Экспериментально показано, что однослойное двустороннее покрытие SiO2 обеспечивает коэффициент пропускания до 95% и приводит к увеличению выходной мощности ТГц-излучения, генерируемого методом оптического выпрямления фемтосекундных импульсов, на 28% по сравнению с непокрытым кристаллом. Для двухслойного покрытия также достигнуто высокое пропускание (>95% на части диапазона), однако наблюдалось расхождение экспериментальных и расчетных спектров, вероятно, из-за отклонений толщин и показателя преломления пленок от проектных значений, что привело к некоторому снижению мощности ТГц-излучения. Практическая значимость результатов заключается в возможности их использования при создании более эффективных источников ТГц-излучения для систем спектроскопии, медицинской диагностики и безопасности, что согласуется с исследованиями в области нелинейных кристаллов GaSe, представленными в работах Nazarov M.M. (2011) и Singh N.B. (1998, 1999). Таким образом, разработанные просветляющие покрытия демонстрируют высокие оптические характеристики и перспективны для интеграции в нелинейно-оптические элементы на основе GaSe, предназначенные для генерации инфракрасного и терагерцового излучения.
📖 Введение
Терагерцовое излучение - это электромагнитное излучение в интервале частот 0,3 - 10 ТГц. В данном диапазоне лежат спектры излучения сложных органических молекул и астрономических объектов. До недавнего времени терагерцовый диапазон частот оставался мало освоенным. Для генерации и детектирования терагерцового излучения методами нелинейной оптики могут использоваться кристаллы GaSe. Гексагональные кристаллы GaSe обладают выраженной анизотропией структурных, механических и оптических свойств благодаря чему находят широкое применение в нелинейной оптике. До настоящего времени не разработано технологии получения просветляющих покрытий для кристаллов GaSe, что связано с их низкой механической твердостью и плохой адгезией большинства наносимых пленок. Поверхность кристаллов GaSe легко окисляется и образует химические соединения с компонентами влажного воздуха, что приводит к изменению свойств оптических элементов на их основе и делает актуальной разработку защитных покрытий. Защитная пленка, помимо механической прочности и низкой химической активности, должна обладать высокой лучевой стойкостью, оптической однородностью и широкой областью прозрачности.
Настоящая работа направлена на разработку лабораторной технологии получения просветляющих покрытий на основе тонких пленок S1O2 и S13N4 для кристаллов GaSe на длинах волн излучения Ti:Sa-лазера. Исследуются однослойные и двуслойные просветляющие покрытия. Для проверки эффективности полученных нелинейно-оптических элементов из GaSe с просветляющими покрытиями исследуется генерация в них терагерцового излучения методом оптического выпрямления фемтосекундных лазерных импульсов.
Настоящая работа направлена на разработку лабораторной технологии получения просветляющих покрытий на основе тонких пленок S1O2 и S13N4 для кристаллов GaSe на длинах волн излучения Ti:Sa-лазера. Исследуются однослойные и двуслойные просветляющие покрытия. Для проверки эффективности полученных нелинейно-оптических элементов из GaSe с просветляющими покрытиями исследуется генерация в них терагерцового излучения методом оптического выпрямления фемтосекундных лазерных импульсов.
✅ Заключение
В работе найдена лабораторная технология получения одно- и двуслойных просветляющих покрытий для нелинейных кристаллов GaSe на длинах волн излучения Ti:Sa лазера. Проведена апробация полученных нелинейно-оптических элементов в схеме для генерации терагерцового излучения методом оптического выпрямления фемтосекундных лазерных импульсов.
Для образцов с однослойным двусторонним покрытием SiO2-GaSe достигнуты коэффициенты пропускания на уровне до 95 %. Эксперименты по генерации терагерцового излучения в данных образцах при оптическом выпрямлении фемтосекундных лазерных импульсов показали, что при равных толщинах кристаллов уменьшение потерь на отражение ведёт к увеличению выходной мощности терагерцового излучения на 28 %.
Для образцов с двуслойным двусторонним покрытием SiO2-SisN4-GaSe коэффициент пропускания на длине волны 800 нм составил порядка 90 %; для более длинных волн коэффициент пропускания доходил до >95%. При этом наблюдается расхождение экспериментальных спектров пропускания с расчетными, что можно объяснить тем, что реально полученные толщины пленок отличаются от заданных. Также возможно отличие показателя преломления пленки SisN4 от принятого при проектировании значения 2,1. Эксперименты по генерации терагерцового излучения в образцах SiO2-SisN4-GaSe при оптическом выпрямлении фемтосекундных лазерных импульсов показали некоторое уменьшение выходной мощности терагерцового излучения. Это обусловлено, вероятно, неполным учетом влияния различных толщин образцов имеющейся моделью.
В целом можно сделать заключение, что полученные однослойные (SiO2) и двуслойные (SiO2-SisN4) покрытия на кристаллы GaSe обладают достаточно высокими характеристиками по уровню пропускания и спектральной ширине рабочего диапазона и, безусловно, перспективны для повышения эффективности нелинейно-оптических элементов на основе GaSe, предназначенных для генерации ИК и терагерцового излучения.
Для образцов с однослойным двусторонним покрытием SiO2-GaSe достигнуты коэффициенты пропускания на уровне до 95 %. Эксперименты по генерации терагерцового излучения в данных образцах при оптическом выпрямлении фемтосекундных лазерных импульсов показали, что при равных толщинах кристаллов уменьшение потерь на отражение ведёт к увеличению выходной мощности терагерцового излучения на 28 %.
Для образцов с двуслойным двусторонним покрытием SiO2-SisN4-GaSe коэффициент пропускания на длине волны 800 нм составил порядка 90 %; для более длинных волн коэффициент пропускания доходил до >95%. При этом наблюдается расхождение экспериментальных спектров пропускания с расчетными, что можно объяснить тем, что реально полученные толщины пленок отличаются от заданных. Также возможно отличие показателя преломления пленки SisN4 от принятого при проектировании значения 2,1. Эксперименты по генерации терагерцового излучения в образцах SiO2-SisN4-GaSe при оптическом выпрямлении фемтосекундных лазерных импульсов показали некоторое уменьшение выходной мощности терагерцового излучения. Это обусловлено, вероятно, неполным учетом влияния различных толщин образцов имеющейся моделью.
В целом можно сделать заключение, что полученные однослойные (SiO2) и двуслойные (SiO2-SisN4) покрытия на кристаллы GaSe обладают достаточно высокими характеристиками по уровню пропускания и спектральной ширине рабочего диапазона и, безусловно, перспективны для повышения эффективности нелинейно-оптических элементов на основе GaSe, предназначенных для генерации ИК и терагерцового излучения.
ИЛИ
Поиск аналога
📕 Список литературы
🖼 Скриншоты
🛒 Оформить заказ
⚡ Работу высылаем в течении 5 минут после оплаты.