Тема: ИССЛЕДОВАНИЕ ФОТОРЕФРАКТИВНЫХ ЭФФЕКТОВ В КРИСТАЛЛАХ GaAs:Cr

Фоторефрактивные кристаллы (ФРК) в настоящее время являются перспективными материалами для приложений нелинейной оптики: динамической голографии, оптической памяти, обращения (самообращения) и коррекции волнового фронта световых пучков, усилений оптических изображений, синхронизаций излучения лазеров, оптических обработок информаций, а также для создания оптических нейронных сетей [1 -4]. Вследствие этого фоторефрактивные кристаллы активно исследуются с момента открытия фоторефрактивного эффекта в 1965 году [5] по сегодняшний день.
Так как фоторефрактивные кристаллы не имеют центра симметрии, они обладают электрооптическими свойствами, а также проявляют пьезоэлектрические свойства [6]. Как следствие, в кристалле появляются значительные упругие деформации за счет воздействия поля пространственного заряда на фоторефрактивную решетку [7, 8]. При теоретическом анализе объемных фоторефрактивных эффектов в основном допускается пренебрегать воздействием на них границы кристалла, то есть данный анализ чаще всего ведется в приближении безграничной среды. Тем не менее существуют задачи, в которых особенности формирования решетки пространственного заряда около границы кристалла существенны. К примеру, запись голограмм в тонких фоторефрактивных планарных волноводах , считывание голограмм в объемных ферроэлектрических кристаллах сильно поглощаемым ультрафиолетовым светом и др. Изучение воздействия границы фоторефрактивных кристаллов на структуру фоторефрактивной решетки имеет и самостоятельный интерес. Такие исследования могут дать ценную информацию, а также новые данные о процессах, возникающих у поверхности. Таким образом, если речь идет об ограниченных кристаллах, то для полноты и корректности описания фоторефрактивных процессов важно учитывать влияние на них границы кристалла .
Фоторефрактивные кристаллы могут использоваться в рентгеновских датчиках, которые представляют большой интерес для неразрушающего контроля материалов, а также для медицинских применений. С помощью фоторефрактивных материалов пытаются создать оптические компьютеры, так как они могут действовать намного быстрее обычных.
Одним из наиболее изученных полупроводниковых материалов для записи фоторефрактивной голографии является GaAs. В этом материале возможно получение рекордно большого коэффициента усиления и усиления сигнального пучка в сравнении с падающим на кристалл. Для этого необходимо проводить запись сигнала, используя диффузионный механизм формирования объемного заряда, с применением постоянного и переменного электрических полей. Оптические и электрофизические свойства арсенида галлия делает его одним из наиболее перспективных материалов для применения в вышеописанных приложениях.
Купить

В последнее время наблюдается значительный рост использования и изучения материалов микро- и нано- электроники. В данной работе были рассмотрены фоторефрактивные свойства кристалла GaAs:Cr. На основе изученных литературных источников можно сделать вывод, что за счет нелинейных электрооптических и фотопроводящих свойств фоторефрактивные кристаллы являются перспективными для создания динамических голограмм, оптической памяти, обращения (самообращения) и коррекции волнового фронта световых пучков, усилений оптических изображений, синхронизаций излучения лазеров, оптических обработок информаций, создания оптических нейронных сетей. Для записи фоторефрактивной голограммы с использованием GaAs для получения рекордно большого коэффициента усиления и усиления сигнального пучка в сравнении с падающим на кристалл необходимо проводить запись, используя диффузионный механизм формирования объемного заряда, с применением постоянного и переменного электрических полей.
В работе представлена модель дифракции опорной световой волны на объемной отражательной голограмме в кубическом оптически активном фоторефрактивном кристалле GaAs:Cr и проведены расчеты основных коэффициентов. Исследована зависимость коэффициента усиления от интенсивности падающего луча. Полученные данные сопоставлены с теоретическими расчетами и довольно точно согласуются.
Полученные результаты подтверждают возможность применения кристаллов GaAs:Cr в рентгеновских датчиках.
Купить