Интерферометрические термочувствительные и оптически индуцированные управляющие волноводные элементы на основе ниобата лития
Диссертация
Исследовано взаимодействие темных пространственных солитонов^ в протонно-имплантированном планарном оптическом волноводе в пластине 1л№>03 Х-среза. Продемонстрировано проявление эффектов как притяжения, так и отталкивания темных пространственных солитонов при их формировании световыми пучками, в поперечном сечении которых амплитуда поля дважды изменяет свой знак на противоположный внаправлении… Читать ещё >
Содержание
- 1. Самовоздействие световых пучков в фоторефрактивной среде
- 1. 1. Планарные оптические волноводные структуры и методы их формирования
- 1. 2. Фоторефрактивный эффект в 1л1ЧЬОз
- 1. 3. Формирование пространственных солитонов в фоторефрактивных кристаллах
- 1. 4. Механизм взаимодействия темных пространственных солитонов
- 1. 5. Выводы по первой главе
- 2. Исследование оптического пропускания пластин 1л№Юз с фоторефрактивной поверхностью
- 2. 1. Исследование влияния изменения температуры на оптическое пропускание пластин 1л1ЧЬОз
- 2. 2. Исследование влияния фоторефрактивного эффекта на оптическое пропускание плоскопараллельных пластин 1л№>Оз
- 2. 3. Математическое моделирование распространения света через пластину ЦИЧЬОз
- 2. 3. 1. Многолучевая интерференция
- 2. 3. 2. Двулучевая интерференция
- 2. 3. 3. Факторы, влияющие на величину оптического пропускания пластины И1%Оз
- 2. 4. Оптически индуцированные элементы для преобразования- профиля световых пучков на основе Ы№
- 2. 4. 1. Планарные транспаранты для преобразования профиля световых пучков
- 2. 4. 2. Исследование вклада термооптического эффекта в оптическое индуцирование фоторефрактивных решеток
- 2. 5. Выводы по второй главе
- 3. Формирование и взаимодействие тёмных пространственных солитонов в ионно-имплантированных планарных ОВ в 0№>
- 3. 1. Исследование формирования темных пространственных солитонов← в планарных ОВ, полученных имплантацией протонов и ионов кислорода в 1ЛМЮ
- 3. 1. 1. Исследуемые образцы
- 3. 1. 2. Методика и схема эксперимента
- 3. 1. 3. Экспериментальные результаты и их обсуждение
- 3. 2. Исследование взаимодействия темных пространственных солитонов в планарном ОВ, полученном имплантацией протонов в LiNb
- 3. 2. 1. Схема эксперимента
- 3. 2. 2. Формирование двух темных пространственных солитонов в планарном ОВ, полученном имплантацией протонов в LiNb
- 3. 2. 3. Взаимное притяжение и отталкивание темных пространственных солитонов в планарном ОВ, полученном имплантацией протонов в LiNb
- 3. 2. 4. Формирование X — соединения
- 3. 3. Численное моделирование взаимодействия темных пространственных солитонов в планарном ОВ, полученном имплантацией протонов в LiNb
- 3. 4. Выводы по третьей главе.'
- 3. 1. Исследование формирования темных пространственных солитонов← в планарных ОВ, полученных имплантацией протонов и ионов кислорода в 1ЛМЮ
- 4. Элементы фотоники на основе LiNb
- 4. 1. Интерферометрический термочувствительный оптический элемент (ИТЭ) для датчика измерения температуры
- 4. 1. 1. Методика расчета параметров ИТЭ
- 4. 1. 2. Чувствительность ИТЭ
- 4. 1. 3. Применение ИТЭ для регистрации УФ излучения
- 4. 1. 4. Стабильность ИТЭ для измерения УФ излучения
- 4. 2. Переключатель световых пучков на основе LiNb
- 4. 2. 1. Солитоны в планарных ОВ
- 4. 2. 2. Элементы переключения света, сформированные темными пространственными солитонами в LiNb
- 4. 2. 3. Оптически реконфигурируемые переключатели световых пучков
- 4. 3. Выводы по четвертой главе
- 4. 1. Интерферометрический термочувствительный оптический элемент (ИТЭ) для датчика измерения температуры
Список литературы
- Гиббс X. Оптическая бистабильность. Управление светом с помощью света: пер. с англ. / X. Гиббс М.: Мир, 1988. — 160 с.
- Kip D. Photorefractive waveguides: fabrication, properties, and applications // Appl. Phys. B. 1998. — Vol. 67. — P. 131 -150.
- Kip D. Photorefractive properties of ion-implanted waveguides in strontium barium niobate crystals / D. Kip, B. Kemper, I. Nee, R. Pankrath, P. Moretti // Appl. Phys. B. -1997. Vol. 65. — P. 511.
- Манохин С.И. Ионная имплантация: новые возможности известного метода Электронный ресурс. // Известия Орел ГТУ. Серия «Естественные науки». 2003. № 1−2. С. 59 62. URL: http://www.nanometer.ru/2008/03/21/fellerene7401.html (дата обращения 18.06.2011).
- Destefanis D.L. Optical waveguides in LiNb03 formed by ion implantation of helium / D.L. Destefanis, P.D. Townsend, J.P. Gailliard // Appl1. Phys. Lett. 1 March 1978. — 32 (5). — P. 293 — 294.
- Buchal C.H. Titanium-implanted optical waveguide in LiNb03 / C.H. Buchal, P.R.Ashley, D. K Thomas// Material Science and Engineering 1989. — A109.-P. 189 -192.
- Ниобат лития: дефекты, фоторефракция, колебательный спектр, поляритоны / Н. В. Сидоров и др. М.: Наука, 2003. — 255 с.
- Adibi A. Two-center holographic recording / A. Adibi, К. Buse, D. Psaltis // Opt. Soc. Am. B. 5 May 2001. — Vol: 18. — P. 584 — 600.
- Фоторефрактивные кристаллы в когерентной оптике / М. П. Петров и др. С.Пб.: Наука, 1992. — 320 с.
- Peithmann К. Photorefractive properties of highly-doped lithium niobate crystals in the visible and near-infrared / K. Peithmann, A. Wiebrock, K. Buse // Appl. Phys. B. 1999. — Vol. 68. — P. 777 — 784.
- Hadley G.R. Wide-angle beam propagation using Pade approximant operators // Opt. Lett. -1992. Vol. 17. — P. 1426.
- Nikolov N.I. Attraction of nonlocal dark optical solitons / N.I. Nikolov, D. Neshev, W. Krolikowski, O. Bang, J.J. Rasmussen, P.L. Christiansen // Opt. Lett. 2004. — Vol. 29. — P. 286 — 288.
- Dreischuh A. Observation of attraction between dark solitons / A. Dreischuh,
- D. Neshev, D. Petersen, O. Bang, W. Krolikowski // Phys. Rev. Lett. 3 February 2006. — Vol. 96. — P. 43 901 (1 — 4).
- Пат. 5 469 525 United States Patent, G02 °F 1/35. Photonic devices using optical waveguides induced by dark spatial solitons/ Luther-Davies- (Bruce), Xiaoping- Yang (Endeavour Hills) (Australia) // Invention 21 November 1995. -11c.
- Шандаров B. M: Пространственные оптические1 солитоны в планарных волноводах. на основе электрооптических кристаллов / В. М. Шандаров, D. Kip,
- E. Kratzig // Изв. вузов. Физика. 2005. — № 10. — С. 43 — 52.
- Taya-M. Y* junction arising from dark-soliton propagation im photovoltaic media / Ml Taya, M.C. Bashaw, M: M. Fejer, M. Segev, G.C.Valley.// Opt. Lett.-July 1,1996. Vol. 21, № 13. — P. 943 — 945-.
- Chen Z. Steady-state photorefractive soliton-induced Y-junction waveguides and high-order dark spatial solitons / Z. Chen, M. Mitchell, M. Segev // Opt. Lett. -May 15,1996. Vol. 21, № 10. — PI 716 — 718.
- Couton G. Formation of reconfigurable singlemode channel waveguides in LiNb03 using spatial soliton / G. Couton, H. Maillotte, R: Giust, M. Chauvet // Electronics Letters. February 6, 2003. — Vol. 39, № 3. — P. 286 — 287.
- Matthew M. Waveguides formed by quasi-steady-state photorefractive spatial solitons /'M. Matthew, G. Duree, G. Salamo, M. Segev // Opt. Lett. 1995. — V. 20- -P. 2066 — 2068.
- Luther-Davies В. Waveguides and Y junctions formed in bulk media by using dark spatial solitons/ B. Luther-Davies, Y. Xiaoping// Opt. Lett.-April 1, 1992.-Vol. 17, № 7. P. 496 — 498.
- Кившарь Ю.С. Оптические солитоны от волоконной оптики до фотонных кристаллов / Ю. С. Кившарь, Т.П. Агравал- М.: Физматлит, 2005.648 с.
- Stegeman G.I. Optical spatial solitons and their interactions: universality and diversity / G.I. Stegeman, M. Segev // Science. 19 November 1999. — V. 286. -P. 1518 -1523.
- Iturbe-Castillo M.D. Spatial solitons in- photorefractive Bii2Ti02o with drift mechanism- of nonlinearity / M.D. Iturbe-Castillo, P. Marquez-Aguilar, J.J. Sanchez-Mondragon, S. Stepanov, V. Vysloukh // Appl. Phys. Lett. 1994. — Vol. 64. — P. 408.
- Taya M. Observation of dark photovoltaic solitons / M. Taya, M. Bashaw, M. Fejer, M. Segev, G.C.Valley // Phys. Rev. A. October 1995. — Vol. 52, № 4. -P. 3095 — 3100.
- Kip D. Observation of bright spatial photorefractive solitons in a planar strontium barium niobate waveguide / D. Kip, M. Wesner, V. Shandarov, P. Moretti // Opt. Lett. — June 15- 1998. — Vol. 23, № 12. — P. 921 — 923.
- Shandarov V. Observation of dark spatial photovoltaic solitons in planar waveguides in lithium niobate / V. Shandarov, D. Юр, M. Wesner, J.J. Hukriede // J. Opt. A: Pure Appl. Opt. 2000. — Vol. 2. — P. 500 — 503.
- Couton G. Self-formation of multiple spatial photovoltaic solitons / G. Couton, H. Maillotte, M. Chauvet // J. Opt. B. Quantum Semiclass. Opt. 2004. — Vol. 6. -P. S223 — S230.
- ShihM. Photorefractive spatial solitons/ M-i Shih, M- Segev, Z. Chen, M. Mitchell, D- Christodoulides, G. Salamo // Path of the SPIE Conference on optical pulse and beam propogation January 1999. — V. 3609. — P. 36 — 47.
- Kip D. Holographic measurement of dark conductivity imLiNb03: Ti:Fe planar optical waveguides / D: Kip- Ji Hukriede, E. Kratzig // (Rapid research notes) Phys. Stat. Sol. (a) 1998. — V. 168. — P. R3-R4.
- Segev M. Photorefracrive self-defocusing/ M. Segev, Y. Ophir, B. Fisher// Appl. Phys. Lett. 1990. — V. 56. — P-1086−1088.
- Kip D. Interaction, of spatial photorefractive solitons in a planar waveguide / D. Kip, M: Wesner, C. Herden, V. Shandarov // Appl. Phys. B. 1999.- V. 68. -P. 971−974: ' .
- Aitchison J.S. Experimental observation' of spatial- soliton interactions / J.S. Aitchison, A.M. Weiner, Y. Siberberg, D.E.Leaird, M.K. Oliver, J.L. Jackel, P.W.E. Smith // Opt. Lett. January 1,1991. — Vol: 16, № Г. — P. 15−17.
- Тамир Т. Волноводная- оптоэлектроника: пер: с англ./ Т. Тамир. -М.: Мир, 1991.-574 с.
- Ме галлургия стали7 под- ред. В. И: Явойского и Ю. В. Кряковского. — 6-е изд. М: Металлургия, 19 831 — 584 с.
- Goodwin M. Proton exchanged optical waveguides in Y-cut lithium niobate / M: Goodwin, Є. Srewart // Electr. Letters. 1983. — V. 19, № 6. — P. 223−224.
- Fluck D. Modeling of refractive index profiles of He+ ion-implanted KNb03 waveguides based on the irradiation parameters / D. Fluck, D.H. Jundt, P. Giinter, M. Fleuster, C. Buchal // J. Appl. Phys.- 15 November 1993.- V74, № 10.-P. 6023−6031.
- Унгер X. Планарные и волоконные оптические волноводы: пер. с англ. / X. Унгер под ред. В. В. Шевченко. М.: Мир, 1980. — 656 с.
- Ярив А. Оптические волны в кристаллах: пер. с англ. / А. Ярив, П. Юх. -М.: Мир, 1987.-616 с.
- Шандаров В.М. Основы физической и квантовой оптики: учеб. пособие / В. М. Шандаров Федеральное агентство по образованию, ТУ СУР. -Томск: ТУ СУР, 2005. — 258 с.
- Стурман Б.И. Фотогальванический эффект в средах без центра симметрии и родственные явления/ Б. И. Стурман, В.М. Фридкин- М.: Наука, 1992.208 с.
- Кузьминов Ю.С. Ниобат и танталат лития материалы для- нелинейной оптики: монография / Ю.С. Кузьминов/ - Главная редакция физ.-мат. лит. издательства «Наука», 1975. — 224 с.
- Herman R. Solitary waves / R. Herman // American science. 1992. -Vol. 80. — P. 350−361.
- Segev M. Spatial solitons in photorefractive media / M. Segev, B. Crosignani, A. Yariv, B. Fisher // Phys. Rev. Lett. 1992. — Vol. 68. — P. 923.
- Valley G.C. Dark and bright photovoltaic spatial solitons / G.C. Valley, M. Segev, B. Crosignani, A. Yariv, M.M. Fejer, M.C. Bashaw // Phys. Rev. A. -December 1994.- Vol. 50, № 6. P. R4457-R4460.
- Iturbe-Castillo M.D. (l-fl)-dimensional dark spatial solitons in photorefractive Bi TiO crystal / M.D. Iturbe-Castillo, J J. Sanchez-Mondragon, S.I. Stepanov, M.B. Klein, B.A. Wechsler // Opt. Commun. -1995. V. 118. — P. 515 — 519.
- Mendez-Otero M.M. High order dark spatial solitons in photorefractive Bi12Ti02o crystal / M.M. Mendez-Otero, M.D. Iturbe-Castillo, P. Rodriguez-Montero, E. Marti-Panameno // Opt. Commun. 2001. -V. 193. — P. 277−282.
- Kip D. All-optical beam deflection and switching in strontium-barium-niobate waveguides / D. Kip, M. Wesner, E. Kratzig, V. Shandarov, P. Moretti // Appl. Phys. Lett. 20 April, 1998. — Vol. 72, № 16. — P. 1960−1962.
- Suzuki T. Optical waveguide Fabry-Perot modulators in LiNb03 / T. Suzuki, J.M. Marx, V.P. Swenson, O. Eknoyan // Appl'. Opt. February 20, 1994. — Vol. 33, № 6. — P. 1044−1046.
- Kip D. Thermally induced self-focusing and optical beam interactions in planar strontium barium niobate waveguides / D. Kip, E. Kratzig, V. Shandarov, P. Moretti.// Opt. Lett. March 1,1998. — Vol. 23, № 5. — P. 343−345.
- Buse К. Non-volatile holographic storage in doubly doped lithium niobate crystals / K. Buse, A. Adibi, D. Psaltis // Nature. 18 June 1998. — V. 393 — P. 665 668.
- Fleischer J. Observation of discrete solitons in optically induced real time waveguide arrays / J. Fleischer, T. Carmon, M. Segev, N.K. Efremidis, D.N. Christodoulides // Phys. Rev. Lett. 2003. — V. 90. — P. 23 902 (1 — 4).
- Netterfield R.P. Design of a lithium niobate Fabry-Perot etalon-based spectrometer / R.P. Netterfield, C.H. Freund, J.A. Seckold- C.J. Walsh // Appl. Opt. -July 1,1997. V. 36, № 19. — P. 4556−4561.
- ЛандсбергГ.С. Оптика. Учеб. пособие: Для вузов. / Г. С. Ландсберг. 6-е изд., стереот. — Mf: Физматлит, 2003. — 848 с.64-Борн М. Основы оптики: пер. с англ. / М. Борн, Э. Вольф М.: Наука, 1973.-720 с.
- Решетников М.Т. Планирование эксперимента? и статистическая обработка данных.: Учебное пособие / М. Т. Решетников. Томск: Томский государственный университет систем управления т радиоэлектроники: — 2000. — 231 с. /•"'
- Red § Optronics Электронный ресурс. 7/ Quality crystals and optics for 1 aser applications. Mountain View, California, the center of Silicon? Valley. URL: http://www.redoptronics.com/index.html:
- Weber M.J. Handbook of: optical materials // CRC Press Library of congress cataloging-in-publication data. 2003. — P. 1932.
- Гончаренко A.M. Гауссовы пучки- света / A. Mi Гончаренко. — Минск: Наука и техника. -1977. — 144 с.
- Iturbe-Cstillo M.D. Formation of steady-state cylindrical thermal- lenses in dark stripes/ M.D. Iturbe-Cstillo, J.J. Sanchez-Mondragon, S. Stepanov// Opt. Lett. October 15,1996. — Vol. 21, № 20. — P. 1622- 1624:
- Най Д. Физические свойства кристаллов и их описание при помощи тензоров и матриц / Д. Най. М.: Мир, 1967. — 386 с.
- Акаев А.А., Майоров С. А. Оптические методы обработки информации /
- A. А. Акаев, С. А. Майоров. М.: Высшая школа, 1988. — 237 с.
- Информационная оптика: Учебное пособие / Н. Н. Евтихиев, О. А. Евтихиева, И. Н. Компанец и др.- под ред. Н. Н. Евтихиева. — М.: Издательство МЭИ. 2000. — 612 с.
- Liu D. Nonvolatile holograms in LiNb03: Fe:Cu by use of a bleaching effect / L. Liu, C. Zhou, L. Ren // Appl. Opt. 2002. — V. 41. — P. 6809.
- Strohkendl F.P. Nonleaky optical waveguides in KNb03 by ultralow dose MeV He ion implantation / F.P. Strohkendl, D. Fluck, P. Giinter, R. Irmscher, Ch. Buchal// Appl. Phys. Lett. 23 December, 1991. — 59 (26), — P. 3354−3356.
- Chauvet M. Temporal analysis of open circuit dark photovoltaic spatial solitons // J. Opt. Soc. Am. B. — December 2003. — Vol: 20, №. 12. — P. 2515−2522:
- SegeV’M. Photorefractive screening solitons of high and low intensity / M. Segev, M. Shih, G. Valley // J. Opt. Soc. Am: B. Vol. 13, №. 4. April 1996 — P. 706−718.
- Волоконно-оптические датчики температуры Электронный ресурс. // Информационный портал по измерению температуры «Temperatures.ru». 2007 -2011. URL: http://www.temperatures.ru/dattemp/ dattemp. php?page=8 (дата обращения 21.06.2011).
- Блистанов А.А. Акустооптические кристаллы / А. А. Блистанов,
- Liu W.C. Thermo-optic properties of epitaxial Sro. eBao^rttbOe waveguides and their application as optical modulator / W.C. Liu, C.L. Мак, K.H. Wong // Optics Express. August 3, 2009. — Vol. 17, №. 16. — P. 13 677−13 684.
- Main properties of photorefractive crystals Электронный ресурс. // Site of the company Molecular Technology «MolTech» GmbH. 2005. URL: http://www.mt-berlin.com/framescryst/crystalsframesetl.htm (дата обращения 20.06.2011).
- Jacintoa С. Thermal lens spectroscopy through phase transition in neodymium doped strontium barium niobate laser crystals / C. Jacintoa, T. Catunda, D. Jaque, J. Garcia Sole, A.A. Kaminskii // J. Appl. Phys. -2007. -V. 101 P. 23 113 (1−6).
- Шандаров B.M. Волоконно-оптические устройства технологического назначения. Учеб. Пособие / В. М. Шандаров Томск: Томский государственный университет систем управления и радиоэлектроники, 2007. -186 с.
- Пароль Н.В. Фоточувствительные приборы и их применение: справочник/ Н. В. Пароль, С.А. Кайдалов// Справочник- М.: Радио и связь, 1991 -112 с.
- Digital meters (specification) Электронный ресурс. // Site of Good Will Instrument Company «GW Instek», Ltd. URL: http://www.gwinstek.com/en/ product/productmcategory.aspx?pid=39&&mid=80 (дата обращения 20.06.2011).
- Свечников Г. С. Элементы интегральной оптики / Г. С. Свечников -М: Радио и связь, 1987. 104 с.
- Hopkins F.K. In plane scattering measurements in planar optical waveguide by an integrated technique / F.K. Hopkins, H.E. Jackson, J.T. Boyd // Appl. Opt. 15 August-1981. — V. 20, № 16. — P. 2761−2765.
- Калитеевский Н.И. Волновая оптика. Учебное пособие / Н. И. Калитеевский 4-е изд., стер. — СПб.: Издательство «Лань», 2006: — 480 с.
- Хоббс Ф.С. Д. Усилитель для фотодиодов на операционных усилителях: пер. с англ. Электронный ресурс. // Компоненты и технологии. журнал об электронных компонентах — 2009. — № 2 С. 46−50. — URL: http://www.kit-e.ra/articles/usil/20 090 246.php.
- Фолкенберри JI. Применение операционных усилителей и линейных интегральных схем: пер. с англ. / JT. Фолкенберри М.: Мир, 1985. — 572 с.
- Самарин А. Миниатюрные линейные пьезоэлектрические двигатели Электронный ресурс. // Компоненты и технологии журнал об электронных компонентах- 2006.—№ 10. — URL: http://www.kit-e.ru/articles/powerel/20 061 036.php (дата обращения 20.06.2011).
- Miniature position sensor technology. Catalog products of New Scale Technologies Электронный ресурс. / Site of New Scale Technologies, Inc. 2008 -2011. URL: http://www.newscaletech.com/Trackeroverview.html (дата обращения 20.06.2011).
- ChauvetM. Transient dark photovoltaic spatial solitons and induced, guiding in slab LiNb03 waveguides / M. Chauvet, S. Chauvin, H. Maillotte // Opt. Lett. 1 September 2001. — Vol. 26. — P. 1344.
- Круглов В.Г. Формирование тёмных пространственных солитонов в ионно-имплантированных планарных волноводах в ниобате лития / В. Г. Круглов, В. М. Шандаров, Я. Тан, Ф. Чен, Д. Кип // Известия РАН. Серия физическая. 2008. — Т. 72, № 12. — С. 1715−1717.
- Круглов В.Г. Взаимодействие тёмных пространственных солитонов в ионно-имплантированном планарном волноводе в ниобате лития / В. Г. Круглов, В. М. Шандаров, Я. Тан, Ф. Чен, Д. Кип // Известия высших учебных заведений. Физика. 2008. — № 9/3. — С. 159−160.
- KruglovV.G. Dark spatial photovoltaic solitons and soliton-induced waveguide elements in ion-implanted planar lithium niobate waveguides / V.G. Kruglov, V.M. Shandarov, Y. Tan, F. Chen, D. Kip// Proc. of SPIE. 2008. -Vol. 7138. — P. 71381M (1−4).
- Пат. 86 762' RU, МПК G02 °F 1/00. Оптически реконфигурируемый переключатель световых пучков/ В. М. Шандаров, В. Г. Круглов. Р. 2 009 114 610/22 // Открытия. Изобретения, опубл. 17.04.09. Бюл. № 25. 1 с.