ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Физические модели фоторефрактивного эффекта из "Сегнетоэлектрические кристаллы для управления лазерным излучением " Модель Чена. Чен [3] предложил модель, которая качественно объясняет наблюдаемые экспериментальные факты. Она основана на предположении, что в кристалле имеются электронные ловушки, часть которых заполнена электронами, остальные до облучения остаются вакантными. Кроме того, предполагается, что в кристалле существует внутреннее электрическое поле Е направленное противоположно вектору спонтанной поляризации Р.. [c.297] Фотовозбужденные электроны дрейфуют к положительному полюсу Р оставляя за собой ионизированные ловушки заряженными положительно Они дрейфуют до тех пор, пока не захватятся вакантными ловушками. Так как за пределами облученной области фотовозбуждение отсутствует и для глубоких ловушек температура оказывается недостаточной для вторичного возбуждения, то происходит разделение зарядов и возникновение электрического поля пространственного заряда Е . [c.298] Вследствие присущего исследуемым кристаллам линейного электрооптического эффекта возникает индуцированное двупреломление АЫе По). Оно вызывается главным образом изменением Пе вследствие значительного различия электрооптических коэффициентов ниобата лития [5, 61. Для получения наблюдавшихся на опыте величин Ага 10 приложенное к кристаллу внешнее электрическое поле должно составлять Е = 6,7 10 В/см. Пространственное распределение захваченных электронов и положительных ионизированных центров, которое приводит к наблюдаемому распределению показателей преломления, показано в верхней части рис 7 2. Область, облученная лазерным лучом, показана в виде окружности с центром в начале координат, за которые приняты оси Ь и с, луч лазера распространяется нормально к ним. [c.298] Математическая сторона вопроса [3, 71 развита Ченом по аналогии с теорией фотопроводимости полупроводников [8]. Предполагается, что в промежутке между зонами имеются энергетические уровни электронных ловушек с первоначальной плотностью Nt (см ), из которых Nt заполнены, а Nt — Nt — AN вакантны. Скорость удаления электронов из облученной зоны составляет n/tn, где га —плотность свободных электронов (см ), — среднее время прохождения электронов через сечение светового луча диаметра d, т. е. [c.298] Уравнение (7.7) показывает, что наведенные изменения показателя преломления ниже насыщения пропорциональны плотности энергии падающего излучения, что подтверждается экспериментально. [c.300] Конкретизируем модель Джонстона применительно к LiNbOa. Для этого сделаем предположение, что в кристалле существуют отличающиеся зарядовыми состояниями дефекты D+, D и D , которые образуют донорные и акцепторные уровни. Нормальное состояние дефекта — нейтральное Z) , его ионизация переводит D в состояние D, при этом увеличивается поляризация элементарной ячейки р, кристалла. Энергия ионизации составляет 1,8 эВ. Захват электрона ловушкой приводит к образованию дефекта Z) , энергия этого процесса составляет 0,5 0,8 эВ. Дефект D вызывает уменьшение р,. Такая схема образования дефектов в LilNbOa согласуется с данными [12]. [c.301] Интегрируя это выражение, можно вычислить пространственный заряд. [c.302] Максимумы напряженности поля, полученные из этого BbipaHienHH, сдвинуты по фазе на 90° относительно максимумов, образованных за счет дрейфа носителей заряда. Этот фазовый сдвиг приводит к различному поведению взаимодействующих менаду собой объектного и опорного лучей во время записи. [c.304] Оптическое возбуждение. Изменение дипольных моментов примесных ионов в сегнетоолектриках под действием светового импульса исследовалось в работах Гласса с сотрудниками [17, 18]. [c.304] Оптически индуцированное изменение показателя преломления в этих кристаллах было измерено гологра- шческим и компенсационным методами. [c.307] После выключения света изменение коэффициента преломления и фотосигнал уменьшаются до нуля со скоростью диэлектрической релаксации кристалла. Это особенно заметно в кристаллах, сильно легированных железом. Для них время релаксации составляло 200 с, что соответствовало удельному сопротивлению 7 10 Ом см. [c.307] Из экспериментальных данных по фотопроводимости кристалла LiNbOj, легированного железом, рассчитано поле насыщения Енас = 0,9-10 В/см, которое соответствует изменению показателя преломления Дге = 1,5 10 , что находится в удовлетворительном согласии с экспериментом. [c.308] Другие механизмы. Леванюк и Осипов [42] рассматривают возникновение оптического искажения как результат возбуждения светом донорно-акцепторных пар. В широкозонных диэлектриках содержится примерно одинаковое количество доноров и акцепторов. При освещении такого кристалла коротковолновым светом происходит ионизация отрицательно заряженного акцептора. Перешедший в зону проводимости электрон далее захватывается полояштельно заряженным донором, т. е. вместо двух заряженных дефектов образуются два нейтральных. При этом существенно меняется электронная поляризуемость дефектов и их вклад в коэффициент преломления среды. Таким образом, с этой точки зрения, индуцированное светом Атг может происходить в любых высокоомных кристаллах. [c.309] Вернуться к основной статье