Показатель преломления носителей

Весьма разнообразен круг задач, решаемых оптическими методами контроля ими можно определять толщины и диаметры, показатели преломления и поглощения материала, концентрацию свободных носителей заряда и их подвижность в полупроводниках, плоскостность и плоскопараллельность пластин, наличие анизотропии в элементах оптических систем, однородность отражения зеркал, величину и природу напряжений в материалах, дефекты в структурах интегральных схем и т. д. Однако до настоящего времени сделано очень мало для разработки и внедрения в производство лазерных методов контроля. Настоящая глава ставит своей целью ознакомить читателя с существующими лазерными методами контроля качества материалов и макетами приборов, созданных для решения конкретных задач. [c.178]

В рассматриваемых носителях модуляция параметров среды может происходить за счет различных физических эффектов. Так, возможно создание пространственного модулятора света на основе линейного электро-оптического эффекта, заключающегося в изменении показателя преломления вещества, пропорционально приложенному напряжению. Между обыкновенной и необыкновенной волнами возникает разность хода. Таким образом, поляризация света на выходе нз вещества определяется приложенным напряжением. [c.148]

Неоднородное пространственное распределение носителей по глубоким центрам приводит к появлению поля пространственного заряда 5 которое модулирует показатель преломления. Так, например, при ориентации поля пространственного заряда вдоль оптической оси кристалла изменение показателя преломления необыкновенной волны Ап равно [c.46]

Для металлов основной вклад в поляризуемость в инфракрасном диапазоне дают свободные носители заряда, в видимом и ультрафиолетовом диапазонах заметным становится также вклад связанных электронов. Экспериментальные данные по температурным зависимостям показателей преломления металлов практически отсутствуют. Причина заключается в том, что для металлов измерить можно только коэффициент отражения, а затем по измеренному Н необходимо определить два параметра (действительную и мнимую части комплексного показателя преломления), которые сравнимы по величине. Это трудная задача. В табл. 3.4 приведены рассчитанные значения комплексного показателя преломления (для линии Л = 0,69 мкм рубинового лазера и Л = 1,06 мкм для лазера на неодимовом стекле или УАО К(1 " ") для некоторых металлов при температурах 300-Ь 1000 К. Данные носят качественный характер. [c.81]

Еще медленнее (за время порядка 1 мс) устанавливается равновесная концентрация свободных носителей заряда при быстром изменении температуры полупроводника [6.51]. Однако изменение показателя преломления, обусловленное свободными носителями при небольшой их концентрации [N <С 10 см ), пренебрежимо мало по сравнению с вкладом связанных электронов. При N 10 см кристалл становится непрозрачным, и интерференционная термометрия невозможна. Произвольный уровень возбуждения (Л 10 см ) требует совместного решения задачи об установлении концентрации носителей и уравнения фазового сдвига. [c.165]

Увеличение чувствительности носителя получают, применяя многослойные интерференционные структуры (рис. 6.8). На подложку 1 нанесен рефлекторный слой 2 с высоким коэффициентом отражения (часто алюминиевый), затем прозрачный резонансный диэлектрический слой 3, очень тонкий (0,003...0,008 мкм) полупрозрачный поглощающий слой 4 и прозрачный защитный слой 5. Падающий со стороны прозрачного защитного слоя свет отражается от рефлекторного слоя 2 и поглощающего слоя 4. При этом свет, отраженный от слоя 2, противофазен свету, отраженному от слоя 4, и регистрирующая среда в целом имеет низкий коэффициент отражения. Толщина резонансного диэлектрического слоя 3 выбирается равной примерно Я/4п, где Я — длина волны излучения, п — показатель преломления слоя. Таким образом, мощность падающего на носитель света частично рассеивается в поглощающем слое 4, а частично гасится в резонансном слое 3. Если повысить мощность падающего излучения, слой 4 разрушается и в области разрушения у регистрирующей среды резко возрастает коэффициент отражения из-за наличия рефлекторного слоя 2. [c.148]

При наличии в проводнике сторонних токов показатель преломления должен зависеть от взаимной ориентации тока носителей и волнового вектора света как в силу пространственной дисперсии, так и в силу релятивистского эффекта Допплера. [c.119]

Поскольку показатель преломления узкозопного полупроводника с ДГС больше, чем показатель преломления широкозонных слоев, возникает волновод, локализующий генерируемое излучение вблизи активной области. Выходная плотность мощности полупроводникового лазера ограничена лучевой прочностью кристалла, поэтому для повышения выходной мощности гетеролазера используют раздельное ограничение носителей и излучения в пятислойных структурах, например [c.947]

Неравновесные носители можно локализовать в значительно меньшей области, чем световое поле. Так, в ДГС-лазерах толщину d узкозонного активного слоя удаётся довести до размеров длины волны де Бройля электрона с кинетич. энергией, близкой к высоте потенц. барьера на границах 8 нм). Ширина ак-тнБного слоя такого Г. порядка длины волны генерируемого излучения и контролируется независимо изменением показателя преломления п среды. Т. о., Г. можно рассматривать как планарный оптич. волновод со встроенным в него активным усиливающим слоем. Волновод образован за счёт изменения п в плоскости, перпендикулярной гетеропереходу, а локализация электронно-дырочной плазмы в слое заданной толщины обес- [c.445]

Экспернменгальн14е методы. Существуют 2 осн. способа наблюдения Ц. р. Первый состоит в измерении поглощения эл.-магн. мощности. Второй с1юсоб использует то обстоятельство, что поглощение излучения приводит к возрастанию энергии носителей. Это, в свою очередь, приводит к изменению проводимости ст полупроводника на пост. токе. Зависимость изменения До от со или от Н воспроизводит линию Ц. р. Этот способ имеет то преимущество, что детектором является сам образец. Кроме того, обычно этот способ оказывается более чувствительным, чем измерение поглощения. Однако в тех редких случаях, когда в ггределах резонансной линии возникает смена механизма рассеяния (а), смена механизма рекомбинации носителей (б) или изменение типа проводимости (в), то кривая Да (со) или Аа(Н) в случаях (а) и (б) становится двуг орбой, а в случае ( ) ф-ция Дсг(Я) напоминает закон дисперсии показателя преломления. [c.432]

Информация считывается при последовательном перемещении пластинки относительно светового луча или же при смещении светового луча относительно пластинки. При таком перемещении считывающий луч последовательно движется от одного элемента записи к другому, а прошедшее через носитель информации излучение регистрируется фотодетектором. Перемещение самой фотопластинки является менее удобным, поскольку при этом осуществляется механическое движение с относительно малой скоростью. Поэтому представляется более приемлемым при считывании отклонять непосредственно световой пучок. Управление световым лучком может производиться с использованием различных принципов. Наиболее перспективными из них являются электроопти- ческие и акустооптические методы. В электрооптических методах используется изменение показателя преломления в некоторых кристаллах под действием электрического поля, а в акустоопти- ческих методах отклонение луча происходит в результате дифракции на структуре стоячих ультразвуковых волн. [c.174]

Создание в результате акта поглощения периодического в пространстве неравновесного распределения элементарных возбуждений, которые либо непосредственно участвуют в четырехволновом смешении (например, решетка свободных носителей в полупроводниках), либо в результате вторичных процессов модулируют показатель преломления среды (тепловые решетки в поглощающих жидкостях, решетки пространственного заряда в фоторефрактивных кристаллах). Спектральный диапазон этого, [c.42]

Неоднородное распределение интенсивности в интерференционной картине взаимодействующих пучков порождает такое же распределение фотовозбужденных носителей (рис. 2.3), Тепловая диффузия стремится сгладить эту неоднородность. Возникает диффузионный ток, пропорциональный градиенту концентрации носителей, который переносит заряд из освещенных в неосвещенные области кристалла. Стационарное состояние достигается, когда диффузионный ток компенсируется встречным током, связанным с полем пространственного заряда. Таким образом, в этом случае предельное значение изменения показателя преломления определяется значением диффузионного поляЯд [7] [c.45]

Возникновение нелокального отклика в фоторефрактивных кристаллах с диффузионной нелинейностью можно качественно объяснить следующим образом. При диффузии носителей возникающий ток, а следовательно, и поле пространственного заряда оказываются пропорциональными градиенту концентрации фотовозбужденных носителей, т,е. градиенту распределения интенсивности в световой решетке. При этом возникает сдвинутая на Фр = тг/2 решетка изменения показателя преломления (рис. 2.3), [c.48]

Решетки свободных носителей. При поглощении излучения кристаллами в них, наряду с тештовым изменением показателя преломления, Morjo возбуждаться свободные носители. Как известно, диэлектрическая проницаемость максвелловской плазмы для высоких частот представляется в виде [c.58]

Прямозонные полупроводниковые кристаллы обладают очень высоким однофотонным поглощением при зона-зонном переходе. Поэтому необходимо очень точно подстраивать частоту излучения, чтобы потери, вносимые межзонным поглощением, не погубили процесс четырехволнового поглощения. В настоящее время в прямозонных полупроводниках наиболее часто используются процессы многофотонного, в частности двухфотоиного, поглощения, например, в кристаллах dS и dSe. При этом коэффициент поглощения определяется мощностью падающего излучения и может регулироваться за счет ее изменения. Возникающая же плазма свободных носителей по-прежнему приводит к изменению показателя преломления. [c.58]

Наряду с описанным выше механизмом изменения показателя преломления в полупроводниковых кристаллах реализуются и другие нелинейные механизмы. Во-первых, это описанный в п. 2.3.1 тепловой механизм. Другая причина изменения показателя преломления связана с переходами свободных носителей внутри зоны проводимости. За счет этих переходов реализуется тепловая нелинейность, так как возбужденный носитель, термализуясь, греет кристаллическую решетку. Другая причина заключается в непараболичности зоны. Кроме указанных механизмов, изменение показателя преломления может быть связано с рождением экситонов, особенно при низкой температуре. Наконец, отметим, что в полупроводниковых кристаллах без центра инверсии возможен и фоторефрактивный эффект, описанный в п. 2.2.5. [c.59]

На практике зачастую нелинейное изменение показателя преломления обусловлено действием сразу нескольких независимых нелинейных механизмов. Так, например, в случае растворов насыщающихся поглотителей -это резонансный и тепловой, для полупроводниковых сред — рождение свободных носителей, их переходы внутри зоны проводимости и тепловой,-В случае фоторефрактивных кристаллов также возможно одновременное действие ряда механизмов диффузионного, фотовольтаического, за счет возбуждения циркулярных токов и т.д. [c.69]

Подавляющее большинство четырехволновых взаимодействий описывается уравнениями (3.20). Связано это с тем, что большая часть нелинейных процессов, используемых для их осуществления, характеризуется инерционным локальным откликом. Диффузионный сдвиговый механизм формирования решеток пространственного заряда также достаточно универсален - неоднородное периодическое распределение фотовоз-бужденных носителей всегда создает поле пространственного заряда. Однако модуляция показателя преломления на нужной пространственной частоте из-за действия этого поля возникает только в кристаллах без центра инверсии и проявляется в материалах с ярко выраженным линейным электроотическим эффектом. [c.114]

Оптические свойства газа свободных электронов впервые были сформулированы Друде еще в начале нашего века. Проблема состоит в решении уравнения движения свободного электрона, колеблюш егося в электрическом поле электромагнитной волны. Таким путем можно связать оптические свойства металла с его электрическими свойствами [27] ). Шульц [37] установил, что при характерных для металлов значениях концентрации электронов N и электропроводности а теория Друде применима лишь в области длин волн от 0,3 до 100 мк. В этой области х > ге, где лих соответственно действительная и мнимая части комплексного показателя преломления п, п = ге — гх, хД — таким образом, измеряя величну х, можно определить эффективную массу носителей (электронов). Однако циклотронный резонанс при подходящих условиях дает более надежные результаты. [c.112]

При взаимодействии светового пучка с твердым телом изменяются параметры пучка (интенсивность, поляризация, частотный и угловой спектры и т. д.). Степень изменения каждого из этих параметров определяется свойствами как твердого тела, так и пучка, а также условиями взаимодействия. Изменение температуры твердого тела сопровождается изменением амплитуды колебаний атомов в узлах решетки и, вследствие этого, изменением межатомных расстояний, что приводит к температурной зависимости оптических параметров. Известны температурные зависимости ширины запреш енной зоны полупроводниковых и диэлектрических кристаллов, действительной и мнимой частей комплексного показателя преломления, концентрации и подвижности свободных носителей заряда, плотности фононов для каждой разрешенной моды колебаний решетки [1.41, 1.42]. Выбор характеристик пучка, условий взаимодействия пучка с объектом, а также условий регистрации сигнала позволяет проводить измерение многих температурно-зависимых параметров твердого тела. Оптическая термометрия включает последовательность преобразований в соответствии с температурой устанавливается значение физического параметра, проводится его измерение оптическим методом, затем на основе известных соотношений между температурой, физическим параметром и регистрируемым оптическим сигналом определяется температура. Эта последовательность предполагает использование внешнего зондируюш его излучения, т. е. диагностика является активной. [c.19]

Больцман принадлежал к числу поклонников и пропагандистов максвелловской теории электромагнитного поля, шедшей тогда вразрез с привычными взглядами и казавшейся в то время математически чрезвычайно сложной. В ряде как экспериментальных, так и теоретических работ Больцман стремился продемонстрировать справедливость уравнений Максвелла и их плодотворность для научного исследования. Его работы были посвящены измерениям диэлектрической постоянной (Больцман проверял ее связь с показателем преломления), теории электрострикции и магнетострикции, термоэлектрическим явлениям, электромагнитным волнам и т. д. Он также впервые указал, что эффект Холла дает возможность измерять концентрацию носителей тока. [c.11]

Если известна концентрация свободных зарядов По и показатель преломления среды я, то измерение угла вращения плоскости поляризации позволяет определить скалярную эффгктивную массу носителей тока т. Выражение (XI.II) не содержит времени релаксации т, поэтому оно позволяет определить т и при достаточно малых т, например при комнатной температуре. Таким образом, эффект Фарадея позволяет измерять т в условиях, при которых нельзя пользоваться методом циклотронного резонанса. [c.403]

Для создан1Ш эффекта генерирования узконаправленного излучения с высокой спектральной яркостью у-п-переход огратшчивяют г двух сторон слоями так называемых твердых растворов — структур, имеющих более низкий показатель преломления и более широкую запрещенную зону. Эти контакты двух разнородных кристаллических структур принято называть гетеропереходами. Дополнительные гетеропереходы ограничивают диффузию (расплывание) носителей и тем самым повышают степень монохроматичности излучения. Кроме того, оии создают дополнительные скачки показателя преломления, ограничивая область распростране1И1Я излучения и уменьшая его расходимость. Гетеролазеры можно [c.309]

Для того чтобы описать зависимость / ор от толщины р-слоя, воспользуемся данными, приведенными на рис. 7.3.2 для По = =5-10 см-з [28]. Следует рассматривать не только влияние тока инжекции через р —/г-переход, но и существование скачка показателя преломления Ап на границе п- и р-областей, который обеспечивает оптическое ограничение Г для излучения. При По = ро = 5-10 см- , как видно из рис. 2.5.3, А/г л 0,01. Из рис. 7.3.7, б следует, что при этих концентрациях носителей /. 2 мкм и при 2 > 3 мкм наличие р — Р-гетероперехода практически не заметно. В этих условиях / ор (300 К) соответствует значениям, полученным в гомолазерах. По мере уменьшения 2 от 3 мкм ограничение для носителей и света в ОГС-лазерах становится лучше, чем в гомолазерах. Улучшение оптического ограничения приводит к уменьшению сс< приблизительно с 10 см- для гомолазеров до 20—40 см для ОГС-лазеров [27,35,36]. Как видно из выражения (7.3.13), уменьшение сс Ведет к уменьшению электронного тока, при котором достигает- [c.197]

Можно ожидать, что температурная зависимость /пор дли ДГС-лазера, в котором полностью обеспечено ограничение для носителей, практически полностью определяется температурной зависимостью коэффициента усиления. Изменение с температурой таких величин, как скачок показателя преломления, коэффициента отражения зеркал, потерь на свободных носителях, потерь на рассеяние и потерь связи, по-видимому, имеет гораздо меньшее значение. Экспериментальная зависимость /пор(Т ) была получена в ранних работах Хаяси и др. [59] и Паниша и др. [61] на лазерах с ДГС GaAs — AUGai . As (х = = 0,2—0,4), активная область которых была легирована Si (компенсирована), а ее толщина лежала в пределах 0,5 d < 2 мкм. Эти данные являются единственными, в которых для ДГС-лазеров зависимость Jnop(T) была измерена в широком интервале температур от комнатной и ниже. На рис. 7.4.11 показана температурная зависимость /пор(Т ) для d = 0,5 1,0 2,0 мкм. Изменение /пор с температурой может быть представлено выражением 7.3.1, в котором 7 о лежит в интервале от 120 К до 165 К. Для сравнения на том же рисунке показана расчетная зависимость /ном(Л- Эта зависимость была получена с использованием модели ГЛГ-МЭС для коэффициента усиления (см. 7 и 8 гл. 3). Она соответствует кривой для Мд = [c.216]

Смотреть страницы где упоминается термин Показатель преломления носителей : [c.323] [c.195] [c.445] [c.482] [c.446] [c.201] [c.128] [c.13] [c.217] [c.74] [c.221] [c.7] [c.170] [c.286] [c.57] [c.58] [c.99] [c.39] [c.103] [c.292] [c.299] [c.18] [c.75] [c.216] [c.225]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...