Введение к работе
Актуальность темы.
Исследование динамики фотовозбужденного состояния конденсированных сред с ультракоротким временем разрешения представляет безусловный интерес как с точки зрения фундаментальных исследований, так и с точки зрения приложений. Известно, что при взаимодействии света с твердым телом возникает длинная цепочка преобразований энергии, ряд процессов преобразования происходят за времена 10*14 - 10~12 секунды. Например, время электрон-электронной релаксации в металлах составляет обычно менее 10 фс, а время электрон-фононной релаксации лежит в пределах одной пикосекунды. Для прямого наблюдения таких процессов требуются экспериментальные методы с фемтосекундным временем разрешения. В настоящее время единственным методом, обеспечивающим данное разрешение, является спектроскопия с использованием сверхкоротких лазерных импульсов. С другой стороны в случае сверхкоротких лазерных импульсов высокая интенсивность излучения достигается при малой энергии импульса, что дает уникальную возможность исследовать взаимодействие высокоинтенсивного излучения с веществом без термического разрушения образца.
С точки зрения приложений исследование оптического отклика и динамики возбужденного состояния вещества важно для создания быстродействующих электронных и оптических приборов.
Материалы, выбранные в качестве объектов исследования, также представляют большой интерес как с точки зрения фундаментальных исследований, так и для приложений.
YBa2Cu307^ относится к высокотемпературным сверхпроводникам. Исследование динамики неравновесных носителей заряда в данном материале важно для понимания механизмов высокотемпературной сверхпроводимости.
Qo обладает большой нелинейно-оптической
восприимчивостью, что делает этот материал весьма
перспективным для использования в квантовой электронике.
Поэтому актуально исследование оптического отклика и
динамики фотовозбужденного состояния С№ Изучение
динамики фотовозбужденного состояния С^о также обусловлено
явлением сверхпроводимости, наблюдавшейся в
конденсированной фазе молекул С60, допированной щелочными металлами.
Стекло, дотированное полупроводником (СДП), как и Сб0 обладает большой нелинейной восприимчивостью и быстрым временем отклика. Особый интерес представляет исследование оптического отклика и динамики неравновесных носителей заряда при высокой интенсивности возбуждения, понимание которых важно для практического использования СДП. Целью работы являлось исследование:
-
динамики фотовозбужденных носителей заряда в полупроводниковых кристаллитах (CdSe^^) и сверхпроводящей пленке YBa2Cu307.s;
-
динамики фотовозбужденного состояния пленки С60;
-
ультрабыстрого шгпгчеіжоі=о-втклика_^яїклаз^д^пированного полупроводниковыми кристаллитами и пленки С^,.
С этой целью было проведено два типа экспериментов -измерение нелинейного поглощения фемтосекундных импульсов и эксперименты по фемтосекундной спектроскопии
"возбуждение-зондирование" с зондированием в широкой спектральной области. Научная новизна.
-
Экспериментально получены коэффициенты двухфотонного поглощения излучения в полупроводниковых кристаллитах с энергией квантов значительно превышающих ширину запрещенной зоны.
-
С фемтосекундным временем разрешения измерена динамика отражения и пропускания пленки УВа2Сиз07.5 в широкой спектральной области индуцированная коротким лазерным импульсом при нормальном и сверхпроводящем начальном состоянии образца. В спектре Дє2, полученном из спектров изменения отражения и пропускания образца, находившегося до возбуждения в сверхпроводящем состоянии, обнаружена особенность, которая может быть связана с наличием энергетической щели.
3. Измерено нелинейное поглощение пленкой Сбо
фемтосекундных импульсов с различными длинами волн (503 нм,
570 нм, 612 нм). Наблюдавшаяся зависимость характера
нелинейного поглощения от длины волны излучения объяснена
исходя из особенностей структуры энергетических уровней Ст.
Практическая ценность. Исследование і динамики неравновесных носителей в пленке YBa2Cu307.5 важно>'-: л для выяснения механизмов высокотемпературной сверхпроводимости. С точки зрения приложений понимание механизмов высокотемпературной сверхпроводимости может сыграть существенную роль для создания более технологичных сверхпроводящих материалов, а
также для получения материалов с более высокой температурой сверхпроводящего перехода.
Исследование ультрабыстрого оптического отклика СДП и Сб0 важно для нелинейно-оптических применений данных материалов, например, для создания оптических ограничителей излучения и оптических логических элементов.
Измерение нелинейного поглощения СДП позволило выделить область интенсивностей для наиболее оптимального использования этого материала в качестве насыщающегося поглотителя. Защищаемые положения изложены в заключении диссертации.
Апробация работы.
Основные результаты работы были доложены на: II Греческо-Российском семинаре по применению лазеров (Москва, 1991); XIV международной конференции по когерентной и нелинейной оптике (Ленинград, 1991); VII международном симпозиуме "Ультрабыстрые процессы в спектроскопии" (Байроут, Германия, 1991); Школе "Взаимодействие лазерного излучения с атомами, твердым телом и плазмой" (Каргес, Корсика, Франция, 1992); VI Германско-Российско-Украинском семинаре по высокотемпературной сверхпроводимости (Дубна, 1993); VIII международном симпозиуме "Ультрабыстрые процессы в спектроскопии" (Вильнюс, Литва, 1993); III конференции "Фемтохимия" (Лунд, Швеция, 1997); Конференции "Квантовая динамика конденсированных сред: прТшвтіетгяе--к-химическим_и биологическим системам" (Лозанна, Швейцария, 1997); Конференции "Фотонное эхо и когерентная спектроскопия" (Йошкар-Ола, 1997).
Публикации.
По материалам диссертации опубликовано 13 работ.
Объем работы.
Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения, списка
литературы и изложена на 120 страницах печатного текста,
включая 24 рисунка. Список литературы содержит 102
наименования.
