Введение к работе
АКТУАЛЬНОСТЬ ТЕМЫ
Освоение пико- и фемтосекувдного диапазона длительностей оптических импульсов современной лазерной техникой открывает широкие возможности для возбуждения и регистрации неравновесных состояний конденсированных сред, которые можно использовать для разработки новых методов лазерпой спектроскопии и диагностики.
Акустические импульсы наносекундного диапазона, возбуждаемые за счет термоупругого механизма, находят широкое применение в различных областях: в исследовании нелинейных волновых явлений, в физике и химии поверхности, в акустической микроскопии и томографии и т.д. Минимальная длительность таких импульсов звука определяется временем пробега звука по области нагрева среды оптическим импульсом. Для получения более коротких акустических импульсов представляется перспективным исследование нетепловых механизмов возбуждения звука, в частности, электронно-деформационного, эффективно работающего в полупроводниках. Электронно-деформациоппый механизм возбуждения звука включается мгновенно - синхронно с возбуждением электронно-дырочных пар и, следовательно, не связан с нагревом среды. Ранее этот механизм возбуждения звука изучался в паносекундпом временном диапазоне, однако в более коротком временном диапазоне экспериментальные данные сегодня практически отсутствуют.
Применение непрерывно-накачиваемых пико- и фемтосекундных лазеров дает возможность зарегистрировать форму акустических импульсов с высоким временным разрешением, используя методы измерений, разработанные для непрерывных источников света. Значительный уровень избыточных шумов таких лазеров часто не позволяет достигнуть высокой чувствительности фоторегистрации. Поэтому для лазеров сверхкоротких импульсов с непрерывной накачкой требуется применение специальных методов фоторегистрации, одним из которых является синхронное детектирование на радиочастотах. Этот метод позволяет достигнуть чувствительности фоторегистрации на уровне дробового шума фототока в сочетании с временным разрешением порядка длительности лазерного импульса. Применение фоторегистрации на радиочастотах дает возможность измерять малые смещения поверхности и изменения коэффициента отражения твердых тел с чувствительностью, определяемой статистикой
света.
Особый интерес представляют проводящие полимеры, представителем которых является изучаемый в настоящей диссертационной работе полиацетилен. Проводящие полимеры обладают многими уникальными, в том числе и полупроводниковыми свойствами. Уже созданы прототипы транзисторов и диодов на базе проводящих полимеров. Важным представляется изучение таких сред как методами нелинейной оптики, так и опто-акустической спектроскопии с временным разрешением.
Все вышесказанное определяет АКТУАЛЬНОСТЬ разработки высокочувствительной системы фоторегистрации для работы с непрерывно-накачиваемыми лазерами сверхкоротких импульсов и применения её в задачах высокочувствительной спектроскопии конденсированных сред с временным разрешением порядка длительности лазерного импульса.
ЦЕЛЯМИ диссертационной работы являлись:
-
разработка высокочувствительных методов фоторегистрации для измерений с пикосекундным разрешением во времени;
-
исследование возбуждения и распространения гиперзвука в кристалле германия;
-
исследование поляризационного пикосекундного отклика наноча-стиц полиацетилена.
-
Реализована предельная чувствительность измерений относительных пиковых изменений фототока ~ 5 х 10~7 1/\/Гц при пикосекундном разрешении во времени.
-
Механизм оптоакустического отклика в германии па субнаносекунд-ной временной шкале имеет петепловую природу.
-
Поглощение пикосекундного импульса линейно-поляризованного света в изотропно диспергированных наночастицах полиацетилена индуцирует анизотропные и гиротропные вклады в показатель преломления.
1. Разработанная система радиочастотной фоторегистрации может быть использована в различных высокочувствительных оптических измерениях с временным разрешепием на уровне длительности лазерного импульса. В частности, перспективпым представляется ее использование в исследовании неклассического света.
-
Разработанные методы возбуждения и регистрации импульсов гиперзвука могут составить основу новых оптоакустических методик диагностики и неразрушающего контроля материалов в диапазоне частот гиперзвука до 10 ГГц.
-
Разработанный метод исследования деполяризации излучения монолитных кольцевых лазеров можно применять для контроля качества диэлектрических покрытий и активных элемептов в таких лазерах.
Основные результаты работы представлялись на IX Международной конференции по фотоакустическим и фототепловым явлениям (КНР, Нанкин, 1996, приглашенный доклад), Конференции молодых ученых в рамках мемориальных мероприятий, посвященных 70-летию Р.В.Хохлова (Россия, Москва, 1996), XV Международной конференции по когерентной и нелинейной оптике (Россия, С.-Петербург, 1995), Всемирном конгрессе по ультразвуку (Германия, Берлин, 1995), II Международном симпозиуме по современным проблемам лазерной физики (Россия, Новосибирск, 1997), VI семинаре по квантовой оптике (Беларусь, Минск, 1996), XVII Конгрессе Международной комиссии по оптике (Корея, Сеул, 1996). По теме диссертации опубликовано 12 печатных работ.
Диссертация состоит из Введения, пяти глав, Заключения и Списка литературы.
