ОПТИЧНІ ТА НЕЛІНІЙНО-ОПТИЧНІ ВЛАСТИВОСТІ СТЕКОЛ СИСТЕМИ GeS2-As2S3-Er2S3
DOI:
https://doi.org/10.32782/pet-2024-2-5Ключові слова:
халькогенідні стекла, оптичні властивості, нелінійно-оптичні властивостіАнотація
Халькогенідні стекла, леговані рідкоземельними іонами, привернули значну увагу дослідників завдяки їх широкому використанню в оптоелектроніці, зокрема в лазерах, які працюють в середньому інфрачервоному діапазоні. При цьому, є можливість змінювати параметри таких лазерів шляхом зміни хімічного складу вихідного матеріалу. Однією з найбільш перспективних домішок в халькогенідних стеклах є Ербій, що пов’язано з його властивістю ефективно випромінювати кванти електромагнітних хвиль на стандартній телекомунікаційній довжині хвилі 1540 нм. Передбачити властивості стекол з використанням тільки теорії процесів поглинання та випромінювання світла практично неможливо, тому дослідження впливу домішок Er3+ на оптичні властивості халькогенідних стекол лежить у експериментальній площині. Область застосувань досліджуваних матеріалів в оптоелектроніці пов’язана з шириною забороненої зони. Для оцінки оптичної ширини забороненої зони було проведено дослідження спектрального розподілу коефіцієнта поглинання в області краю смуги власного поглинання. Оцінено ширину забороненої зони. Встановлено, що у міру збільшення молярної частки As2S3 в досліджуваних стеклах системи GeS2 – As2S3 – Er2S3 край поглинання зміщується в довгохвильову область, що відображає зменшення оптичної щілини. Зменшення ширини забороненої зони при збільшенні молярної частки As2S3 пояснюється тим, що As2S3 має ширину забороненої зони меншу, ніж склоподібний дисульфід германію. Проведено дослідження генерації другої та третьої гармоніки. Досягнуті параметри нелінійно-оптичних ефектів третього порядку, дають змогу прогнозувати широке застосування досліджуваних стекол як матеріалів для нелінійно-оптичного перетворення ІЧ лазерних променів, що має вирішальне значення для інфрачервоних лідарних систем (світлові далекоміри). Співіснування фотоіндукованої генерації другої гармоніки та генерації третьої гармоніки (отриманої без лазерної стимуляції) відкриває можливість для застосування досліджуваних стекол в оптоелектронних пристроях, які працюють одночасно на подвоєних та потроєних частотних сигналах.
Посилання
Eggleton B. J., Luther-Davies B., Richardson K. Chalcogenide photonics. Nature Photonics 2011. Vol. 5, 141–148.
Zakery A., Elliott S. R. Optical properties and applications of chalcogenide glasses: a review. Journal of Non-Crystalline Solids. 2003. Vol. 330. 1–12.
Han Z. et al. On-chip mid-infrared gas detection using chalcogenide glass waveguide. Applied Physics Letters. 2016. Vol.108. 201–210.
Demetriou G. et al. Refractive index and dispersion control of ultrafast laser inscribed waveguides in gallium lanthanum sulphide for near and mid-infrared applications. Optics Express. 2016. Vol. 24. 6350–6358.
Tian Y., Xu R., Hu L., Zhang J. Intense 2.7 μm and broadband 2.0 μm emission from diode-pumped Er3+/Tm3+/Ho3+-doped fluorophosphate glass. Optics Letters. 2011. Vol. 36. 3218–3220.
Yang S. et al. Broadband near-infrared emission in Tm3+-Dy3+ codoped amorphous chalcohalide films fabricated by pulsed laser deposition. Optics Express. 2011. Vol. 19. 26529–26535.
Karaksina E. V. et al. Preparation of high-purity Pr3+ doped Ge-As-Se-In-I glasses for active mid-infrared optics. Journal of Luminescence. 2016. Vol. 177. 275–279.
Різак В. М., Різак І. М., Семак Д. Г. Функціональні халькогенідні напівпровідники: Монографія. Ужгород: Закарпаття. 2001. 152 с.
Driscoll T. J., Lawandy N. M. Optically encoded second-harmonic generation in bulk silica-based glasses. Journal of the Optical Society of America B. 1994. Vol. 11. P. 355–371.
Kityk I. V., Majchrowski A. Second-order non-linear optical effects in BiB3O6 glass fibers. Optical Materials. 2004. Vol. 25. P. 33–37.
