Глава 2.3. Ограничители излучения на основе фотоиндуцированных процессов в композитных материалах.

На данный момент проведено лишь небольшое количество исследований ограничения излучения в композитных материалах в спектральном интервале 1-2 мкм. Это объясняется малым количеством материалов, имеющих оптическую нелинейность в этой области спектра, а также сложностью подбора материала для прозрачной матрицы, содержащей наночастицы. В качестве нелинейных наночастиц для ограничителей излучения в спектральном интервале 1-2 мкм могут быть использованы наночастицы легированных полупроводников, имеющих примесные полосы поглощения в данной области спектра, например, наночастицы ZnSe:O [1].

В работе [1] показано, что в объемной среде с такими наночастицами под действием излучения с λ = 1.06 и 1.54 мкм может возникать эффект самодефокусировки (см., также, раздел 1.3), приводящий к ограничению излучения. Благодаря малой концентрации наночастиц в таком композите может быть обеспечен начальный коэффициент пропускания 60 % и более. Кривые ограничения для композита с наночастицами ZnSe:O для λ=1.06 мкм (τ = 10 нс) и λ=1.54 мкм (τ = 5 нс) показаны на рис. 5. Из рисунка видно, что порог ограничения для такого композита составляет 20-50 пДж, а динамический диапазон ограничения – 10² для λ=1.06 мкм и 10⁴ для λ=1.54 мкм.

Рис.5. Ограничение излучения в композитном материале с наночастицами ZnSe:O [1]. 1 - λ=1.06 мкм (τ = 10 нс), 2 - λ=1.54 мкм (τ = 5 нс).

Ограничение излучения в спектральном интервале 1-1.55 мкм было получено также в композитном материале с наночастицами VO₂ [2]. Начальный коэффициент пропускания образов на длине волны 1.54 мкм был равен 50 %. Кривая ограничения для λ=1.54 мкм (τ = 20 нс) в композите с наночастицами VO₂ показана на рис. 6.

Рис.6. Ограничение излучения в композитной среде с наночастицами VO₂ [2]. λ=1,54 мкм, τ = 20 нс.

Из рисунка видно, что порог ограничения в данном случае равен 10 пДж, а полный динамический диапазон ограничения превышает 10⁴. Ограничение излучения в данном композите было получено и для длины волны 1.06 мкм, однако, характеристики ограничения при этом несколько хуже (см. рис. 8б, глава 1.6).

Литература к галве 2.3.:

1.О.П. Виноградова, М.С. Марухина, А.И. Сидоров Самодефокусировка излучения в композитном материале с наночастицами ZnSe:O // Письма в ЖТФ, 2005, Т.31, В.12, 79-82.

2.А.А. Остросаблина, А.И. Сидоров Нелинейно-оптические свойства толстых композитных сред с наночастицами диоксида ванадия. I. Самодефокусировка излучения видимого и ближнего ИК диапазона. // Оптический журнал, 2005, Т.72, № 7, С.36-41.