Глава 3.1. Ограничители излучения на основе фотоиндуцированных процессов в монокристаллических полупроводниках.

Для ограничения в спектральном интервале 2-5 мкм может быть использовано двухфотонное поглощение в монокристаллических узкозонных полупроводниках: InAs, InSb (77 K) и др. Ширина запрещенной зоны этих полупроводников приведена в табл.1.

Таблица 1. Ширина запрещенной зоны узкозонных полупроводников для спектрального интервала 2-5 мкм [1, 2].

Узкозонные полупроводники имеют более высокий коэффициент двухфотонного поглощения, чем полупроводники, используемые в видимом и ближнем ИК-диапазонах (см. раздел 1 и 2). В то же время, использование для ограничения непосредственно двухфотонного поглощения имеет в спектральном интервале 2-5 мкм те же недостатки, что и в спектральных диапазонах, рассмотренных ранее. Эффективность ограничения, на наш взгляд, может быть повышена в случае использовании самодефокусировки при двухфотонном поглощении. Однако такие эксперименты в спектральном интервале 2-5 мкм не проводились.

Ограничение излучения при самодефокусировке в условиях однофотонного примесного поглощения наблюдалось в спектральном интервале 3.8-4.2 мкм в монокристаллах ZnSe с примесью Zn, создающего примесный уровень с ΔЕ = 0.23 эВ [3]. Порог ограничения составил 0.8-1 мДж, а динамически диапазон <10. Необходимо отметить, что низкая эффективность ограничения в данном случае может быть связана как с малой концентрацией примесных уровней, так и с широким спектральным интервалом падающего излучения, что приводит к «размыванию» динамической линзы в полупроводнике за счет хроматических аберраций.

Рис. 1. Ограничение излучения в монокристаллах ZnSe:Zn при самодефокусировке в спектральном интервале 3,8-4,2 мкм, t=250 нс.

Литература к главе 3.1.:

1.В.И. Гавриленко, А.М. Грехов, Д.В. Корбутяк и др. Оптические свойства полупроводников. Справочник. Киев: Наукова Думка, 1987, 607 с.

2.Я.А.Угай Введение в химию полупроводников. М.: Высшая школа, 1975, 302 с.

3.И.В. Багров, А.П. Жевлаков, О.П. Михеева, А.И. Сидоров, В.В. Судариков Низкопороговое ограничение инфракрасного излучения в примесных полупроводниках // Оптический журнал. 2002, Т.69, №2, С.15-20.