Введение
Глава 1. Электромагнитные волны в периодических средах: теоретические и экспериментальные исследования (обзор литературы) 9
1.1 Электромагнитные волны в периодических средах 9
1.2 Свет в периодических средах: фотонные кристаллы 14
1.2.1 Фотонная запрещенная зона 15
1.2.2 Брэгговская дифракция в искусственных опалах 17
1.2.3 Дифракция коротких импульсов в геометрии Лауэ 18
1.2.4 Дифракция импульсов с фазовой модуляцией в фотонных кристаллах 30
1.3 Пористый кремний и фотонные кристаллы на его основе 34
1.3.1 Электрохимическая методика формирования пористого кремния 34
1.3.2 Оптика пористого кремния. Модели эффективной среды 38
1.3.3 Фотонные кристаллы на основе пористого кремния 40
1.3.4 Термическое окисление пористого кремния 41
1.4 Численные методы расчета оптики фотонных кристаллов 43
1.4.1 Рекуррентный метод 44
1.4.2 Метод матриц распространения 45
1.4.3 Метод конечных разностей во временной области(FDTD) 48
Глава 2. Изготовление и характеризация фотонных кристаллов на основе пористых кремния и оксида кремния 52
2.1 Экспериментальные установки и методы 52
2.1.1 Установка для изготовления структур из пористого кремния52
2.1.2 Установка для линейной спектроскопии 55
2.1.3 Методика измерения толщин однородных пленок 56
2.1.4 Установка для измерения нелинейного поглощения 58
2.2 Исследование особенностей процесса электрохимического трав
ления высоколегированного -кремния 59
2.2.1 Зависимость толщины пористого слоя от времени травления. Скорость травления 60
2.2.2 Зависимость скорости травления от плотности тока травления 61
2.2.3 Линейное поглощение света в пористом кремнии 62
2.2.4 Нелинейное поглощение света в пористом кремнии 63
2.2.5 Влияние концентрации плавиковой кислоты 64
2.2.6 Режим электрополировки 66
2.3 Структуры большой толщины на основе пористого кремния 67
2.3.1 Уменьшение концентрации плавиковой кислоты в объеме раствора 69
2.3.2 Локальное уменьшение концентрации плавиковой кислоты: влияние перемешивания 70
2.3.3 Причины ухудшения травления 73
2.4 Термическое окисление 74
2.4.1 Отжиг тонких структур. Смещение спектра 75
2.4.2 Отжиг толстых структур 76
2.4.3 Неполный отжиг 79
2.5 Анизотропия пористого кварца 80
2.6 Фотонный кристалл для наблюдения дифракционного деления 81
2.7 Выводы по главе 2 83
Глава 3. Временное деление лазерных импульсов в одномерных фотонных кристаллах, вызванное брэгговской динамической дифракцией в геометрии Лауэ 85
3.1 Обнаружение эффекта временного деления 85
3.1.1 Установка для измерения автокорреляционных функций 85
3.1.2 Наблюдение временного деления 87
3.1.3 Время деления как функция толщины кристалла 90
3.1.4 Угловая зависимость эффекта временного деления 91
3.2 Сравнение экспериментальных результатов и теории 92
3.3 Численное моделирование дифракционного деления импульсов 94
3.3.1 Маятниковый эффект 94
3.3.2 Временное деление импульсов 94
3.4 Выводы по главе 3 97
Глава 4. Управление фемтосекундными импульсами при помощи эффекта временного деления в фотонных кристаллах 98
4.1 Исследование эффекта временного деления при помощи кросс корреляционной функции 98
4.1.1 Установка для измерения кросс-корреляционных функций 99
4.1.2 Зависимость эффекта временного деления от интенсивности накачки 102
4.2 Поляризационная зависимость эффекта временного деления импульсов 103
4.2.1 Решёточная анизотропия одномерного фотонного кристалла104
4.2.2 Автокорреляционный метод 105
4.2.3 Кросс-корреляционный метод 107
4.3 особенности пространственного распределения интенсивности импульсов в фотонном кристалле 112
4.3.1 Cмещение импульсов при отстройке от угла Брэгга 112
4.3.2 Пространственно-временное распределение интенсивности на выходной грани фотонного кристалла 113
4.4 Распространение импульсов с квадратичной модуляцией фазы 115
4.4.1 Установка для наблюдения эффекта селективной компрессии импульсов 115
4.4.2 Экспериментальное наблюдение селективной компрессии импульсов 116
4.4.3 Сравнение экспериментальных результатов, теории и численного моделирования 117
4.5 Выводы по главе 4 120
Литература
