Введение
I. Оптоэлектронные свойства полупроводниковых квантовых точек (по литературе) .15
1.1. Полупроводниковые квантовые точки и их энергетическая структура .15
1.1.1. Структуры пониженной размерности 15
1.1.2. Квантование энергии полупроводниковых квантовых точек 16
1.1.3. Экситоны в полупроводниках и полупроводниковых наноструктурах .20
1.2. Нелинейные эффекты в полупроводниковых квантовых точках при высоких уровнях оптического возбуждения 22
1.2.1. Насыщение поглощения в двухуровневой системе 22
1.2.2. Механизмы рекомбинации в полупроводниковых наноструктурах .24
1.2.3. Эффект Штарка в полупроводниковых квантовых точках 27
1.2.4. Процесс фотозатемнения в полупроводниковых квантовых точках 30
1.3. Нелинейные оптические свойства полупроводниковых наноструктур при
двухфотонном возбуждении 32 1.4. Методы создания полупроводниковых квантовых точек 34
1.4.1. Основные методы роста наноструктур 34
1.4.2. Синтез коллоидных нанокристаллов типа ядро/оболочка CdSe/ZnS .36
Глава II. Нелинейное поглощение и процессы самовоздействия мощных пикосекундных лазерных импульсов при резонансном однофотонном возбуждении основного экситонного перехода в коллоидных квантовых точках CdSe/ZnS 38
2.1. Исследуемые образцы коллоидных квантовых точек CdSe/ZnS 38
2.1.1. Структура коллоидных квантовых точек CdSe/ZnS .38
2.1.2. Схема энергетических уровней и однофотонных оптических переходов в квантовых точках CdSe/ZnS .39
2.1.3. Экспериментальная установка для измерения спектров пропускания и фотолюминесценции коллоидных растворов квантовых точек .43
2.1.4. Спектры пропускания и фотолюминесценции используемых квантовых точек CdSe/ZnS 45
2.2. Нелинейное поглощение коллоидного раствора квантовых точек CdSe/ZnS при нестационарном резонансном однофотонном возбуждении основного экситонного перехода...48 2.2.1. Экспериментальная установка для измерения пропускания коллоидных квантовых точек при однофотонном нестационарном возбуждении 48
2.2.2. Эффект заполнения экситонных состояний ультракороткими импульсами лазера в квантовых точках с зависящим от интенсивности света временем жизни возбужденного состояния 49
2.2.3. Сопутствующие эффекты, приводящие к изменению поглощения коллоидных квантовых точек CdSe/ZnS .55
2.3. Нелинейное поглощение коллоидного раствора квантовых точек CdSe/ZnS при стационарном однофотонном возбуждении основного экситонного перехода 56
2.3.1. Экспериментальная установка для измерения пропускания коллоидных квантовых точек при однофотонном стационарном возбуждении 56
2.3.2. Эффекты, сопутствующие насыщению поглощения при стационарном возбуждении квантовых точек CdSe/ZnS .58
2.4. Самодифракция френелевского и фраунгоферовского видов ультракоротких лазерных импульсов при формировании канала прозрачности и наведенной диафрагмы в коллоидных квантовых точках CdSe/ZnS .63
2.4.1. Экспериментальная установка для исследования особенностей распространения пикосекундных лазерных импульсов через коллоидный раствор квантовых точек CdSe/ZnS 63
2.4.2. Самодифракция Френеля ультракоротких лазерных импульсов в коллоидных квантовых точках CdSe/ZnS .66
2.4.3. Самодифракция Фраунгофера ультракоротких лазерных импульсов в коллоидных квантовых точках CdSe/ZnS .71
Глава III. Нелинейное поглощение коллоидных квантовых точек CdSe/ZnS при резонансном двухфотонном возбуждении мощными пикосекундными лазерными импульсами 75
3.1. Используемые образцы коллоидных квантовых точек CdSe/ZnS 75
3.1.1. Схема энергетических уровней и двухфотонных оптических переходов в квантовых точках CdSe/ZnS. Правила отбора 75
3.1.2. Характеристики исследуемых коллоидных квантовых точек CdSe/ZnS .77
3.2. Нелинейное поглощение коллоидного раствора квантовых точек CdSe/ZnS при резонансном двухфотонном возбуждении экситонных переходов 79
3.2.1. Изменение интенсивности излучения при прохождении через двухфотонно поглощающую среду 79
3.2.2. Экспериментальная установка для измерения нелинейного поглощения коллоидных квантовых точек при резонансном двухфотонном возбуждении .81
3.2.3. Нелинейное поглощение коллоидного раствора квантовых точек CdSe/ZnS в случае резонансного двухфотонного возбуждения экситонных переходов .82
3.2.4. Особенности нелинейного двухфотонного поглощения коллоидного раствора квантовых точек CdSe/ZnS при высоких уровнях возбуждения 85
3.3. Треки фотолюминесценции при двухфотонном возбуждении экситонных переходов в коллоидных квантовых точках CdSe/ZnS 87
3.3.1. Изменение интенсивности фотолюминесценции с расстоянием 87
3.3.2. Методика проведения экспериментов по исследованию треков фотолюминесценции. 89
3.3.2.1. Экспериментальная установка для регистрации треков фотолюминесценции в коллоидном растворе квантовых точек 89
3.3.2.2. Распределение энергии по импульсам в цуге Nd3+:YAG-лазера 92
3.3.2.3. Регистрация и обработка треков фотолюминесценции .93
3.3.3. Зависимость интенсивности фотолюминесценции квантовых точек CdSe/ZnS
3.3.3.1. Треки фотолюминесценции квантовых точек CdSe/ZnS при различных интенсивностях возбуждающих импульсов .93
3.3.3.2. Процессы, сопутствующие двухфотонному поглощению на треках фотолюминесценции квантовых точек CdSe/ZnS 98
3.3.3.3. Расчет коэффициента двухфотонного поглощения коллоидных квантовых точек CdSe/ZnS из треков фотолюминесценции 100
3.3.4. Зависимость интенсивности фотолюминесценции квантовых точек CdSe/ZnS
от поперечной координаты 101
Глава IV. Изменение формы лазерных импульсов двухфотонно поглощающими квантовыми точками CdSe/ZnS и монокристаллом GaAs, помещенными внутри резонатора .104
4.1. Дополнительная отрицательная обратная связь в резонаторе лазера .104
4.2. Характеристики используемых коллоидных квантовых точек CdSe/ZnS и монокристаллов GaAs. 105
4.3. Экспериментальные установки для регистрации импульсов Nd3+:YAP-лазера и цугов импульсов Nd3+:YAG-лазера при помещении в резонатор двухфотонно поглощающего элемента .108
4.3.1. Установка для регистрации наносекундных импульсов Nd3+:YAP-лазера 108
4.3.2. Установка для регистрации цуга пикосекундных импульсов Nd3+:YAG лазера 110
4.4. Изменение генерируемых наносекундных импульсов Nd3+:YAP-лазера при
помещении в резонатор двухфотонно поглощающего нелинейного
элемента 112
4.4.1. Изменение формы и длительности генерируемых импульсов Nd3+:YAP-лазера при помещении в резонатор кюветы с коллоидным раствором квантовых точек CdSe/ZnS или монокристаллической пластинки GaAs .112
4.4.2. Численный расчет генерируемых наносекундных импульсов Nd3+:YAP-лазера при помещении в резонатор нелинейного элемента отрицательной обратной связи 116
4.5. Изменение генерируемых цугов пикосекундных импульсов Nd3+:YAG-лазера при помещении в резонатор двухфотонно поглощающего нелинейного элемента .121
4.5.1. Изменение формы огибающей и количества генерируемых импульсов цуга Nd3+:YAG-лазера при помещении в резонатор кюветы с коллоидным раствором квантовых точек CdSe/ZnS или монокристаллической пластинки GaAs. 121
4.5.2. Численный расчет генерируемых цугов пикосекундных импульсов Nd3+:YAG-лазера при помещении в резонатор нелинейного элемента отрицательной обратной связи 126
Заключение .130
Благодарности 132
Список литературы .
