Введение
1 Методы высокочувствительных оптических измерений для нелинейной спектроскопии 20
1.1 Высокочувствительная поляриметрия 20
1.1.1 Методы модуляционной поляриметрии 22
1.1.2 Оптические преобразователи частоты как высокоэффективные поляризаторы и анализаторы лазерного излучения 30
1.1.3 Возможности поляризационно-сжатых состояний 36
1.2 Фотодефлекционный метод измерений малых смещений поверхности твердого тела 39
1.2.1 Фотодефлекционный сигнал, не связанный со смещением по верхности 43
1.3 Спектроскопия фотоиндуцированного поглощения 44
1.3.1 Тепловые и интерференционные эффекты 46
1.3.2 Спектроскопия фотовозбуждения 52
1.4 Спектроскопия электропоглощения 53
2 Аппаратура и техника эксперимента 57
2.1 Лазеры 57
2.1.1 Пикосекундный непрерывно-накачиваемый YAG:Nd3+ лазер 57
2.1.2 Перестраиваемый пикосекундный волоконный RAC-n-UP лазер . 59
2.1.3 Степень поляризации монолитного полупроводникового чип-лазера 68
2.2 Радиочастотная система синхронного усиления с двойной модуляцией 71
2.2.1 Принцип работы 73
2.2.2 Схема системы фоторегистрации 75
2.2.3 Измерение параметров и калибровка 76
2.2.4 Заключение 78
2.3 Фотодефлекционная пикосекундная установка 79
2.4 Поляриметры 81
2.4.1 Поляриметр с непрерывными лазерами 82
2.4.2 Пикосекундные поляриметры 84
2.5 Многофункциональный спектрометр для измерений «возбуждение—зон дирование» 86
2.5.1 Аппаратура спектроскопии фотоиндуцированного поглощения 88
2.5.2 Аппаратура спектроскопии электропоглощения 90
2.5.3 Система автоматизации спектрометра 91
2.5.4 Тестовые и калибровочные эксперименты 92
3 Отражательная поляризационная пикосекундная спектроскопия монокристалла арсенида галлия 96
3.1 Экспериментальные условия и параметры исследуемых образцов 97
3.2 Экспериментальные результаты: симметрийные, интенсивностные и временные закономерности 98
3.3 Интерпретация отражательного поляризационного эффекта в GaAs 104
3.3.1 Параметры фотоиндуцированной ЭДП 104
3.3.2 Модель нелокального оптического отклика 105
3.3.3 Электрооптические эффекты в приповерхностном поле GaAs 108
3.3.4 Акустоиндуцированные эффекты 109
3.4 Обсуждение 110
3.4.1 Модель нелокального отклика 110
3.4.2 Электрооптический эффект 113
4 Пикосекундная оптоакустическая спектроскопия полупроводников 117
4.1 Диагностика динамики фотовозбужденной электронно-дырочной плазмы (обзор) 123
4.2 Модель лазерного возбуждения и распространения гиперзвуковых акустических импульсов в полупроводниках 130
4.2.1 Механизмы лазерного возбуждения сверхкоротких акустических импульсов 130
4.2.2 Особенности распространения гиперзвука в кристаллах 137
4.2.3 Анализ процессов поверхностного фотовозбуждения 139
4.2.4 Диагностика расширения электронно-дырочной плазмы оптоаку-стическим методом 141
4.3 Экспериментальные результаты 144
4.3.1 Образцы и условия эксперимента 144
4.3.2 Эксперименты с монокристаллом Ge 146
4.3.3 Сравнение эффективностей механизмов возбуждения звука в Ge: эксперименты с образцом Al-Ge 153
4.3.4 Измерение дефлекционных сигналов от фотовозбужденной поверхности Ge и вблизи нее 157
4.3.5 Эксперименты с монокристаллами Si и GaAs 160
4.3.6 Эксперименты с монокристаллом Ge в постоянном электрическом поле 163
4.3.7 Основные экспериментальные результаты 165
4.4 Анализ результатов и их обсуждение 167
4.4.1 Методика компьютерного моделирования профилей и спектров импульсов гиперзвука 167
4.4.2 Дифракция и поглощение гиперзвуковых импульсов 170
4.4.3 Результаты моделирования профилей импульсов гиперзвука в Ge, Si и GaAs 171
4.4.4 Анализ экспериментов с образцом Ge, покрытым диэлектриче ским зеркалом 180
4.4.5 Возбуждение и распространение импульсов гиперзвука в Ge в присутствии внешнего электрического поля 183
4.4.6 Сверхзвуковое расширение электронно-дырочной плазмы в Ge 185
5 Нелинейная спектроскопия нанополиацетилена 190
5.1 Структура и свойства полиацетилена 190
5.1.1 Полимерная цепь полиацетилена 190
5.1.2 Полиацетилены и нанополиацетилен 193
5.1.3 Образцы нанополиацетилена 195
5.1.4 Солитоны в транс-полиацетилене 196
5.2 Исследование полиацетилена методами нелинейной спектроскопии (обзор) 199
5.2.1 Спектроскопия фотоиндуцированного поглощения 199
5.2.2 Спектроскопия электропоглощения 203
5.3 Спектроскопия фотоиндуцированного поглощения 207
5.3.1 Экспериментальные данные 207
5.3.2 Идентификация фотоиндуцированных пиков 212
5.3.3 Спектроскопия фотовозбуждения 217
5.3.4 Эксперименты с субпикосекундным временным разрешением 224
5.3.5 Основные результаты 227
5.4 Поляриметрия фотоиндуцированных состояний 228
5.4.1 Поляриметрия с модуляцией фотовозбуждения в миллисекунд-ном диапазоне 230
5.4.2 Поляриметрия с высоким временным разрешением 236
5.4.3 Основные результаты 242
5.5 Спектроскопия электропоглощения 243
5.5.1 Экспериментальные данные 243
5.5.2 Модель квадратичного эффекта Штарка 248
5.5.3 Анализ и обсуждение результатов 256
5.5.4 Основные результаты 260
5.6 Спектроскопия комбинационного рассеяния света валентных углеродуглеродных колебаний 261
5.6.1 Перестройка основного состояния с температурой 261
5.6.2 Аномально высокое сечение комбинационного рассеяния углерод-углеродных колебаний 267
5.6.3 Модель когерентных электронно-решеточных колебаний в упорядоченных цепях транс-полиацетилена 272
5.6.4 Основные результаты 281
5.7 Оценки нелинейной восприимчивости и поляризуемости нанополиацетилена 282
Заключение 289
