Научная литература
booksshare.net -> Добавить материал -> Физика -> Карих Е.Д. -> "Оптоэлектроника" -> 11

Оптоэлектроника - Карих Е.Д.

Карих Е.Д. Оптоэлектроника — Мн.: БГУ, 2002. — 107 c.
Скачать (прямая ссылка): optoelektronika2002.pdf
Предыдущая << 1 .. 5 6 7 8 9 10 < 11 > 12 13 14 15 16 17 .. 41 >> Следующая

79
PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version http://www.fineprint.com
альных энергий электрона в точках A и B равна eEmd0 = AE, откуда
AE
d 0 =
eEm
(13.1)
Рис. 13.1. Эффект Франца - Келдыша в полупроводнике:
а и б - зонные диаграммы полупроводника в отсутствие и при наличии внешнего электрического поля; в - зависимость коэффициента поглощения света от энергии фотона в отсутствие (1) и при наличии (2) поля
Как видно из рис. 13.1 б, участие фотона в туннелировании эквивалентно уменьшению ширины потенциального барьера до величины
AE - ПЮ . (13.2)
d=
eE
m
Таким образом, участие фотона повышает вероятность перехода, причем энергия кванта, который при этом поглощается, может быть меньше ширины запрещенной зоны полупроводника. С другой стороны, это означает, что полупроводник поглощает излучение с энергией кванта hw < AE (рис.13.1 в). Явление туннелирования электрона из валентной зоны в зону проводимости в присутствии сильного электрического поля, сопровождаемое поглощением фотона, называется эффектом Франца -Келдыша или эффектом электропоглощения.
Эффект Франца - Келдыша может быть использован для модуляции света по интенсивности. Однако в объемных кристаллах этот способ неэффективен из-за необходимости применения слишком высоких напряжений. В интегрально-оптическом варианте модуляция света может быть осуществлена во внутреннем электрическом поле р-«-перехода.
Электро- и магнитооптические эффекты. Модуляторы света, действие которых основано на изменении коэффициента поглощения, обладают большими начальными потерями. Более широкое распространение получили методы, основанные на управлении показателем преломления.
80
PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version http://www.fineprint.com
Эффект Поккельса. Линейным электрооптическим эффектом, или эффектом Поккельса, называется изменение показателя преломления вещества, пропорциональное первой степени напряженности приложенного электрического поля.
Известно большое количество кристаллов, обладающих электрооп-тическими свойствами. К ним относятся ниобат лития LiNbO3, титанат бария BaTiO3, дигидрофосфат калия KH2PO4 (KDP) и др. Электроопти-
ческими свойствами обладают GaAs, кварц и другие вещества.
В упрощенной форме зависимость разности показателей преломления обыкновенной и необыкновенной волн от напряженности электрического поля E в эффекте Поккельса выглядит следующим образом:
ne - no = aPE, (13.3)
где aP - некоторая константа. Разность фаз обыкновенной и необыкновенной волн на выходе из кристалла длиной l оказывается равной
2п 2п
АФ = Т (ne - no )l = у aPlE . (13.4)
Эффекту Поккельса свойственна малая инерционность, его посто-
_13
янная времени ~ 10 с. На практике быстродействие электрооптиче-
ского модулятора оказывается на несколько порядков ниже из-за влияния электрической емкости ячейки Поккельса.
Эффект Керра. Эффект Керра, или квадратичный электрооптиче-ский эффект, состоит в возникновении оптической анизотропии под воздействием электрического поля в изотропном веществе.
В электрическом поле среда приобретает свойства двулучепрелом-ляющего кристалла с оптической осью, параллельной направлению поля. Если входящая в ячейку Керра световая волна поляризована под углом к наведенной оптической оси, ее можно разложить на обыкновенную и необыкновенную волны. Разность показателей преломления для этих волн пропорциональна квадрату напряженности поля:
ne - no = aKE2. (13.5)
После прохождения ячейки Керра Разность фаз между обыкновенной и необыкновенной волнами становится равной:
2^п 2п
Аф = — (ne - no)l = ~ aKlE2 = 2nbKlE2, (13.6)
aK - коэффициент, не зависящий от E, bK = aK /X - постоянная Керра.
Эффект Керра наблюдается в кристаллических, аморфных, жидких и газообразных телах. Однако в качестве рабочих сред чаще всего используются кристаллы, например BaTiO3, KTaO3, а также жидкости (нитробензол, сероуглерод и др.).
81
PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version http://www.fineprint.com
Эффект Фарадея. Магнитооптический эффект Фарадея заключается во вращении плоскости поляризации излучения, распространяющегося в среде, помещенной во внешнее магнитное поле. Угол поворота плоскости поляризации света в пара- и диамагнитных веществах равен:
Ад = VHl cos у, (13.7)
где V - постоянная Верде, H - напряженность магнитного поля, у - угол между направлением поля и направлением распространения света.
Эффект Фарадея имеет большую величину в ферритах, представляющих собой сложные оксиды железа и других элементов. К таким веществам относятся железоиттриевый Y3Fe5O12 и алюмоиттриевый гранаты Y3Al5O12 и другие материалы. Эффект Фарадея можно наблюдать также в кварце, стекле, бензине и других веществах.
Эффект Коттона - Мутона. Аналогом квадратичного электроопти-ческого эффекта является магнитооптический эффект Коттона - Мутона или эффект Фойгта. Он состоит в наведении магнитным полем искусственной анизотропии в изотропном веществе, молекулы которого обладают магнитным моментом. Внешнее поле ориентирует магнитные моменты вдоль силовых линий, вследствие чего вещество приобретает свойство двойного лучепреломления. При попадании в такую среду световая волна разделяется на две - обыкновенную и необыкновенную. Разность показателей преломления для этих волн пропорциональна квадрату напряженности внешнего магнитного поля H:
Предыдущая << 1 .. 5 6 7 8 9 10 < 11 > 12 13 14 15 16 17 .. 41 >> Следующая

Реклама

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed

Есть, чем поделиться? Отправьте
материал
нам
Авторские права © 2009 BooksShare.
Все права защищены.
Rambler's Top100

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed