Экситонная оптическая нелинейность диэлектрических нанокомпозитов в слабых оптических полях
Автор: Стороженко Дмитрий Викторович, Дзюба Владимир Пименович, Кульчин Юрий Николаевич, Амосов Андрей Владимирович
Журнал: Компьютерная оптика @computer-optics
Рубрика: Дифракционная оптика, оптические технологии
Статья в выпуске: 6 т.40, 2016 года.
Бесплатный доступ
В статье представлена модель оптической нелинейности в диэлектрических нанокомпозитах в диапазоне длин волн от 200 до 800 нм и интенсивности до 1000 Вт / см2. Представлены результаты численного моделирования оптического отклика в нанокомпозите, состоящем из диэлектрических наночастиц Al2O3 малой объемной концентрации (порядка 0,3 %), внедренных в прозрачную диэлектрическую жидкую матрицу. Установлено, что при равной объемной концентрации величина нелинейного отклика единицы объема возрастает с уменьшением размера наночастиц. Показано влияние на спектр нелинейной добавки к показателю преломления различных параметров, таких как размер и анизотропия наночастиц. Отмечается, что для наночастиц Al2O3 размером 45 нм при объемной концентрации 0,3 % величина нелинейного оптического отклика достигает значений 1,5·10-4 см2 / Вт вблизи резонансной полосы поглощения.
Диэлектрические композиты, оптические спектры, наночастицы, показатель преломления, резонансная восприимчивость, экситон, оптическая нелинейность
Короткий адрес: https://sciup.org/14059513
IDR: 14059513 | DOI: 10.18287/2412-6179-2016-40-6-855-862
Список литературы Экситонная оптическая нелинейность диэлектрических нанокомпозитов в слабых оптических полях
- Ганеев, Р.А. Нелинейно-оптические характеристики различных сред/Р.А. Ганеев, Т. Усманов//Квантовая электроника. -2007. -Т. 37, № 7. -С. 605-622.
- Кульчин, Ю.Н. Спектр пропускания света диэлектрическими наночастицами в объемных гетерокомпозитах/Ю.Н. Кульчин, В.П. Дзюба, А.В. Щербаков//Физика и техника полупроводников. -2009. -Т. 43, № 3. -С. 349-356.
- Dzuba, V. Effect of the shape of a nano-object on quantum-size states/V. Dzuba, Y. Kulchin, V. Milichko//Journal of nanoparticle research. -2012. -Vol. 14(11). -1208. -DOI 10.1007/s11051-012-1208-7
- Divya, S. Tailoring optical properties of TiO2 in silica glass for limiting applications/S. Divya, I. Sebastian, V.P.N. Nampoori, P. Radhakrishnan, A. Mujeeb//Chinese Physics B. -2014. -Vol. 23(3). -034210. - DOI: 10.1088/1674-1056/23/3/034210
- Yan, X.-Y. Ultrafast nonlinear optical properties and optical Kerr effect of In-doped ZnO nanowires/X.-Y. Yan, K.-X. Zhang, C.-B. Yao, Q.-H. Li//Materials Letters. -2016. -Vol. 176. -P. 49-51. - DOI: 10.1016/j.matlet.2016.04.058
- Sivasubramanian, D. Low power optical limiting and thermal lensing in Mn doped ZnO nanoparticles/D. Sivasubramanian, R. Ponnusamy, V. Gandhiraj//Material Chemistry and Physics. -2015. -Vol. 159. -P. 93-100. - DOI: 10.1016/j.matchemphys.2015.03.056
- Koushki, E. Modeling absorption spectrum and saturation intensity of ZnO nano-colloid/E. Koushki, A. Farzaneh, M.H. Majles Ara//Optik. -2013. -Vol. 125(1). -P. 220-223. - DOI: 10.1016/j.ijleo.2013.06.007
- Kim, H. Very high third-order nonlinear optical activities of intrazeolite PbS quantum dots very high third-order nonlinear optical activities of intrazeolite PbS/H.S. Kim, M.H. Lee, N.C. Jeong, S.M. Lee, B.K. Rhee, K.B. Yoon//Journal of the American Chemical Society. -2006. -Vol. 128(47). -P. 4-6. - DOI: 10.1021/ja0661966
- Dzuba, V. Nonlinear refractive index of dielectric nanocomposites in weak optical fields/V.P. Dzuba, A.E. Krasnok, Y.N. Kulchin//Technical Physics Letters. -2010. -36(11). -P. 973-977. - DOI: 10.1134/S1063785010110015
- Ganeev, R. Low-and high-order nonlinear optical properties of BaTiO3 and SrTiO3 nanoparticles/R.A. Ganeev, M. Suzuki, M. Baba, M. Ichihara, H. Kuroda//Journal of Optical Society of America B. -2008. -Vol. 25(3). -P. 325-333. - DOI: 10.1364/JOSAB.25.000325
- Днепровский, В.С. Самодифракция ультракоротких импульсов лазера при резонансном возбуждении экситонов в коллоидном растворе квантовых точек CdSe/ZnS/В.С. Днепровский, М.В. Козлова, А.М. Смирнов//Квантовая электроника. -2013. -Т. 43, № 10. -С. 927-930.
- Днепровский, В.С. Насыщение поглощения и процессы самовоздействия при резонансном возбуждении основного экситонного перехода в коллоидных квантовых точках CdSe/ZnS/В.С. Днепровский, Е.А. Жуков, М.В. Козлова, T. Wumaier, D.S. Hieu, М.В. Артемьев//Физика твердого тела. -2010. -Т. 52, № 9. -P. 1809-1814.
- Dzuba, V. Photonics of heterogeneous dielectric nanostructures/V. Dzuba, Y. Kulchin, V. Milichko. -Chapter 15. -In Book: Nanocomposites -New Trends and Developments/Ed. by F. Ebrahimi. -InTech, 2012. -ISBN: 978-953-51-0762-0. - DOI: 10.5772/50212
- Milichko, V. Photo-induced electric polarizability of Fe3O4 nanoparticles in weak optical fields/V.A. Milichko, A.I. Nechaev, V.A. Valtsifer, V.N. Strelnikov, Y.N. Kulchin, V.P. Dzyuba//Nanoscale Research Letters. -2013. -Vol. 8(1). -P. 317. - DOI: 10.1186/1556-276X-8-317
- Купчак, И.М. Экситонные состояния и фотолюминесценция кремниевых и германиевых нанокристаллов в матрице Al2O3/И.М. Купчак, Ю.В. Крюченко, Д.В. Корбутяк, А.В. Саченко, Э.Б. Каганович, Э.Г. Манойлов, Е.В. Бегун//Физика и техника полупроводников. -2008. -Т. 42, № 10. -С. 1213-1218.
- He, J. Excitonic nonlinear absorption in CdS nanocrystals studied using Z-scan technique/J. He, W. Ji, G.H. Ma, S.H. Tang, H.I. Elim, W.X. Sun, Z.H. Zhang, W.S. Chin//Journal of Applied Physics. -2004. -Vol. 95(11). -P. 6381-6386. - DOI: 10.1063/1.1711183
- Milichko, V. Unusual nonlinear optical properties of SiO2 nanocomposite in weak optical fields/V. Milichko, V. Dzuba, Y. Kulchin//Applied Physics A. -2013. -Vol. 111(1). -P. 319-322. -DOI 10.1007/s00339-013-7609-3.
- Миличко, В.А. Аномальная оптическая нелинейность диэлектрических нанодисперсий/В.А. Миличко, В.П. Дзюба, Ю.Н. Кульчин//Квантовая электроника. -2013. -Т. 43, № 6. -С. 567-573. - DOI: 10.1070/QE2013v043n06ABEH015171
- Kulchin, Y. Dielectric nano-systems with unique optical properties/Y.N. Kulchin, V.P. Dzyuba, V.A. Milichko//Advanced Materials Research. -2013. -Vol. 677. -P. 36-41. - DOI: 10.4028/www.scientific.net/AMR.677.36
- Дзюба, В.П. Модель нелинейного пропускания света диэлектрическими нанокомпозитами/В.П. Дзюба, А.Е. Краснок, Ю.Н. Кульчин, И.В. Дзюба//Физика и техника полупроводников. -2011. -Т. 45, № 3. -С. 295-301.
- Дербов, В. Исследование излучения атома водорода под действием импульса титан-сапфирового лазера/В.Л. Дербов, В.В. Серов, Н.И Тепер//Компьютерная оптика. -2010. -Т. 34, №. 2. -С. 156-161.
- Алименков, И. Автомодуляция одномерных волн на основе нелинейного уравнения Шрёдингера с нелинейностью типа кубик-квинтик/И. Алименков//Компьютерная оптика. -2012. -Т. 36, №. 1. -С. 34-35.
- Nguyen, D. Excitonic nonlinearities in single-wall carbon nanotubes/D.T. Nguyen, C. Voisin, P. Roussignol, C. Roquelet, J.S. Lauret, G. Cassabois//Physica Status Solidi (B). -2012. -Vol. 249(5). -P. 907-913. - DOI: 10.1002/pssb.201100064
- Агекян, В. Экситонные спектры и электропроводность эпитаксиальных слоев GaN, легированных кремнием/В.Ф. Агекян, Л.Е. Воробьев, Г.А. Мелентьев, Н. Nyk и др.//Физика твердого тела. -2013. -Т. 55, № 2. -С. 260-264.
- Шен, И. Принципы нелинейной оптики: пер. с англ./И. Шеен, под ред. С.А. Ахманова. -М.: Наука, 1989. -560 с. -ISBN 5-02-014043-0.
- Dzyuba, V. The theory of heterogeneous dielectric nanostructures with non-typical low-threshold nonlinearity/V.P. Dzyuba, Y.N. Kulchin, A.V. Amosov//Pacific Science Review A: Natural Science and Engineering. -2015. -Vol. 17(2). -P. 41-47. - DOI: 10.1016/j.psra.2015.12.005
- Kuznetsova, Y. All-optical excitonic transistor/Y.Y. Kuznetsova, M. Remeika, A.A. High, A.T. Hammack, L.V. Butov, M. Hanson, A.C. Gossard//Optics Letters. -2010. -Vol. 35(10). -P. 1587-1589. - DOI: 10.1364/OL.35.001587
- Hwang, J. A single-molecule optical transistor/J. Hwang, M. Pototschnig, R. Lettow, G. Zumofen, A. Renn, S. Götzinger, V. Sandoghdar//2009 IEEE LEOS Annual Meeting Conference Proceedings. -2009. -286. - DOI: 10.1109/LEOS.2009.5343277
- Andreakou, P. Optically controlled excitonic transistor/P. Andreakou, S.V. Poltavtsev, J.R. Leonard, E.V. Calman, M. Remeika, Y.Y. Kuznetsova, L.V. Butov, J. Wilkes, M. Hanson, A.C. Gossard//Applied Physics Letters. -2014. -Vol. 104(9). -091101. - DOI: 10.1063/1.4866855
- Jain, K. Optical transistor/K. Jain//Applied Physics Letters. -1976. -Vol. 28(12). -P. 719. - DOI: 10.1063/1.88627
Статья научная
