Optical bistability in semiconductors

Abstract

2 + 621.315.5921(048)В. С. Днепровский.Оптическая бистабильность в полупроводниках.Явление оптической бистабильности (ОБ) определяется совокупностью статических и динамических процессов в нелинейных системах с обратной связью (ОС).ОБ система может иметь два устойчивых состояния для выходного сигнала при одном значении входного 1 .ОБ представляет интерес как с практической точки зрения для создания безынерционных оптических транзисторов, переключателей, элементов памяти и других оптоэлектронных устройств 3 , так и для изучения нелинейных оптических процессов, определяющих бистабильное поведение систем: ОС позволяет зарегистрировать нелинейный процесс при относительно малых уровнях возбуждения.Наиболее перспективным материалом для ОБ устройств можно считать полупроводники, имеющие большие значения нелинейных восприимчивостей.Обычно ОБ элемент представляет собой резонатор Фабри -Перо, заполненный нелинейной средой.Под действием светового потока изменяется коэффициент преломления вещества и соответственно длина оптического пути резонатора.Пропускание резонатора становится нелинейным (рис. 1) -• возникают области дифференциального усиления, ограничения, гистерезис 3 .Рассмотрим только собственную *) ОБ в пассивных полупроводниковых системах, в которых нелинейность усилена резонансными процессами.За счет кулоновского взаимодействия между электронами и дырками в полупроводнике возникают одно-и двухфотонные резонансы, связанные с образованием экситонов и экситонных молекул.1. ОБ при экситонном резонансе обнаружена в резонаторах Фабри -Перо из GaAs 4 и GaSe 3 * 5 в случае, когда длина волны возбуждающего излучения отстроена от пика линии экситонного поглощения к > к ех ; кк ех ~ ~ Ак, где Ак -полуширина линии.При этом происходит «насыщение» экситонного перехода, связанное с процессами неупругого экситон-экситонного и экситон-электронного рассеяния, с экранированием экситонов, с переходом Мотта х > в .Меняется поляризуемость, связанная с экситонным резонансом.С ростом уровня возбуждения в области к > к ех уменьшается коэффициент преломления.Значительная нелинейность, связанная с экситонным переходом, и бистабильное поведение эталонов, работающих при комнатной (!) температуре, зарегистрированы в сверхрешетке в системе