Развита теория межзонного однофотонного одноквантового поглощения сильной световой волны в алмазоподобных полупроводниках со сложной зоной в многозонном приближении Кейна. Получено аналитическое выражение для вероятности однофотонного межзонного перехода, содержащее зависимость от интенсивности, вектора поляризации и частоты поглощаемого света, а также от зонных параметров полупроводника, где учтен вклад в коэффициенты одноквантового поглощения света эффекта Раби оптических переходов. Показано, что форма края поглощения и линейно-циркулярного дихроизма зависит от степени поляризации света и от параметра Раби.
Развита теория межзонного однофотонного одноквантового поглощения сильной световой волны в алмазоподобных полупроводниках со сложной зоной в многозонном приближении Кейна. Получено аналитическое выражение для вероятности однофотонного межзонного перехода, содержащее зависимость от интенсивности, вектора поляризации и частоты поглощаемого света, а также от зонных параметров полупроводника, где учтен вклад в коэффициенты одноквантового поглощения света эффекта Раби оптических переходов. Показано, что форма края поглощения и линейно-циркулярного дихроизма зависит от степени поляризации света и от параметра Раби.
Аналитически и численно исследуются спектры резонансов поглощения линейно поляризованной электромагнитной волны произвольной интенсивности при магнитном сканировании на вырожденных переходах атомов с полными моментами уровней J = 1 − J = 1, J = 2 − J = 1 и J = 1 − J = 2. Показано, что в спектрах резонансов поглощения при магнитном сканировании вблизи нулевого магнитного поля на указанных переходах атомов формируются когерентные структуры — резонансы электромагнитно-индуцированной прозрачности (ЭИП). Исследованы зависимости параметров резонансов ЭИП от характеристик и типов атомных переходов, величины магнитного поля и интенсивности электромагнитной волны. Определены вклады процессов, формирующих спектры резонансов ЭИП. Показано, что основной вклад в формирование резонансов ЭИП вносит эффект когерентности магнитных подуровней нижнего и верхнего состояний переходов, индуцируемый полем волны линейной поляризации. Установлено, что наиболее узкие резонансы ЭИП с шириной, определяемой константой релаксации нижнего уровня Γn, формируются на вырожденных переходах, содержащих Λ-схемы.
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
Все большее значение сейчас приобретают системы с распределенной обратной связью (световые волны непрерывно взаимодействуют во многих сечениях нелинейной среды) 31, 106 .*) Необходимо отметить, что гистерезисный вид зависимости I вых от I вх еще не означает, что система обладает ОБ; в частности, это относится к импульсным системам, причем не только нелинейным, но и даже линейным с дисперсией 7 .*) Достигаемые здесь скорости переключения обычно невелики 12 .**) В частности, была продемонстрирована работа оптического транзистора на ЖК 78 .*) Этот расчет ограничивает применимость (1) случаем малой интенсивности света (ср.с 98 ), когда еще можно пользоваться принципом суперпозиции.
Перестраиваемые линейно-оптические схемы являются важным элементом как классических, так и квантовых информационных технологий. Масштабирование таких схем становится возможным только при переходе к интегральному исполнению, что усложняет их характеризацию из-за невозможности реконструкции каждого элемента по отдельности. Существующие методы характеризации линейнооптических схем требуют многократных измерений фаз матричных элементов передаточной матрицы при различных значениях управляющих параметров, что представляет собой значительные экспериментальные трудности. В данной работе предлагается новый подход: мы демонстрируем, что, измерив лишь коэффициенты пропускания для определенного набора значений управляющих параметров оптической схемы, можно построить математическую модель, способную предсказывать коэффициенты пропускания для произвольных значений параметров. Этот метод успешно апробирован в численном эксперименте на примере перестраиваемого четырехканального интерферометра, реализующего произвольное унитарное преобразование. Предложенный метод открывает новые возможности для более эффективной характеризации и проектирования перестраиваемых линейно-оптических схем.