Например, Бобцов

Нелинейное поглощение фемтосекундных световых импульсов при двухфотонном резонансе в объемных кристаллах и наноструктурах

ФИЗИЧЕСКАЯ ОПТИКА

УДК 535.14
НЕЛИНЕЙНОЕ ПОГЛОЩЕНИЕ ФЕМТОСЕКУНДНЫХ СВЕТОВЫХ ИМПУЛЬСОВ ПРИ ДВУХФОТОННОМ РЕЗОНАНСЕ В ОБЪЕМНЫХ КРИСТАЛЛАХ И НАНОСТРУКТУРАХ

© 2011 г.

Е. Ю. Перлин, доктор физ.-мат. наук; К. А. Елисеев; Э. Г. Идрисов; Я. Т. Халилов Центр “Информационные оптические технологии” СПбГУ ИТМО, Санкт-Петербург E-mail: eyperlin@mail.ru

Развита теория нестационарного поглощения сверхкоротких световых импульсов в объемных материалах и гетероструктурах с квантовыми ямами при двухфотонном резонансе на межзонных переходах, а также на переходах между дискретными состояниями либо между подуровнями (подзонами) размерного квантования. Получены аналитические выражения для нелинейных поляризуемостей, определяющих энергию, поглощенную из фемтосекудного светового импульса. Получены зависимости поглощенной энергии от расстроек двухфотонных резонансов и от длительности импульсов.
Ключевые слова: двухфотонные переходы, нелинейные поляризуемости, фемтосекундные световые импульсы, кристаллы, наноструктуры, квантовые ямы.

Коды OCIS: 190.0190, 320.0320, 300.0300.

Поступила в редакцию 21.03.2011.

1. Введение
При исследовании взаимодействия мощного лазерного излучения с прозрачными диэлектриками или полупроводниками, а также с полупроводниковыми наноструктурами широко используются световые импульсы фемтосекундной длительности (см., например, [1–8]). При продолжительности импульсов τi  ≤  100  фс величина τi оказывается малой по сравнению с τp  – временем релаксации импульса электронов или дырок. При умеренных концентрациях свободных электронов (n) и дырок (p) (n,  p  ≤  1017  см–3) время τp обычно определяется процессами рассеяния носителей заряда на продольных оптических колебаниях решетки и составляет в объемных кристаллах, как правило, сотни фемтосекунд. В  гетероструктурах с глубокими квантовыми ямами τp определяется внутриподзонными переходами за счет взаимодействия электронов с оптическими фононами. При этом заметный вклад в процессы релаксации вносит взаимодействие с интерфейсными колебательными модами [9–18].

При τi