Оптична нестабільність кристалів (стр. 7 из 8)
1) фіксацією величини напруженості зовнішнього магнітного поля і відповідною зміною частоти лазерного випромінювання;
2) фіксацією всіх параметрів і частоти та відповідною зміною напруженості магнітного поля.
1.2. Обговорення і результати отримання області реалізації магнітооптичної нестабільності
Теоретично розглянуто вплив слабких магнітних полів на умови реалізації ОБ в області екситонних резонансів шаруватого кристалу. Розраховано область реалізації магнітооптичної нестабільності ШК, на прикладі 2H-Pb2. Програма розрахунку наведена в додатку 1.
Розрахунок області реалізації МОБ здійснюється за наступною схемою [25]:
· розраховується коефіцієнт поглинання
для різних концентрацій екситонів N і значень напруженості зовнішнього магнітного поля h;· проводиться розрахунок залежності N(h), по відомим уже значенням
;· останній етап розрахунків заключається у визначенні залежності
.В області екситонного резонансу функція N(h) має S-подібний характер, що забезпечує можливість існування трьох розв’язків рівняння балансу, два з яких відповідають стабільним станам із різними рівнями поглинання.
Із рис. 22 та 23 видно, що існує певна область інтенсивностей лазерного сигналу для першої і другої екситонних зон шаруватого кристалу, для якої можливі різні значення пропускної здатності кристалу, що в свою чергу залежить від напрямку зміни інтенсивності лазерної хвилі, при фіксованому значенні напруженості зовнішнього магнітного поля. Ця залежність зображується петлею гістерезису і забезпечує реалізацію стабільних станів на виході кристалу, з різними значеннями пропускання.
Рис. 22. Залежність пропускання 
від інтенсивності І0. При 
, на частоті 
відн. од., у зовнішньому магнітному полі h = 3274 
відн. од.
Рис. 23. Залежність пропускання від інтенсивності І0: 1 - 
; 1 - 
. На частоті 
відн. од., у зовнішньому магнітному полі h = 3274 відн. од.
На рис. 24 і 25 зображена розрахована область реалізації МОБ при змінній температурі, для першої
і другої 
екситонних зон. Із зростанням температури відбувається зсув петлі гістерезису в напрямку зростання магнітного поля, а також зміна форми. Ширина області нестабільності по магнітному полю 
, складає 
=450 
відн. од. ( 
T = 0.085 – 0.054 відн. од. – для першої екситонної зони; 
T = 0.071 – 0.040 відн. од. - для другої екситонної зони). Область нестабільності для першої зони зазнає більшого зсуву в бік зростання напруженості магнітного поля ніж друга. Абсолютна ширина області реалізації МОБ і температурний інтервал однакові для двох екситонних зон. Перехід від однієї до іншої зони дозволяє здійснювати корекція напруженості зовнішнього магнітного поля. 
Рис. 24. Область реалізації магнітооптичної нестабільності при різних температурах: 1 - T = 0.055 відн. од.; 2 - T = 0.069 відн. од.; 3 - T = 0.073 відн. од. Розрахована для першої екситонної зони, 
відн. од.
Рис. 25. Область реалізації магнітооптичної нестабільності при різних температурах: 1 - T = 0.041 відн. од.; 2 - T = 0.055 відн. од.; 3 - T = 0.07 відн. од. Розрахована для другої екситонної зони, 
відн. од.
Розрахунок області реалізації МОБ для різних частот, при опроміненні першої і другої екситонних зон зображено на рис. 26 і 27. Ширина області нестабільності по магнітному полю
, складає 
=690 
відн. од. ( 
відн. од. - для першої зони та 
відн. од. - для другої зони). Збільшення частоти (для відповідної екситонної зони) зсовує петлю гістерезису в напрямку зростання напруженості магнітного поля, зі зміною самих розмірів петлі.При переході від однієї зони до іншої, значення інтервала частот
залишається незмінним, що дозволяє зберегти область реалізації ОБ лише за рахунок зміни напруженості магнітного поля. 
Рис. 26. Область реалізації магнітооптичної нестабільності при різних частотах: 1 - 
= 0.017 відн. од.; 2 - = 0.02 відн. од.; 3 - = 0.023 відн. од. Розрахована для першої екситонної зони 
відн. од.
Рис. 27. Область реалізації магнітооптичної нестабільності при різних частотах: 1 - = 0.057 відн. од.; 2 - = 0.06 відн. од.; 3 - = 0.063 відн. од. Розрахована для другої екситонної зони 
відн. од.
Розміри області реалізації МОБ не залежать від частоти лазерного випромінювання. При зміні частоти на величину
, можливе збереження області нестабільності незмінною, шляхом відповідної зміни напруженості зовнішнього магнітного поля. Так забезпечується вибір області ОБ без зміни джерела випромінювання [25].Наявність декількох екситонних зон в шаруватих напівпровідниках, створює можливість керування розмірами і положенням петлі гістерезису, значенням поглинання (пропускання) кожного із стабільних станів, шляхом зміни напруженості зовнішнього магнітного поля, що створює перспективи для створення оптичних логічних і запам’ятовуючих пристроїв.
Висновки
1. Теоретично досліджено можливість реалізації магнітооптичної нестабільності в області екситонних резонансів в шаруватих напівпровідниках на прикладі кристалу 2H-PbI2.
2. Проведено розрахунок області реалізації магнітооптичної нестабільності для двох екситонних зон зі зміною температури і частоти. З ростом температури петля гістерезису зміщується в бік зростання напруженості магнітного поля.
3. Розміри області реалізації МОБ не залежать від частоти. Отримання багаторівневого відгуку на виході не потребує зміни джерела випромінювання, а лише зміну напруженості магнітного поля.
Література
1. Zenkova C.Yu. The dynamics of optical bistability layer crystals / C.Yu. Zenkova // Proc. SPIE. – 2009. - Vol. 7297, No. 5. – P. 654-657.
2. Дерев’янчук А.В. Оптическая бистабильность слоистого полупроводника в области экситонного поглощения / А.В. Дерев’янчук, К. Ю. Зенкова, Н.К. Крамар, В.М. Крамар // Оптика и спектроскопия. – 2006. - Т. 101, №1. - С.789-794.