TY - CONF

T1 - Оптические свойства кристаллов GaSe:S и перспективы их применения в телекоммуникационных устройствах

AU - Шевченко, Олеся Николаевна

AU - Николаев, Назар Александрович

AU - Анцыгин, Валерий Дмитриевич

AU - Кох, Константин Александрович

AU - Микерин, Сергей Львович

PY - 2023

Y1 - 2023

N2 - Нелинейно-оптические кристаллы селенида галлия (GaSe) могут рассматриваться как перспективный материал, в котором возможно эффективное взаимодействие длин волн оптической связи в окрестности 1,5 мкм с субтерагерцовыми (суб-ТГц) частотами диапазона 6G: 110–300 ГГц.Несмотря на то, что GaSe обладает высокими значениями нелинейного коэффициента, порога оптического пробоя и двулучепреломления, он демонстрирует почти нулевую твердость по шкале Мооса, что значительно усложняет его механическую обработку и затрудняет практическое внедрение. Устранить данный недостаток возможно легированием кристалла изовалентными элементами, в частности серой (S), что улучшает оптические и механические свойства кристалла. Нами было обнаружено крайне малое количество работ, посвященных исследованию свойств нелегированных илегированных кристаллов GaSe при взаимодействии терагерцового и лазерного излучения в окрестности 1,5 мкм. В этой связи в работе проведено исследование оптических и электрооптических свойств кристаллов GaSe(1-x)Sx, где х принимает значения 0, 0,03, 0,12, 0,16 и 0,22, в ТГц- и ближнемИК-диапазоне. Полученные результаты позволяют оценить перспективы применения GaSe(1-x)Sx в устройствах оптической и беспроводной связи следующего поколения.С использованием импульсного терагерцового спектрометра были измерены коэффициенты преломления кристалла в диапазоне 0,1–2 ТГЦ. С помощью системы «Метрикон 2010» были измерены показатели преломления на длине волны 1547 нм. Показано, что в обоих диапазонах по мере включения S в структуру кристалла величина показателя преломления уменьшается.Для измерения эффективности детектирования терагерцового излучения и оценки электрооптического коэффициента в кристаллах GaSe:S, произведена сборка импульсного терагерцового спектрометра на длине волны фемтосекундых лазерных импульсов 1,55 мкм.Наибольшая эффективность терагерцово-оптического преобразования наблюдалась в кристалле GaSe(1-x)Sx с х = 0,12. При сравнении полученных для GaSe(1-x)Sx данных с данными для кристалла GaAsпроизведена оценка величины электрооптического коэффициента r22, согласно которым, для х = 0, r22 = 0,975 пм/В, а для наиболее эффективного кристалла (х = 0,12) r22 = 1,262 пм/В. Результаты показали хорошее согласие с работами других авторов, проведенными на длинах волн 0,63, 1,04 и 1,064мкм [1 – 3]. Перспективность применений кристаллов GaSe(1-x)Sx для применения нелинейных элементов телекоммуникационных устройствах обсуждаются.Исследование было выполнено при поддержке Министерства науки и высшего образования Российской Федерации: проект № FSUS-2020-0029 и № 121032400052-6. Авторы выражают благодарность ЦКП «ВТАН» Новосибирского государственного университета, поддержанномуМинобрнауки России по соглашению №075-12-2021-697, а также ЦКП «Спектроскопия и оптика» Института автоматики и электрометрии СО РАН.

AB - Нелинейно-оптические кристаллы селенида галлия (GaSe) могут рассматриваться как перспективный материал, в котором возможно эффективное взаимодействие длин волн оптической связи в окрестности 1,5 мкм с субтерагерцовыми (суб-ТГц) частотами диапазона 6G: 110–300 ГГц.Несмотря на то, что GaSe обладает высокими значениями нелинейного коэффициента, порога оптического пробоя и двулучепреломления, он демонстрирует почти нулевую твердость по шкале Мооса, что значительно усложняет его механическую обработку и затрудняет практическое внедрение. Устранить данный недостаток возможно легированием кристалла изовалентными элементами, в частности серой (S), что улучшает оптические и механические свойства кристалла. Нами было обнаружено крайне малое количество работ, посвященных исследованию свойств нелегированных илегированных кристаллов GaSe при взаимодействии терагерцового и лазерного излучения в окрестности 1,5 мкм. В этой связи в работе проведено исследование оптических и электрооптических свойств кристаллов GaSe(1-x)Sx, где х принимает значения 0, 0,03, 0,12, 0,16 и 0,22, в ТГц- и ближнемИК-диапазоне. Полученные результаты позволяют оценить перспективы применения GaSe(1-x)Sx в устройствах оптической и беспроводной связи следующего поколения.С использованием импульсного терагерцового спектрометра были измерены коэффициенты преломления кристалла в диапазоне 0,1–2 ТГЦ. С помощью системы «Метрикон 2010» были измерены показатели преломления на длине волны 1547 нм. Показано, что в обоих диапазонах по мере включения S в структуру кристалла величина показателя преломления уменьшается.Для измерения эффективности детектирования терагерцового излучения и оценки электрооптического коэффициента в кристаллах GaSe:S, произведена сборка импульсного терагерцового спектрометра на длине волны фемтосекундых лазерных импульсов 1,55 мкм.Наибольшая эффективность терагерцово-оптического преобразования наблюдалась в кристалле GaSe(1-x)Sx с х = 0,12. При сравнении полученных для GaSe(1-x)Sx данных с данными для кристалла GaAsпроизведена оценка величины электрооптического коэффициента r22, согласно которым, для х = 0, r22 = 0,975 пм/В, а для наиболее эффективного кристалла (х = 0,12) r22 = 1,262 пм/В. Результаты показали хорошее согласие с работами других авторов, проведенными на длинах волн 0,63, 1,04 и 1,064мкм [1 – 3]. Перспективность применений кристаллов GaSe(1-x)Sx для применения нелинейных элементов телекоммуникационных устройствах обсуждаются.Исследование было выполнено при поддержке Министерства науки и высшего образования Российской Федерации: проект № FSUS-2020-0029 и № 121032400052-6. Авторы выражают благодарность ЦКП «ВТАН» Новосибирского государственного университета, поддержанномуМинобрнауки России по соглашению №075-12-2021-697, а также ЦКП «Спектроскопия и оптика» Института автоматики и электрометрии СО РАН.

M3 - тезисы

SP - 28

T2 - Российская конференция и школа молодых ученых по актуальным проблемам полупроводниковой фотоэлектроники "ФОТОНИКА" 2023

Y2 - 4 September 2023 through 8 September 2023

ER -