Анотація до роботи:

Погребняк М.В. Фотоіндуковані ефекти в тонких фоточутливих плівках Аs₂S₃–Ag та AgCl–Ag на скляних підкладках. – Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата фізико-математичних наук за спеціальністю 01.04.05 – оптика, лазерна фізика. – Харківський національний університет ім. В.Н. Каразіна, м. Харків, 2004.

У дисертації досліджено ефекти, що індукуються неперервними лінійно-поляризованими гаусовими пучками від Не-Nе лазера (l = 633 нм) у тонких плівках As₂S₃–Ag та AgCl–Ag, які виготовляли за методом термічного вакуумного напилювання на скляні (К-8) підкладки. У плівках As₂S₃–Ag виявлено і вивчено еволюцію смуг розсіяного світла (СРС) і дифракції, які пов'язані з винекненням у плівках періодичних структур (ПС) на хвилеводних TE- і TM-модах. Виявлено і пояснено оптичну турбулентність (ОТ) у TE-СРС і дифракції і розвиток TM-СРС із зростанням експозиції. Виявлено спекл-інтерференцію хвиль, які розсіяні у підкладку від малої зони опромінювання і створюють у фоточутливій плівці квазіперіодичні структури (КПС) з періодами d, які залежать від відстані X до центра зони опромінювання. Запропоновано схеми інтерференції, які забезпечують відповідність розрахованих залежностей d(X) з експериментальними. Досліджено кінетику СРС і ОТ у плівках AgCl–Ag. Показано, що порогова експозиція для ОТ на порядок більша за поріг для СРС. Встановлено гіперболічний закон згасання ОТ і зв'язок згасання із розширенням зони активної конкуренції мікрограток (МҐ) у ПС при дії гаусового пучка. Показано здатність СРС до швидкої перебудови при зміні азимуту лінійної поляризації індукуючого пучка. За методом оптичної мікроскопії виявлено ефективний розвиток TM-ПС із d > l і складну будову ПС в умовах переважного росту первинних TM-МГ C-типу. Встановлено, що розвиток C-МҐ призводить до утворення вторинних "косих" МҐ, які пов'язані з C-МҐ умовою двовимірної дифракції Брега.

У роботі вирішено поставлену наукову задачу. У ній визначені умови спостереження і встановлена фізична суть нових фотоіндукованих ефектів, які проявляються при взаємодії лазерних пучків з тонкими фоточутливими плівками As₂S₃–Ag та AgCl–Ag. Основні наукові і практичні результати дисертаційної роботи можна сформулювати у вигляді таких узагальнюючих висновків:

1. Показано, що в плівках As₂S₃–Ag з невеликою домішкою хлору сфокусований гаусовий пучок з l = 633 нм індукує періодичні структури (ПС) за рахунок збудження хвилеводних TE- і TM-мод. Утворення ПС супроводжується розвитком анізотропного розсіювання світла, яке на екрані створює характерні смуги (СРС). При похилому падінні пучка, крім СРС, спостерігаються і смуги дифракції. Виявлено нелінійну оптичну турбулентність (ОТ) у TE-СРС і в дифракції та розвиток TM-СРС, з ростом експозиції, при поступовому ослабленні TE-СРС.

2. Виявлено та досліджено новий випадок спекл-інтерференції, який пов'язаний з розсіюванням світла в підкладку та його поширенням за рахунок повного відбиття на її границях. Спекл-інтерференція створює в плівці квазіперіодичні структури (КПС) з кільцевою симетрією щодо центра малої зони, яка опромінюється гауссовим пучком, за межами цієї зони. Досліджено залежності періодів d КПС від відстані X до центру зони опромінення. Знайдено схеми інтерференції, отримано формули для d(X) та показано добре узгодження розрахунків та вимірювань.

3. Вперше досліджено кінетику СРС і ОТ у плівках AgCl–Ag. Знайдено граничні експозиції і встановлено, що поріг для ОТ на порядок більший за поріг для СРС. Показано, що згасання ОТ відбувається за гіперболічним законом. Вона спричинена поступовим розширенням зони активної нестійкості при дії гаусового пучка. Згасання ОТ пов'язане з насиченням фотоіндукованих перетворювань у плівках AgCl–Ag, тоді як довга тривалість ОТ у плівках As₂S₃–Ag вказує на інші риси механізму їхньої фоточутливості.

4. Періоди d і будова ПС залежать від характеристик зразка та індукуючого пучка. За допомогою оптичної мікроскопії виявлено ефективний розвиток TM-ПС S-типу з d > l та досліджено будову ПС, які складаються з мікроґраток (МҐ) C-типу і "косих" МҐ. Показано, що "косі" МҐ є вторинними і розвиваються із C-МҐ.

5. Практична важливість результатів досліджень ПС полягає в тому, що метод індукування ПС одним лазерним пучком може бути застосований у лазерній спектроскопії, поряд з відомим голографічним методом, для виявлення нелінійних властивостей тонких плівок. Зразки з КПС, при їхньому освітлюванні білим світлом, фокусують світло, дають спектри, схожі на спектри від зонних пластинок, і можуть знайти застосування як голографічні оптичні елементи.

6. Простота виготовлення ПС з різною будовою та різними d вказує на можливість їхнього застосування як тест-об'єктів в оптичній мікроскопії. ПС за своєю будовою та спектральними властивостями подібні до двовимірних фотонних кристалів; зокрема, ПС C-типу можуть застосовуватися як голографічні дифракційні ґратки.

7. Виявлено швидку реверсивність СРС при зміні азимута поляризації лазерного пучка. Вона може використовуватися для візуальної реєстрації напрямку поляризації.

Перелік опублікованих праць здобувачки за темою дисертації.

1. Оптическая турбулентность и эволюция нелинейного рассеяния лазерного пучка в тонких пленках As₂S₃–Ag с примесью хлора / Л.А. Агеев., В.К. Милославский, М.В. Погребняк, Е.И. Ларионова // Вісник ХНУ, сер. Фізика. – 2001. – № 516, вип. 5. – С.67-72.

2. Агеев Л.А., Милославский В.К., Погребняк М.В. Нелинейный динамический эффект образования фотоиндуцированных периодических структур в волноводных тонких пленках As₂S₃–Ag // Опт. и спектр.– 2003. – Т.94, № 2. – С.295-300.

3. Агеев Л.А., Милославский В.К., Погребняк М.В. Периодические структуры, создаваемые рассеянным светом в фоточувствительной тонкой пленке на плоскопараллельной диэлектрической подложке // Опт. и спектр. – 2003. – Т.94, № 3. – С.467-471.

4. The interference of scattered waves outside of the zone of the laser beam action on a photosensitive film deposited on plane-parallel transparent substrate / M.V. Pogrebnyak, L.A. Ageev, V.K. Miloslavsky, H.I. Elashhab // Functional Materials. – 2003. – V.10, N 3. – P.388-394.

5. Агеев Л.А., Милославский В.К., Погребняк М.В. Кинетика анизотропного рассеяния и оптической турбулентности при облучении пленок AgCl–Ag лазерным пучком // Опт. и спектр. –2004. – Т.96, N 6. – С.1009-1016.

6. Агеев Л.А., Погребняк М.В., Милославский В.К. Оптическая микроскопия квазипериодических структур, связанных с возбуждением волноводных TE- и TM-мод при облучении пленок AgCl–Ag лазерным пучком // Опт. и спектр. – 2004. – Т.97, № 2. – С.346-351.

7. Nonlinear anizotropic scattering of laser beam in photosensitive thin As₂S₃–Ag films / L.A. Ageev, V.K. Miloslavsky, M.V. Pogrebnyak, E.I. Larionova // Proceedings of 3^d International Workshop on Laser and Fiber-Optical Networks Modeling. – Kharkiv (Ukraine). – 2001. – P.207-210.

8. Фотоиндуцированные периодические структуры и их неустойчивость в тонких пленках As₂S₃–Ag / Л.А. Агеев, М.В. Погребняк, В.К. Милославский, H.I. Elashhab // Материалы 5-й Международной конференции "Физические явления в твердых телах". – Харьков, ХНУ. – 2001. – С.20.

9. Ageev L.A., Miloslavsky V.K., Pogrebnyak M.V. The spatio-temporal transformations of laser beams in thin photosensitive As₂S₃–Ag films // Proceedings of 3^d International Young Scientists Conference “Problems of Optics and High Technology Material Science”. – 2002. – Kyiv (Ukraine). – P.111.

10. Погребняк М.В., Агеев Л.А., Милославский В.К. Динамика образования фотоиндуцированных периодических структур в волноводных тонких пленках As₂S₃–Ag // Матерiали IX Міжнародної конференції “Фізика і технологія тонких плівок” (МКФТТП-IX). – Т.1. – Івано-Франківськ. – 2003. – С.168.

11. Interference of laser beam in thin film on plane-parallel dielectric substrate at Rayleigh scattering / L.A. Ageev, V.K. Miloslavsky, M.V. Pogrebnyak, E.I. Larionova and H.I. Elashhab // Proceeding of 4^th International Workshop on Laser and Fiber-Optical Networks Modeling (LFNM'2002). – Kharkov, KhNURE. – 2002. – P.285-289.

12. Pogrebnyak M.V., Ageev L.A., Miloslavsky V.K. Formation of the quaziperiodic structures in waveguide photosensitive films on the planeparallel dielectric substrate // Second International Conference on Laser Optics for Young Scientists. – Russia, St. Petersburg. – 2003. – P.36.

13. The recording of an interference of scattered light by quasiperiodic structures in photosensitive films / M.V. Pogrebnyak, L.A. Ageev, V.K. Miloslavsky, H.I. Elashhab // Proceedings of the 7^th Conference on Electromagnatic and Light Scattering by Nonspherical Particles. – Bremen, Germany, Univ. Bremen. – 2003. – P.297-300.

14. Kinetics of the anisotropic scattering and optical turbulence at the irradiation of waveguiding photosensitive AgCl–Ag films by laser beam / M.V. Pogrebnyak, L.A. Ageev, V.K. Miloslavsky, H.I. Elashhab // Proceeding of 5^th International Workshop on Laser and Fiber-Optical Netwworks Modeling (LFNM’2003). – Alushta, Crimea, Ukraine. – 2003. – P.109-112.

15. Погребняк М.В., Агеев Л.А., Милославский В.К. Оптическая микроскопия квазипериодических структур в фоточувствительных пленках AgCl–Ag // Материалы 6-й Международной конференции "Физические явления в твердых телах", ХНУ, Харьков. – 2003. – С.28.

16. Pogrebnyak M.V., Ageev L.A., Miloslavsky V.K. Optical microscopy of the quasiperiodic structures of waveguide nature in AgCl–Ag films // Proceeding of the 6^th International Workshop on Laser and Fiber-Optical Networks Modeling (LFNM'2004). – Kharkiv, Ukraine. – 2004. – P. 305-308.