Диссертация

Диссертация посвящена исследованию фундаментальных физических процессов, определяющих нелинейные оптические свойства коллоидных растворов полупроводниковых нанокристаллов при взаимодействии с лазерным излучением, и их роли в формировании динамических фотонных кристаллов. В работе выявлено, что модуляция экситонного поглощения с насыщением в коллоидных квантовых точках CdSe/ZnS и CdSe обусловливается процессом заполнения состояний, сопровождаемым экситон-фононным взаимодействием, поглощением возбужденными носителями и низкочастотным штарковским сдвигом, вклад которых определяется интенсивностью возбуждающих наносекундных импульсов и смещением длины волны накачки в пределах линии неоднородно уширенного экситонного резонанса. Уменьшение поглощения экситонных переходов, связанных с лёгкими, тяжёлыми и спин-орбитально отщеплёнными дырками в коллоидных нанопластинках CdSe/CdS при увеличении интенсивности однофотонного стационарного и нестационарного возбуждения, объяснено процессом заполнения фазового пространства экситонов, сопровождаемым экситон-фононным взаимодействием и обменом энергией между экситонами. Ограничение амплитуды модуляции поглощения в нанопластинках объяснено экситон-экситонным взаимодействием, приводящим к ускоренной релаксации экситонов. С повышением степени легирования медью коллоидных нанотетраподов CdSe установлено увеличение темпа роста и интенсивности насыщения примесной фотолюминесценции при резонансном возбуждении экситонов. В высоколегированных медью нанокристаллах CdSe обнаружено тушение примесной фотолюминесценции и модуляции экситонного поглощения ввиду роста безызлучательной потери энергии. В гетероструктурных нанотетраподах CdTe/CdSe выявлен зависящий от интенсивности накачки коротковолновый сдвиг линии фотолюминесценции на непрямом оптическом переходе. Данный сдвиг объяснён ростом радиуса экситонов в процессе заполнения экситонных состояний. Кроме этого, определены особенности самодифракции ультракоротких лазерных импульсов на нестационарной дифракционной решётке в сильнопоглощающих коллоидных растворах нанокристаллов, сопровождаемой самодифракцией на наведённом канале прозрачности. Установлено влияние смещения суммарной энергии двух фотонов от резонансной энергии оптического перехода на эффективность самодифракции на нестационарной дифракционной решётке в коллоидных растворах квантовых точек. Предложен и реализован метод создания одномерных, двумерных и трёхмерных перестраиваемых динамических фотонных кристаллов с помощью двух, трёх и четырёх взаимодействующих волн, соответственно. Метод основан на формировании периодической модуляции показателей преломления и поглощения при возбуждении основного экситонного перехода в коллоидном растворе квантовых точек пикосекундными лазерными импульсами. Размерность динамических фотонных кристаллов может переключаться изменением количества, геометрии и поляризации взаимодействующих электромагнитных волн. Динамические фотонные кристаллы с перестраиваемыми стоп-зонами могут быть использованы в качестве узкополосных интерференционных фильтров.