Nr wniosku: 158806, nr raportu: 12577. Kierownik (z rap.): prof. dr

Nr wniosku: 158806, nr raportu: 12577. Kierownik (z rap.): prof. dr hab. Ewa Maria Weinert-Rączka
“Szybka nieliniowość fotorefrakcyjna w światłowodach półprzewodnikowych do zastosowań w elementach
optoelektroniki zintegrowanej i telekomunikacji optycznej”
Przedmiotem badań w ramach projektu były wytworzone we współpracy z Instytutem Technologii Materiałów
Elektronicznych (ITME) wielowarstwowe struktury półprzewodnikowe oparte na układzie materiałowym GaAs/AlGaAs.
Półizolacyjne, a w konsekwencji fotorefrakcyjne właściwości tego typu struktur uzyskaliśmy wykorzystując technikę
implantacji protonami, których energie i dawki pozwalają na precyzyjną kontrolę koncentracji głębokich defektów.
Implantacja wykonywana była w Zakładzie Fizyki Jonów i Implantacji Instytutu Fizyki UMCS.
We wszystkich wcześniejszych badaniach struktury fotorefrakcyjnych studni kwantowych stosowane były w tak zwanej
geometrii transmisyjnej (oddziałując z falami świetlnymi przechodzącymi w poprzek). Wykorzystanie ich jako warstwy
prowadzącej falowodu jest nowym zagadnieniem badawczym, związanym z potencjalnymi zastosowaniami w obszarze
całkowicie optycznego przełączania sygnałów do zastosowań na przykład w telekomunikacji optycznej.
Zaprojektowane przez nas struktury pełnią rolę jedno i wielomodowych falowodów planarnych, w których efekty
nieliniowe mają szansę ujawnić się dzięki zewnętrznemu polu elektrycznemu przyłożonemu w płaszczyźnie studni
kwantowych. Jest to tak zwana geometria Franza-Keldysha, w której wywołana polem elektrycznym silna
elektroabsorpcja i związana z nią elektrorefrakcja stanowią ważną cechę leżącego w bliskiej podczerwieni (850 – 900 nm)
zakresu absorpcji ekscytonowej.
Przykładowym sposobem realizacji zadań związanych z przełączaniem światła za pomocą badanych materiałów, może
być obszar generacji solitonów przestrzennych oraz fotorefrakcyjnego oddziaływania dwóch fal prowadzonych lub fali
prowadzonej z falą zewnętrzną. Oczekiwany w strukturach silny i szybki efekt elektrooptyczny stwarza możliwość
sterowania kierunkiem propagacji solionów, a zjawisko mieszania dwufalowego, wykorzystujące zachodzący w GaAs
nieliniowy transport elektronów, daje szansę na wzmacnianie sygnałów propagujących się w falowodzie.
W trakcie realizacji projektu potwierdzono możliwość skonstruowania falowodów dobrze prowadzących światło i
wykazujących wystarczająco małe przewodnictwo ciemne, aby mogły w nich zachodzić zjawiska fotorefrakcyjne.
Przeprowadzone badania wykazały istotny wpływ występującego w trakcie pomiarów wzrostu temperatury na
właściwości elektrooptyczne falowodów. Prowadzone obecnie są prace mają na celu ocenę wpływu zjawisk termooptycznych na działanie badanych struktur.