Экспериментальные методы обнаружения эффектов насыщения.

Разработано несколько методов экспериментального обнаружения и исследования зависимости коэффициента поглощения вещества от интенсивности проходящего через него света.

В простейшем случае [499] на пути параллельного пучка света ставится фокусирующая линза, а исследуемый образец перемещается вдоль оси х (рис. 85, а). При неизменном общем потоке света плотность потока, падающего на образец, зависит от его положения. Поэтому если фильтр просветляется, то при его перемещении выходящий поток будет изменяться. Варьируя с помощью фильтров интенсивность падающего света, можно установить, при каких наименьших значениях плотности потока начинает проявляться нелинейность поглощения.

Второй простой способ обнаружения нарушений закона Бугера связан с перестановкой местами нейтрального светофильтра и исследуемого образца [504]. Такая перестановка влияет на интенсивности выходящего потока только в случае,

Рис. 85. Экспериментальные способы обнаружения нелинейного поглощения света в веществе: о — образец, ф - фильтр, пр — приемник

если коэффициент поглощения образца зависит от (рис. 85, б).

Для более детальных исследований эффектов насыщения создаются установки, позволяющие измерять интенсивность как падающего, так и прошедшего света [505, 506]. Для измерения падающего излучения обычно некоторая его часть отводится в сторону с помощью светоделительной пластинки (рис. 85, в). Иногда в этой установке производится замена местами нейтрального фильтра и исследуемого образца [507]. Величина падающего потока может быть определена и без прямого измерения, если применять отградуированные светофильтры и один раз измерить весь падающий поток [508].

Наиболее полную информацию можно получить при использовании двух световых потоков (рис. 85, г): одного возбуждающего и второго зондирующего [509, 437]. Таким путем зафиксирована деформация спектра поглощения CdS в широком спектральном интервале при возбуждении одной лазерной линией [437].

На рис. 86, а в качестве примера приведена зависимость пропускания кристаллов смтг от 50. До некоторого значения кривые идут горизонтально, что означает независимость пропускания образцов от При дальнейшем увеличении 50 пропускание увеличивается. Две верхние кривые вновь выходят на горизонтальный участок [506].

Плотность потока возбуждающего света, при которой наступает заметное изменение пропускания кристаллов, уменьшается с ростом возбуждающего света. Такая зависимость качественно согласуется с теоретическими расчетами (рис. 84). Практически полное насыщение поглощения наблюдалось для возбуждающего света с

Иной характер имеет зависимость для образцов с (рис. 86, б, в). В области примесной полосы поглощения кристаллов наблюдалось как увеличение пропускания (рис. так и уменьшение (рис. 86, б, 1; в, 1-8).

Рис. 86. (см. скан) Зависимость оптического пропускания образцов от плотности потока возбуждающего света с длиной волны [506]. На вставках показана оптическая плотность образцов при малых интенсивностях света в спектральном интервале

Коэффициент отражения кристаллов во всем интервале изменения оставался постоянным. Как показано в [438], зависимость от связана с металлизацией поверхности полупроводника. В работе [506] повреждение поверхности образца не наблюдалось. В качестве источника света использовался лазер на красителе, длина волны генерации которого изменялась от 5285 до 6060 А.

Иногда за меру интенсивности света внутри образца принимается яркость фотолюминесценции, сопровождающей рекомбинацию носителей. Пользуясь этим методом, легко допустить ошибку, поскольку мощность фотолюминесценции полупроводников прямо пропорциональна интенсивности возбуждающего света только в частных случаях.

Экспериментальное изучение эффектов насыщения значительно отстает от теории. Большинство опытов до сих пор носит предварительный, качественный или полуколичественный характер, и вся эта область исследования находится в далеко незавершенной стадии своего развития.