UMO-2011/01/B/ST7/06234

Podobne dokumenty
Załącznik nr 8. do sprawozdania merytorycznego z realizacji projektu badawczego

UMO-2011/01/B/ST7/06234

UMO-2011/01/B/ST7/06234

UMO-2011/01/B/ST7/06234

Załącznik nr 1. Projekty struktur falowodowych

BADANIE WYMUSZONEJ AKTYWNOŚCI OPTYCZNEJ. Instrukcja wykonawcza

Spektroskopia modulacyjna

UNIWERSYTET SZCZECIŃSKI INSTYTUT FIZYKI ZAKŁAD FIZYKI CIAŁA STAŁEGO. Ćwiczenie laboratoryjne Nr.2. Elektroluminescencja

Katedra Fizyki Ciała Stałego Uniwersytetu Łódzkiego. Ćwiczenie 1 Badanie efektu Faraday a w monokryształach o strukturze granatu

1 Źródła i detektory. I. Badanie charakterystyki spektralnej nietermicznych źródeł promieniowania elektromagnetycznego

Uniwersytet Warszawski Wydział Fizyki. Światłowody

Wytwarzanie niskowymiarowych struktur półprzewodnikowych

LABORATORIUM Pomiar charakterystyki kątowej

Ćwiczenie 363. Polaryzacja światła sprawdzanie prawa Malusa. Początkowa wartość kąta 0..

Ćwiczenie 1. Parametry statyczne diod LED

IM-4 BADANIE ABSORPCJI ŚWIATŁA W MATERIAŁACH PÓŁPRZEWODNIKOWYCH

Repeta z wykładu nr 8. Detekcja światła. Przypomnienie. Efekt fotoelektryczny

WYZNACZANIE STAŁEJ PLANCKA Z POMIARU CHARAKTERYSTYK PRĄDOWO-NAPIĘCIOWYCH DIOD ELEKTROLUMINESCENCYJNYCH. Irena Jankowska-Sumara, Magdalena Krupska

Propagacja światła we włóknie obserwacja pól modowych.

Sprzęganie światłowodu z półprzewodnikowymi źródłami światła (stanowisko nr 5)

Laboratorium techniki laserowej. Ćwiczenie 5. Modulator PLZT

LASERY NA CIELE STAŁYM BERNARD ZIĘTEK

Schemat układu zasilania diod LED pokazano na Rys.1. Na jednej płytce połączone są różne diody LED, które przełącza się przestawiając zworkę.

EFEKT FOTOELEKTRYCZNY ZEWNĘTRZNY

Badanie uporządkowania magnetycznego w ultracienkich warstwach kobaltu w pobliżu reorientacji spinowej.

Fotonika kurs magisterski grupa R41 semestr VII Specjalność: Inżynieria fotoniczna. Egzamin ustny: trzy zagadnienia do objaśnienia

E1. OBWODY PRĄDU STAŁEGO WYZNACZANIE OPORU PRZEWODNIKÓW I SIŁY ELEKTROMOTORYCZNEJ ŹRÓDŁA

Laboratorium technik światłowodowych

40. Międzynarodowa Olimpiada Fizyczna Meksyk, lipca 2009 r. DWÓJŁOMNOŚĆ MIKI

II. Badanie charakterystyki spektralnej źródła termicznego promieniowania elektromagnetycznego

LASERY I ICH ZASTOSOWANIE

Badanie rozkładu pola magnetycznego przewodników z prądem

Rekapitulacja. Detekcja światła. Rekapitulacja. Rekapitulacja

Badanie charakterystyki diody

Ćwiczenie: "Zagadnienia optyki"

BADANIE WYMUSZONEJ AKTYWNOŚCI OPTYCZNEJ

Laser z podwojeniem częstotliwości

39 DUALIZM KORPUSKULARNO FALOWY.

Laboratorium techniki światłowodowej. Ćwiczenie 3. Światłowodowy, odbiciowy sensor przesunięcia

Pomiar tłumienności światłowodów włóknistych

Uniwersytet Warszawski Wydział Fizyki. Badanie efektu Faraday a w kryształach CdTe i CdMnTe

i elementy z półprzewodników homogenicznych część II

MODULATOR CIEKŁOKRYSTALICZNY

Ćw.1. Monitorowanie temperatury

Pomiar drogi koherencji wybranych źródeł światła

Ekscyton w morzu dziur

Rezonatory ze zwierciadłem Bragga

ZJAWISKO PIEZOELEKTRYCZNE.

Źródła i 1detektory IV. ZJAWISKO FOTOELEKTRYCZNE WEWNĘTRZNE W PÓŁPRZEWODNIKACH.

Efekt Halla. Cel ćwiczenia. Wstęp. Celem ćwiczenia jest zbadanie efektu Halla. Siła Loretza

Stanowisko do badania zjawiska tłumienia światła w ośrodkach materialnych

Badanie własności hallotronu, wyznaczenie stałej Halla (E2)

ĆWICZENIE Nr 4 LABORATORIUM FIZYKI KRYSZTAŁÓW STAŁYCH. Badanie krawędzi absorpcji podstawowej w kryształach półprzewodników POLITECHNIKA ŁÓDZKA

Laser półprzewodnikowy

Instrukcja do ćwiczenia Optyczny żyroskop światłowodowy (Indywidualna pracownia wstępna)

VI. Elementy techniki, lasery

Przejścia optyczne w strukturach niskowymiarowych

Ćwiczenie nr 31: Modelowanie pola elektrycznego

LASERY I ICH ZASTOSOWANIE

WOJEWÓDZKI KONKURS FIZYCZNY MODEL ODPOWIEDZI I SCHEMAT PUNKTOWANIA

Ćw.2. Prawo stygnięcia Newtona

BADANIE PROSTEGO I ODWROTNEGO ZJAWISKA PIEZOELEKTRYCZNEGO I JEGO ZASTOSOWANIA

OPTYKA GEOMETRYCZNA I INSTRUMENTALNA

6. Emisja światła, diody LED i lasery polprzewodnikowe

Laboratorium techniki laserowej Ćwiczenie 2. Badanie profilu wiązki laserowej

Laser półprzewodnikowy

Fizyka elektryczność i magnetyzm

PL B1. Politechnika Wrocławska,Wrocław,PL BUP 02/04

Wstęp do Optyki i Fizyki Materii Skondensowanej

Ćwiczenie nr 6. Zjawiska elektrooptyczne Sprawdzanie prawa Malusa, badanie komórki Pockelsa i Kerra

Zjawisko Halla Referujący: Tomasz Winiarski

Laser półprzewodnikowy

Podstawy Fizyki III Optyka z elementami fizyki współczesnej. wykład 19, Mateusz Winkowski, Łukasz Zinkiewicz

IA. Fotodioda. Cel ćwiczenia: Pomiar charakterystyk prądowo - napięciowych fotodiody.

OPTYKA FALOWA I (FTP2009L) Ćwiczenie 2. Dyfrakcja światła na szczelinach.

Efekt Faradaya. Materiały przeznaczone dla studentów Inżynierii Materiałowej w Instytucie Fizyki Uniwersytetu Jagiellońskiego

Zworka amp. C 1 470uF. C2 100pF. Masa. R pom Rysunek 1. Schemat połączenia diod LED. Rysunek 2. Widok płytki drukowanej z diodami LED.

Fotodetektory. Fotodetektor to przyrząd, który mierzy strumień fotonów bądź moc optyczną przetwarzając energię fotonów na inny użyteczny sygnał

Podstawy Fizyki IV Optyka z elementami fizyki współczesnej. wykład 19, Radosław Chrapkiewicz, Filip Ozimek

MOŻLIWOŚCI DIAGNOSTYKI WYŁADOWAŃ NIEZUPEŁNYCH POPRZEZ POMIAR ICH PROMIENIOWANIA ULTRAFIOLETOWEGO

1 Detektor CCD. aparaty cyfrowe kamery VIDEO spektroskopia mikrofotografia astrofizyka inne

Technologia elementów optycznych

Ćwiczenie Nr 455. Temat: Efekt Faradaya. I. Literatura. Problemy teoretyczne

ANALIZA SPEKTRALNA I POMIARY SPEKTROFOTOMETRYCZNE. Instrukcja wykonawcza

OPTYKA. Leszek Błaszkieiwcz

Pomiar parametrów tranzystorów

Badanie rozkładu pola elektrycznego

LASERY I ICH ZASTOSOWANIE W MEDYCYNIE

Badanie transformatora

Systemy laserowe. dr inż. Adrian Zakrzewski dr inż. Tomasz Baraniecki

Teoria pasmowa ciał stałych

BADANIE PROSTEGO ZJAWISKA PIEZOELEKTRYCZNEGO POMIAR NAPRĘŻEŃ

Repeta z wykładu nr 11. Detekcja światła. Fluorescencja. Eksperyment optyczny. Sebastian Maćkowski

Źródła i detektory IV. ZJAWISKO FOTOELEKTRYCZNE WEWNĘTRZNE W PÓŁPRZEWODNIKACH.

EFEKT FOTOWOLTAICZNY OGNIWO SŁONECZNE

POMIARY OPTYCZNE 1. Wykład 1. Dr hab. inż. Władysław Artur Woźniak

Politechnika Gdańska, Inżynieria Biomedyczna. Przedmiot: BIOMATERIAŁY. Metody pasywacji powierzchni biomateriałów. Dr inż. Agnieszka Ossowska

Badanie transformatora

EFEKT FOTOWOLTAICZNY OGNIWO SŁONECZNE

Wyznaczanie parametro w wiązki gaussowskiej

Transkrypt:

Załącznik nr 7 do sprawozdania merytorycznego z realizacji projektu badawczego Szybka nieliniowość fotorefrakcyjna w światłowodach półprzewodnikowych do zastosowań w elementach optoelektroniki zintegrowanej i telekomunikacji optycznej Nr UMO-2011/01/B/ST7/06234 Zależność zmian współczynnika absorpcji światła propagującego się w falowodzie od długości fali, natężenia i kierunku zewnętrznego pola elektrycznego oraz polaryzacji Wykonawcy: mgr inż. Eliza Miśkiewicz dr inż. Andrzej Ziółkowski mgr. Inż. Błażej Jabłoński Szczecin 2015 1

1. Opis badanych struktur - fotorefrakcyjne wielokrotne studnie kwantowe MQW W pracy badano próbki będące fotorefrakcyjnymi półprzewodnikowymi strukturami wielokrotnych studni kwantowych w układzie materiałowym GaAs-Al 0,3 Ga 0,7 As. Przedmiotowe heterostruktury wykonane zostały w Instytucie Technologii Materiałów Elektronicznych (ITME) w Warszawie techniką metaloorganicznego nanoszenia z fazy gazowej (ang. metal-organic chemical vapour deposition MOCVD). Są to tzw. heterostruktury typu I, tzn. warstwa GaAs stanowi studnię potencjału jednocześnie dla elektronów i dziur. Głębokość studni określona jest przez przesunięcie krawędzi pasm na granicy materiałów (ang. band offset ). W celu wytworzenia fotorefrakcyjnych MQW próbki zostały zbombardowane strumieniem wysokoenergetycznych protonów. 2. Układ pomiarowy Rys.1 Schemat układu do pomiaru absorpcji i elektroabsorpcji, gdzie: PF0 półfalówka, KP kostka polaryzacyjna, PD1 płytka światło dzieląca, S1 i S2 soczewki sferyczne, P1 polaryzator, BE beam expander, D diafragma, Sc1 i Sc2 soczewki cylindryczne, OM1 i OM2 obiektywy mikroskopowe, CCD detektor optyczny z matrycą CCD 3. Spis urządzeń: a. Laser: i. Pompa: Coherent Verdi V18 (DPSS), długość fali 532nm ii. Coherent MBR 110, tytanowo-szafirowy, dlugość fali z zakresu 700 1000 nm b. Zasilacz wysokonapięciowy SRS PS350/5000V-25W,, c. Detektor kamera CCD Thorlabs BC106N-VIS/M, d. Mierniki mocy optycznej Thorlabs PM320 E, e. Multimetr Metex M-380, f. Spektrometr światłowodowy Melles Griot MGSpec-3648-USB2. Rezonanse ekscytonowe dla 823 nm (lekkie dziury) i dla 833nm (ciężkie dziury). W obecności pola elektrycznego następuje obniżenie i poszerzenie pików ekscytonowych oraz przesuniecie widma w stronę dłuższych fal o (0,5 1) nm. W przypadku znacznych natężeń światła pojawia się zależność widma absorpcji od natężenia światła i temperatury. 2

Zależność zmian absorpcji od natężenia pola elektrycznego Próbka numer F5D-1T-S4 (2) Rys. 2. Zależność zmiany współczynnika absorpcji od napięcia przyłożonego do elektrod. Odległość między elektrodami 1 mm, kierunek pola elektrycznego równoległy do kierunku ścięcia minor flat (0-11), długość fali 867 nm (A. Ziółkowski, 11-08-2014) Rys. 3. Ten sam falowód co na rys.2., ale przeciwny zwrot natężenia pola elektrycznego, długość fali 860 nm (A. Ziółkowski, 11-08-2014). 3

Zależność zmian absorpcji od mocy wiązki światła w falowodzie Próbka 2424A_E1_T4_1, implantacje z dawką 1x10 12 cm -2 Rys.4. Struktura 12A, zależność zmiany współczynnika absorpcji od napięcia przyłożonego do elektrod dla różnych wartości mocy prowadzonego światła. Odległość między elektrodami 1 mm, pole elektryczne równoległe do kierunku ścięcia major flat (0-1-1), długość fali 865 nm Próbka 2424A_E1_T4_1, implantacje z dawką 1x10 12 cm -2 Rys. 5. Struktura 12A, zależność mocy wyjściowej oraz prądu płynącego między elektrodami od czasu dla napięcia 500V włączanego w chwili t = 0. Pomiary dla trzech wartości mocy wyjściowej otrzymywanej przy zerowym napięciu P 0 = 0,1 W, 0,2 W i 0,4 W. 4

Wpływ kierunku i zwrotu pola elektrycznego w stosunku do osi krystalograficznych Falowód F5D_1L_S6, implantacje z dawką 2x10 12 cm -2 Rys 6. Zmiana współczynnika absorpcji w zależności od wartości natężenia pola dla dwóch różnych zwrotów. Struktura 5D, kierunek pola elektrycznego równoległy do kierunku ścięcia minor flat (0-11), długość fali 867,5 nm. Falowód F5D_1T_S6_2, implantacje z dawką 2x10 12 cm -2 Rys.7. Zmiana współczynnika absorpcji w zależności od wartości natężenia pola dla dwóch różnych zwrotów. Struktura 5D, kierunek pola elektrycznego równoległy do kierunku ścięcia major flat (0-1-1), długość fali 867,5 nm. 5

Falowód 2424A_E1_T4_1, implantacje z dawką 1x10 12 cm -2 Rys.8. Zmiany współczynnika absorpcji w zależności od wartości natężenia pola elektrycznego dla dwóch znaków napięcia. Struktura 12A, kierunek pola elektrycznego równoległy do kierunku ścięcia major flat (0-1-1), długość fali 865 nm, moc wyjściowa przy braku napięcia P 0 = 0,05 W. Próbka 2624C_E1_L4_4 - implantacje z dawką 2x10 12 cm -2 Rys. 9. Zmiany współczynnika absorpcji w zależności od wartości natężenia pola elektrycznego dla dwóch znaków napięcia. Struktura 12C, kierunek pola elektrycznego równoległy do kierunku ścięcia minor flat (0-11), długość fali 867,5 nm. 6

Wpływ długości fali na zależność absorpcji od natężenia pola elektrycznego Falowód 2424A_E1_T4_1, implantacje z dawką 1x10 12 cm -2 Rys.10. Zmiany współczynnika absorpcji w zależności od wartości natężenia pola elektrycznego dla dwóch długości fali. Struktura 12A, kierunek pola elektrycznego równoległy do kierunku ścięcia major flat (0-1-1). Rys. 11. Obraz wiązki wychodzącej ze światłowodu 7

I(x) h=12,5 pix=1 a) I(x) h=13,4 pix=5 b) I(x) h=14,0 pix=8 c) I(y) d) Rys. 12. Przykładowe rozkłady poprzeczne natężenia światła w wiązce wychodzącej z falowodu. Struktura 12A, falowód 2624A_E1_T4, = 880 nm 8

Rys. 13. Zależność mocy wiązki wychodzącej z falowodu od natężenia pola elektrycznego. Na wykresie przedstawiona jest moc wyjściowa zmieniająca się w czasie w wyniku zwiększania napięcia na elektrodach. W trakcie pomiaru kompensowana była zmiana położenia falowodu. Moc na wyjściu dla pól E = 0, 2, 4, 6, 8, 10 kv/cm, Struktura 12A, falowód 2624A_E1_T4, = 880 nm a) b) Rys. 14. Wpływ pola elektrycznego na przesunięcie obrazu wiązki wychodzącej z falowodu. A) profil bez pola elektrycznego i B) profil z polem o natężeniu 10 kv/cm 9

= 865 (30-03-2015) = 870 (31-03-2015) = 875 (1-04-2015) = 885 (1-04-02015) Rys.15. Zmiany mocy wyjściowej z falowodu w funkcji czasu dla różnych długości fali, natężenie pola: 10 kv/cm, Struktura 12A, falowód 2624A_E1_T4 10