Исследование фотоиндуцированных явлений в

ИССЛЕДОВАНИЕ ФОТОИНДУЦИРОВАННЫХ
ЯВЛЕНИЙ В ФОТОРЕФРАКТИВНЫХ
КРИСТАЛЛАХ В ЛАБОРАТОРНОМ ФИЗИЧЕСКОМ
ЭКСПЕРИМЕНТЕ
Кистенева М.Г., Шандаров С.М., Акрестина А.С.,
Мамбетова К.М., Поздеева Э.В., Каргин Ю.Ф.
Томский государственный университет систем управления и
радиоэлектроники, Россия, 634050 Томск, пр. Ленина, 40
E-mail: m-kisteneva@mail.ru
Содержание
1. Введение.
2. Объекты исследования.
3. Экспериментальная установка и
экспериментальные результаты.
5. Заключение.
1
Введение
2
Использование
проблемно-ориентированных
технологий обучения неразрывно связано с участием
студентов в научно-исследовательской работе. Для
подготовки бакалавров и магистров по направлениям
«Электроника и наноэлектроника», «Фотоника и
оптоинформатика»
актуальным
является
их
привлечение к научным исследованиям в области
фотоники, когерентной и нелинейной оптики и
оптического
материаловедения,
позволяющие
приобрести навыки по исследованию различных
свойств
нелинейных
фоточувствительных
кристаллов, которые используются в устройствах
когерентной и нелинейной оптики и динамической
голографии.
__________________________________________
Введение
В настоящем сообщении описаны подходы к
проектно- и проблемно-ориентированному обучению
студентов, реализуемые при проведении занятий в
форме лабораторного физического эксперимента по
исследованию
фотоиндуцированных
явлений
в
фоторефрактивных кристаллах. Эти исследования
выполняются студентами и проектными группами,
сформированными из студентов разных курсов, в
рамках технологии группового проектного обучения
(ГПО).
____________________________________________________
3
Введение
Групповое проектное обучение (ГПО)
Внедрение в Томском государственном университете
систем управления и радиоэлектроники (ТУСУР) технологии
группового проектного обучения (ГПО) является инновационной
организацией учебного процесса.
Студенты, участники проектов группируются в творческие
коллективы по 2 – 5 человек. Каждому проекту назначается
руководитель, который поможет сформулировать и развить
тематику проекта.
В одном проекте могут принимать участие студенты разных
курсов, разных специальностей, разных кафедр и факультетов.
Работа проектной группы
организуется как составная
часть учебного процесса
подготовки бакалавров и
магистров.
4
Введение
Групповое проектное обучение (ГПО)
Кафедра Электронных приборов
Проект ГПО ЭП-0701 Исследование спектральных характеристик
динамики фотоиндуцированного поглощения света в кристаллах
силленитов в условиях внешней некогерентной подсветки и
влияния температуры. Руководитель Шандаров С.М.
Проект ГПО ЭП-0711 Исследование спектральных характеристик
динамики развития отражательных фоторефрактивных решеток
в кристаллах силленитов в условиях внешней некогерентной
подсветки и влияния температуры.
Руководитель Буримов Н.И.
Проект ГПО ЭП-1203 Исследование
термоиндуцированных явлений
в кристаллах силленитов
Руководитель Кистенева М.Г.
Количество бакалавров 3 курса 6
Количество бакалавров 4 курса 9
Количество магистров
3
Всего студентов в проектах
18
_________________________________________
5
Экспериментальная установка
6
Оптическая схема для наблюдения динамики фотоиндуцированных
изменений в оптическом поглощении
1 – непрерывный Nd: YAG
лазер (λ = 532 нм);
2
–
полупроводниковый
лазерный диод (λ = 655 нм); 3
– коллиматор; 4, 6, 11, 12 –
фотодиоды;
5,
7
–
светоделительные пластины;
8, 9 – шторки; 10 – кристалл
Экспериментальные результаты
Динамика фотоиндуцированных изменений:
Экспериментальные
временные
зависимости
изменений
фотоиндуцированного поглощения
Δkd(t) рассчитывались по
формуле:
kd (t ) 
1  I S (t ) I K (t ) 
ln 
,
d  I S (0) I K (0) 
где IS – интенсивность излучения, прошедшего через кристалл,
IK – интенсивность излучения для контрольного канала,
d – толщина кристалла
Рисунок 5 - Динамика изменения коэффициента поглощения
света на длине волны 655 нм и интенсивности на входной
грани 150 мВт/см2 в кристалле Bi12SiO20
Рисунок 6 - Динамика изменения коэффициента
поглощения света на длине волны 655 нм и интенсивности
на входной грани 10 мВт/см2 в кристалле Bi12SiO20,
подвергнутом отжигу в воздушной атмосфере при T = 330
°С
Рисунок 7 - Динамика изменения коэффициента поглощения
света на длине волны 532 нм и интенсивности на входной грани
200 мВт/см в кристалле Bi12TiO20:Al
7
Экспериментальная установка
8
Исследование спектральных зависимостей оптического поглощения
СФ - 56
СФ - 2000
Экспериментальные результаты
ИК-облучение:
Методика:
1. Bi12GeO20 (d = 1,8 мм) и Bi12SiO20
(d = 8,0 мм) [100];
2. Спектры пропускания Т(λ) в
диапазоне λ = 430 – 1100 нм на
спектрофотометре Genesys2;
3. λ = 1064 нм, τ = 10 нс, f = 10 кГц,
I = 245 мВт/см2 t = 10-40 мин.
б)
а)
в)
г)
Рисунок 2 – Спектральные зависимости оптического поглощения (а, в) и изменений в нем (б,
г) в кристаллах Bi12SiO20 и Bi12GeO20 Кружки – экспериментальные данные, сплошные линии
– расчетные зависимости
9
Заключение
10
Установки позволяют исследовать:
- динамику фотоиндуцированного поглощения света,
-
эффективность
двухпучкового
взаимодействия
лазерного
излучения при различных температурах,
- спектральные зависимости коэффициента поглощения в
фоторефрактивных кристаллах при влиянии на них внешних
воздействий.
Заключение
Особенности лабораторного практикума
-
Приобретение экспериментальных навыков.
-
Преемственность в выполнении исследований.
-
Комплексный характер лабораторных исследований.
-
Междисциплинарный характер лабораторных исследований.
-
Новизна полученных экспериментальных результатов.
-
Участие бакалавров и магистров специальностей «Фотоника и
оптоинформатика» и «Электроника и наноэлектроника» в
создании экспериментальной установки и разработке методики
эксперимента при выполнении выпускных квалификационных
работ и магистерских диссертаций.
11
Заключение
Публикации, доклады на конференциях, награды студентов
12
Преемственность в выполнении исследований на лабораторном комплексе
позволила бакалаврам и магистрам в течение 3 лет стать соавторами 6 статей в
рецензируемых научных журналах, включённых в перечень ВАК, авторами
более 40 докладов на международных и всероссийских научных конференциях,
победителями конкурсов выпускных квалификационных работ.
Студент Гребенчуков А.Н. стал победителем 18 Всероссийского
конкурса выпускных квалификационных работ специалистов, бакалавров и
магистров 2013 года по оптическим и приборостроительным направлениям и
специальностям.
Проект аспиранта каф. ЭП Мамбетовой К.М.
«Разработка оптически управляемого
малогабаритного источника рентгеновского
излучения» вошел в число победителей
конкурса «У.М.Н.И.К.» - 2014.
Магистрант каф ЭП Худякова Е.С. стала
победителем конкурса стипендий
Президента РФ на 2013-2014 гг. для
студентов и аспирантов, получила звание
«Лауреата премии Томской области в сфере образования, науки,
здравохранения и культуры» (2014 г.), «Отличник
НИРС» (2012-2014 гг.).
Заключение
13
Публикации, доклады на конференциях, награды студентов
Награды, полученные студентами в 2010 г.
1. По итогам Первого внутривузовского тура открытого конкурса на лучшую научную работу студентов вузов по естественным,
техническим и гуманитарным наукам первое место за лучшую научную работу среди старших курсов присуждено студенту 4 курса
каф. ЭП Сивуну Д.О.
2. Дипломом I степени награжден студент Сивун Д.О. за победу в первом туре Всероссийского открытого конкурса на лучшую
научную работу студентов по естественным, техническим и гуманитарным наукам в 2010 г.
Награды, полученные студентами в 2011 г.
1. За лучший доклад на секции 7 «Оптические информационные технологии нанофотоника и оптоэлектроника» Всероссийской
научно-технической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых «Научная сессия ТУСУР-2011» студент каф. ЭП
Гребенчуков А.Н. награжден Почетной грамотой.
2. Дипломом I степени награждена студентка Мамбетова К.М. за лучший доклад на секции 7 «Оптические информационные
технологии, нанофотоника и оптоэлектроника» Всероссийской научно-технической конференции студентов, аспирантов и молодых
ученых «Научная сессия ТУСУР – 2011».
3. Дипломом III степени награждена студентка Русякина О.А. за лучший доклад на секции 7 «Оптические информационные
технологии, нанофотоника и оптоэлектроника» Всероссийской научно-технической конференции студентов, аспирантов и молодых
ученых «Научная сессия ТУСУР – 2011».
4. Дипломом III степени награждена студентка Дю В.Г. за лучший доклад на секции 7 «Оптические информационные технологии,
нанофотоника и оптоэлектроника» Всероссийской научно-технической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых
«Научная сессия ТУСУР – 2011».
Награды, полученные студентами в 2012 г.
1. Решением научно-методического совета ТУСУРа «Об итогах конкурса на лучшую выпускную квалификационную работу» от
31.05.2012 первое место среди бакалаврских работ присуждено студентке каф. ЭП Попугаевой В.В.
2. Диплом I степени и звание лауреата премии имени профессора Евгения Сергеевича Коваленко присуждены студентке каф. ЭП
Русякиной О.А. за лучший доклад на секции 8 «Оптические информационные технологии, нанофотоника и оптоэлектроника»
Всероссийской научно-технической конференции студентов аспирантов и молодых ученых «Научная сессия ТУСУР - 2012».
3. Дипломом III степени награждена студентка каф. ЭП Худякова Е.С. за работу, представленную на пятидесятую юбилейную
Международную научную студенческую конференцию «Студент и научно-технический прогресс» г. Новосибирск.
4. Дипломом награжден студент каф. ЭП Зуев П.В. за лучший доклад на XIII Всероссийской школе-семинаре «Волновые явления в
неоднородных средах» (Волны-2012)
5. Дипломом III степени награжден студент каф. ЭП Гребенчукоа А.Н. за работу, представленную на пятидесятую юбилейную
Международную научную студенческую конференцию «Студент и научно-технический прогресс» г. Новосибирск.
6. Дипломом III степени награждена студентка каф. ЭП Худякова Е.С. за доклад на X
Всероссийском молодежном Самарском конкурсе-конференции научных работ по оптике и
лазерной физике (посвященный 90-летию со дня рождения Н.Г. Басова) г. Самара.
___________________________________________________________
14
Работа выполнена в рамках задания Минобрнауки РФ №
2014/225 (проект № 2491) при частичной финансовой
поддержке РФФИ (проект № 12-02-90038-Бел_а).
Спасибо за внимание