Вісник Львівського університету. Серія фізична 62 (2025) с. 43-53
DOI: https://doi.org/10.30970/vph.62.2025.43

Вплив домішок на нелінійно-оптичні властивості стекол системи GeS2-As2S3-Er2S3

М. Кириченко, М. Рудиш

Халькогенідні стекла, леговані йонами Er3+, є перспективними матеріалами для оптоелектроніки середнього ІЧ-діапазону. Синтезовано та досліджено стекла системи GeS2-As2S3-Er2S3. Підтверджено, що введення Er2S3 зумовлює появу смуг поглинання в діапазоні 1,48–1,6 мкм, що пов’язані з внутрішніми переходами Er3+. З'ясовано, що ширина оптичної забороненої зони \(E_g\) демонструє зменшення при зростанні частки As2S3 у складі стекол. Вперше для досліджуваної системи стекол зафіксовано генерацію другої і третьої гармоніки. Інтенсивність генерації другої гармоніки корелює зі зменшенням \(E_g\), тоді як максимум генерації третьої гармоніки отримано для складу 9GeS2–89As2S3–2Er2S3 з \(E_g\) = 2,38 еВ. Це свідчить про ефективний тюнінг нелінійно-оптичних властивостей скла зміною складу. Отримані результати відкривають нові можливості для використання таких стекол у нелінійній спектроскопії, фотоніці та ІЧ-лідарних системах.

Текст статті (pdf)

Список посилань
  1. Eggleton B. J. Chalcogenide photonics / B. J. Eggleton, B. Luther-Davies, K. Richardson // Nature Photonics. -- 2011. -- Vol. 5. -- P. 141–148. doi: 10.1038/nphoton.2011.309.
  2. Zakery A. Optical properties and applications of chalcogenide glasses: a review / A. Zakery, S. R. Elliott // Journal of Non-Crystalline Solids. -- 2003. -- Vol. 330. -- P. 1–12. doi: 10.1016/j.jnoncrysol.2003.08.064.
  3. Han Z. On-chip mid-infrared gas detection using chalcogenide glass waveguide / Z. Han, P. Lin, V. Singh, L. Kimerling, J. Hu, K. Richardson, A. Agarwal, D. T. H. Tan // Applied Physics Letters. -- 2016. -- Vol. 108. -- P. 201–210. doi: 10.1063/1.4945667.
  4. Demetriou G. Refractive index and dispersion control of ultrafast laser inscribed waveguides in gallium lanthanum sulphide for near and mid-infrared applications / G. Demetriou, J.-P. Berube, R. Vallee, Y. Messaddeq, C. R. Petersen, D. Jain, O. Bang, C. Craig, D. W. Hewak, A. K. Kar // Optics Express. -- 2016. -- Vol. 24. -- P. 6350–6358. doi: 10.1364/OE.24.006350.
  5. Різак В. М. Функціональні халькогенідні напівпровідники. Монографія / В. М. Різак, І. М. Різак, Д. Г. Семак. -- Ужгород: Закарпаття, 2001. -- 152 с.
  6. Chazot M. Thermal characterizations and investigation of the drawing region in Ge-As-S glasses for IR optical fibers / M. Chazot, M. El Amraoui, S. Morency, A. Hanafi, Y. Messaddeq // Journal of Non-Crystalline Solids. -- 2019, --Vol. 510. -- P. 186-191. doi: 10.1016/j.jnoncrysol.2018.12.022.
  7. Міца В. Атмосферна корозія телекомунікаційних оптичних середовищ для халькогенідної фотоніки: склоподібний і кристалічний дисульфід германію. Монографія / В. Міца, Р. Голомб, Г. Ловас, О. Кондраат, М. Вереш, А. Цитровський, Л. Хіміч, А. Чіке. -- Ужгород: Вид-во “Бреза”, 2017. -- 126 с.
  8. Paiuk A. P. Mid-IR impurity absorption in As2S3 chalcogenide glasses doped with transition metals / A. P. Paiuk, A. V. Stronski, N. V. Vuichyk, M. V. Vuichyk, A. A. Gubanova, Ts. A. Kryskov, P. F. Oleksenko // Semiconductor Physics. Quantum Electronics \& Optoelectronics. -- 2012. -- Vol. 15, No. 2. -- P. 152-156. doi: 10.15407/spqeo15.02.152.
  9. Mouawad O. Optical aging behaviour naturally induced on As2S3 microstructured optical fibres / O. Mouawad, C. Strutynski, J. Picot-Clemente, F. Desevedavy, G. Gadret, J.-C. Jules, F. Smektala // Optical Materials Express. -- 2014. -- Vol. 4, No. 10. -- P. 2190-2203. doi: 10.1364/OME.4.002190.
  10. Ledemi Y. Transmission enhancement in chalco-halide glasses for multiband applications / Y. Ledemi, M. El. Amraoui, Y. Messaddeq // Opt. Mater. Express. -- 2014. -- Vol. 4, No. 8, -- P. 1725-1739. doi: 10.1364/OME.4.001725.
  11. Shpotyuk O. Physical ageing of chalcogenide glasses / O. Shpotyuk, R. Golovchak, A. Kozdras // Chalcogenide Glasses. -- Woodhead Publishing, 2014. -- P. 209-264. doi: 10.1533/9780857093561.1.209.
  12. Seddon A. B. Chalcogenide glasses: a review of their preparation, properties and applications / A. B. Seddon // Journal of Non-Crystalline Solids. -- 1995. -- Vol. 184. -- P. 44-50. doi: 10.1016/0022-3093(94)00686-5.
  13. Sanghera J. S. Active and passive chalcogenide glass optical fibers for IR applications: a review / J. S. Sanghera, I. D. Aggarwal // Journal of Non-Crystalline Solids. -- 1999. -- Vol. 256–257. -- P. 6-16. doi: 10.1016/S0022-3093(99)00484-6.
  14. Driscoll T. J. Optically encoded second-harmonic generation in bulk silica-based glasses / T. J. Driscoll, N. M. Lawandy // Journal of the Optical Society of America B. -- 1994. -- Vol. 11. -- P. 355–371. doi: 10.1364/JOSAB.11.000355.
  15. Kityk I. V. Second-order non-linear optical effects in BiB3O6 glass fibers / I. V. Kityk, A. Majchrowski // Optical Materials. -- 2004. -- Vol. 25. -- P. 33–37. doi: 10.1016/S0925-3467(03)00213-1.