КРИСТАЛООПТИЧНІ ВЛАСТИВОСТІ З УРАХУВАННЯМ ПРОСТОРОВОЇ ДИСПЕРСІЇ

У сучасній фізиці напівпровідників найбільш актуальною областю досліджень є фізика наноструктур, в якій все більший інтерес викликають різні оптичні явища. Це пов’язано в першу чергу з тим, що сучасна електроніка здебільшого стає оптоелектроніка. Нові прилади і прилади вже містять істотну частину оптичних компонент. Для створення таких пристроїв важливо добре розуміти оптичні процеси, що відбуваються в напівпровідникових наноструктурах.

У зв'язку з цим виникає необхідність більш уважного вивчення класичних оптичних явищ в нових умовах. Одним з таких класичних розділів оптики, важливим для розуміння властивостей наноструктур, є кристалооптика з урахуванням просторової дисперсії. Незважаючи на те, що зазвичай просторова дисперсія в оптиці кристалів мала, вона може приводити до якісно нових явищ.

Особливо яскраво просторова дисперсія може проявлятися саме в неоднорідних оптичних середовищах, що містять нанооб'єктів. Уже наявність простої плоскої границі розділу середовищ призводить до суттєвих поправок до формул Френеля, пов'язаних з просторовою дисперсією. Із законів відображення Френеля випливає, що, коли падаюче світло поляризоване лінійно в площині падіння (p поляризація) або перпендикулярно площині падіння (s поляризація), відбите світло також повинно мати p або s поляризацію відповідно. Однак, було встановлено, що це не так. Виявилося, що при відображенні світла навіть від непоглощающіх середовища може відбуватися перетворення поляризаций з p в s, з s в p або з лінійної в циркулярну. Причиною такого відхилення від закону Френеля є просторова дисперсія.

Одним з чудових проявів просторової дисперсії є природна оптична активність (гіротропії). В оптичному діапазоні частот найбільш відоме застосування гіротропії в медицині - це визначення концентрації цукру в крові за кутом повороту площини поляризації лінійно поляризованого світла при його розташуванні в розчині крові. Звісно ж актуально навчитися використовувати дане явище в оптичних компонентах сучасних приладів і пристроїв. Для цього необхідно детально досліджувати прояв гіротропії в напівпровідникових наноструктурах і перш за все в квантових ямах. Мікроскопічна природа гіротропії в напівпровідникових кристалах пов’язана зі спін-орбітальною взаємодією в структурах, що не мають центру просторової інверсії, і, отже, це оптичне явище тісно пов'язане зі спіновими явищами, інтенсивно вивчаються в останні роки. Відсутність інверсійної симетрії може бути пов’язано як з об'ємними властивостями кристалічної решітки, так і з асиметрією структури в цілому. Завдяки цьому, підбираючи дизайн наноструктури можна управляти її гіротропного властивостями.