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, Томск, пр. Ленина, 40

Содержание 1.Введение. 2. Объекты исследования. 3. Экспериментальная установка и экспериментальные результаты. 5. Заключение. 1

Введение 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. __________________________________________ 2

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

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. Групповое проектное обучение (ГПО) 4

Введение Кафедра Электронных приборов Проект ГПО ЭП-0701 Исследование спектральных характеристик динамики фотоиндуцированного поглощения света в кристаллах селенитов 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 селенитов в условиях внешней некогерентной подсветки и влияния температуры. Руководитель Буримов Н.И. Проект ГПО ЭП-1203 Исследование термоиндуцированных явлений в кристаллах селенитов Руководитель Кистенева М.Г. Количество бакалавров 3 курса 6 Количество бакалавров 4 курса 9 Количество магистров 3 Всего студентов в проектах 18 _________________________________________ Групповое проектное обучение (ГПО) 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 Рисунок 7 - Динамика изменения коэффициента поглощения света на длине волны 532 нм и интенсивности на входной грани 200 м Вт/см в кристалле Bi 12 TiO 20 :Al Рисунок 5 - Динамика изменения коэффициента поглощения света на длине волны 655 нм и интенсивности на входной грани 150 м Вт/см 2 в кристалле Bi 12 SiO 20 Рисунок 6 - Динамика изменения коэффициента поглощения света на длине волны 655 нм и интенсивности на входной грани 10 м Вт/см 2 в кристалле Bi 12 SiO 20, подвергнутом отжигу в воздушной атмосфере при T = 330 °С Динамика фотоиндуцированных изменений: Экспериментальные временные зависимости изменений фотоиндуцированного поглощения Δk d (t) рассчитывались по формуле: где I S – интенсивность излучения, прошедшего через кристалл, I K – интенсивность излучения для контрольного канала, d – толщина кристалла 7

Экспериментальная установка 8 СФ - 56 СФ Исследование спектральных зависимостей оптического поглощения

Экспериментальные результаты а) б) в) г) Рисунок 2 – Спектральные зависимости оптического поглощения (а, в) и изменений в нем (б, г) в кристаллах Bi 12 SiO 20 и Bi 12 GeO 20 Кружки – экспериментальные данные, сплошные линии – расчетные зависимости ИК-облучение: Методика: 1. Bi 12 GeO 20 (d = 1,8 мм) и Bi 12 SiO 20 (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 к Гц, I = 245 м Вт/см 2 t = мин. 9

Заключение - 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. 10 Установки позволяют исследовать:

Заключение -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 Особенности лабораторного практикума

Заключение Публикации, доклады на конференциях, награды студентов 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.» Магистрант каф ЭП Худякова Е.С. стала победителем конкурса стипендий Президента РФ на гг. для студентов и аспирантов, получила звание «Лауреата премии Томской области в сфере образования, науки, здравоохранения и культуры» (2014 г.), «Отличник НИРС» ( гг.). ___________________________________________________________________________ 1212

Заключение 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 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 ». 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. ___________________________________________________________ 1313

1414 Спасибо за внимание Работа выполнена в рамках задания Минобрнауки РФ 2014/225 (проект 2491) при частичной финансовой поддержке РФФИ (проект Бел_а).