Спектрально-люминесцентные свойства бромидных и хлоридных фото-термо-рефрактивных стекол для создания голографических и интегрально оптических элементов тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 01.04.05, кандидат наук Дубровин Виктор Дмитриевич

• Дубровин Виктор Дмитриевич
• кандидат наук
• 2017

Оглавление диссертации кандидат наук Дубровин Виктор Дмитриевич

Введение

Глава 1 Литературный обзор

1.1 Стеклообразные регистрирующие среды для записи голограмм: современное состояние

1.1.1 Регистрирующие среды на основе пористого стекла

1.1.2 Регистрирующие среды на основе халькогенидных стекол

1.1.3 Фото-термо-рефрактивные стекла

1.2 Серебряные молекулярные кластеры

1.2.1 Люминесцентные свойства серебряных молекулярных кластеров

1.2.2 Люминесцентные свойства серебряных молекулярных кластеров в стекле

1.3 Спектральные свойства металлических наночастиц в стеклах и их применение

1.4 Фото-термо-рефрактивные стекла

1.4.1 Историческая справка, общая характеристика ФТР стекол и их применение

1.4.2 Процессы кристаллизации в ФТР стеклах

Выводы к Главе

Глава 2 - Методика эксперимента

2.1 Объекты исследования

2.2 Методы исследования

2.2.1 Методика измерения показателя преломления стекол

2.2.2 Методика проведения спектрально-люминесцентных измерений при комнатной температуре

2.2.3 Структурные исследования

2.2.4 Методика измерения спектров поглощения в диапазоне температур 77-273К

2.2.5 Методика расчета размера наночастиц серебра

2.2.6 Методика записи и измерения дифракционных решеток и планарных волноводов

Глава 3 - Спектрально люминесцентные свойства молекулярных кластеров

серебра в бромидных и хлоридных ФТР стеклах

3.1. Спектрально-люминесцентные свойства ФТР стекол с переменным

содержанием хлора и брома

3.2 Спектрально-люминесцентные свойства бромидных и хлоридных ФТР стекол с переменным содержанием серебра

Выводы к главе

Глава 4 - Исследование спектральных свойств бромидных ФТР стекол с нанокристаллами бромида серебра

4.1 Спектральные свойства бромидных ФТР стекол с переменным содержанием брома

4.2 Спектральные свойства бромидных ФТР стекол с переменным содержанием оксида серебра

Выводы к Главе

Глава 5 - Исследование спектральные свойства хлоридных ФТР стекол

5.1 Спектральные свойства хлоридных ФТР стекол с переменным содержанием хлора

5.2 Спектральные свойства хлоридных ФТР стекол с переменным содержанием серебра

Выводы к Главе

Глава - 6 Практическое применение хлоридных и бромидных ФТР стекол с СМК и нанокристаллами галогенидов серебра

Выводы к главе

Заключение

Список сокращений и условных обозначений

Список литературы

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Спектрально-люминесцентные свойства бромидных и хлоридных фото-термо-рефрактивных стекол для создания голографических и интегрально оптических элементов»

Введение

Актуальность работы. Классические фторидные ФТР стекла являются перспективной регистрирующей средой на основе которой создают разнообразные оптические голографические элементы: пропускающие брэгговские решетки [1,2], отражающие решетки Брэгга [3,4], чирпированные решетки Брэгга [5,6], фазовые пластинки [7,8], оптические волокна [9]. Эти оптические элементы нашли широкое применение в лазерных системах [10-14] благодаря своей высокой угловой (< 1') и спектральной селективности (<0,1 нм) [15]. Отражающие брэгговские решетки используются в качестве узкополосных фильтров для рамановской спектроскопии [16]. Пропускающие и отражающие брэгговские решетки также применяются для селекции продольных мод в лазерных системах [17,18], в качестве спектральных мультиплексоров и сумматоров лазерных пучков [19-21], а также в качестве фильтров для уменьшения ширины полосы излучения полупроводниковых лазеров, повышения их спектральной яркости и уменьшения зависимости длины волны излучения от температуры [22].

Чирпированнные объемные брэгговские решетки на основе ФТР стекол используются для компрессии и декомпрессии лазерных импульсов. По своим характеристикам такие решетки превосходят характеристики классических плоских и волоконных дифракционных решеток, которые используются в фемтосекундных лазерах [23,24]. Важным направлением является также запись изобразительных голограмм на основе ФТР стекол. Так, например, первые изобразительные голограммы на ФТР стеклах были записаны для создания меток для голографических коллимационных прицелов [25].

В работах Глебова, Асеева, Иванова, Сгибнева показано расширение областей применения ФТР стекол. Так в работах [26,27] впервые было показано, что ФТР стекла, можно легировать редкоземельными ионами и использовать в качестве лазерной среды. В работе [26] в ФТР стекле, активированном иттербием и эрбием было получено усиление, а в ФТР стекле с неодимом [28] - генерация. Эти работы открывают возможности к созданию на основе ФТР стекла лазеров с

распределенными брэговскими отражателями и лазеров с распределенной обратной связью [28,29]. В работе [30] обнаружен эффект селективного травления кристаллической фазы (скорость травления кристаллической фазы выше, чем скорость травления стеклофазы в 10-15 раз). Это позволяет использовать ФТР стекло по аналогии с известными фото-структурируемыми (photo-etchable)) средами Fotoform (Schott), Foturan (Corning) PEG (Hoya) для создания полых мини-и микроструктур, в том числе 3D.

В основе записи брэгговских решеток лежит процесс фото-термо-индуцированной кристаллизации стекла, инициируемый УФ облучением и последующей термообработкой (ТО). В результате такого процесса происходит выделение нанокристаллов NaF, имеющих небольшой показатель преломления (nd=1,33) на наночастицах серебра, что ведет к уменьшению показателя

3

преломления в облученной области ФТР стекла по сравнению с

необлученной областью. Уменьшение показателя преломления ограничивает возможности использования фторсодержащих ФТР стекол, как регистрирующей среды, для записи волноводных структур, для которых требуется положительное изменение показателя преломления (+An) по отношению к окружающему стеклу.

Одним из возможных вариантов решения данной проблемы является фото-термо-индуцированное выделение нанокристаллов с высоким показателем преломления по сравнению с матрицей стекла (nd=1.5), например, бромида или хлорида серебра (nd > 2). Такой подход позволит записывать не только голограммы, но и волноводные структуры, а также реализовывать их комбинацию на единой подложке из ФТР стекла.

Таким образом, актуальность диссертационной работы состоит в том, что она посвящена разработке нового класса фото-термо-рефрактивных стекол с положительным изменением показателя преломления в процессе фото-термо-индуцированной кристаллизации, что позволит расширить область применения ФТР стекол для задач фотоники.

Цель диссертационной работы: разработка физических основ фото-термо-индуцированного формирования серебряных молекулярных кластеров, наночастиц серебра и нанокристаллов бромида и хлорида серебра в фото-термо-рефрактивных стеклах, а также исследование их спектрально-люминесцентных свойств: Для достижения цели диссертационного исследования были сформулированы следующие задачи:

1. Изучить влияние содержания брома, хлора и серебра в составе фото-термо-рефрактивного стекла и режимов УФ облучения и термообработки на процесс фото-термо-индуцированного формирования серебряных молекулярных кластеров и исследовать их спектрально-люминесцентные свойства.

2. Изучить влияние содержания брома, хлора и серебра в составе фото-термо-рефрактивного стекла и режимов УФ облучения и термообработки на процесс фото-термо-индуцированного формирования наночастиц серебра и исследовать их спектральные свойства.

3. Изучить влияние содержания брома, хлора и серебра в составе фото-термо-рефрактивного стекла и режимов УФ облучения и термообработки на процесс фото-термо-индуцированного формирования нанокристаллов бромида и хлорида серебра и исследовать их оптические и спектральные свойства.

4. Показать возможность записи брэгговских решеток и волноводных структур методом фото-термо-индицированной кристаллизации в разработанных бромидных и хлоридных фото-термо-рефрактивных стеклах.

Научная новизна. В работе впервые:

1. Показано, что УФ облучение бромидных и хлоридных фото-термо-рефрактивных стекол приводит к формированию серебряных молекулярных кластеров, обладающих люминесценцией в видимой области спектра (400-800 нм).

2. Установлено, что последовательные УФ облучение и термообработка бромидных и хлоридных фото-термо-рефрактивных стекол при температурах ниже Tg приводит к росту квантового выхода люминесценции серебряных молекулярных кластеров (до 40%).

3. Определены составы бромидных и хлоридных фото-термо-рефрактивных стекол, в которых последовательное УФ облучение и термообработка при температурах выше температуры стеклования приводят к росту в объеме стекла нанокристаллов бромида и хлорида серебра.

4. Предложен механизм формирования нанокристаллических фаз бромида и хлорида серебра в бромидных и хлоридных фото-термо-рефрактивных стеклах.

5. Показано, что фото-термо-индуцированная кристаллизация бромидных и хлоридных фото-термо-рефрактивных стекол приводит к увеличению показателя преломления, при этом разница показателей преломления между облученной и необлученной области стекла достигает +Дщ=9х10"4 для бромидных и +Дщ=15х 10-4 для хлоридных фото-термо-рефрактивных стекол.

6. Продемонстрирована возможность записи амплитудно-фазовых брэгговских решеток и волноводных структур в бромидных и хлоридных фото-термо-рефрактивных стеклах.

Практическая значимость диссертационной работы состоит в следующем:

1. Разработан и исследован новый класс бромидных и хлоридных фото-термо-рефрактивных стекол с положительным изменением показателя преломления в процессе фото-термо-индуцированной кристаллизации по сравнению с матрицей стекла.

2. Бромидные и хлоридные фото-термо-рефрактивные стекла с серебряными молекулярными кластерами могут быть использованы в качестве люминофоров для создания белых источников излучения на основе светоизлучающих диодов.

3. Бромидные и хлоридные фото-термо-рефрактивные стекла с серебряными молекулярными кластерами могут быть использованы в качестве даун-конвертеров УФ излучения в излучение видимого диапазона для кремниевых солнечных батарей.

4. Бромидные и хлоридные фото-термо-рефрактивные стекла с серебряными молекулярными кластерами могут быть использованы для оптической записи информации и получения люминесцентных изображений в объеме стекла.

5. Фото-термо-рефрактивные стекла с нанокристаллами бромида и хлорида серебра могут быть использованы в качестве регистрирующей среды для записи амплитудно-фазовых брэгговских решеток и волноводных структур.

Методология и методы исследования. Синтез исследуемых стёкол проводился в высокотемпературных лабораторных печах методом плавления шихтных реактивов в тигле. Рост нанокристаллов и молекулярных кластеров в матрице стекла осуществлялся методом фото-термо-индуцированной кристаллизации. Свойства полученных стёкол были исследованы с помощью оптической спектроскопии, а также методами дифференциальной сканирующей калориметрии, рентгенофлуоресцентного анализа и рентгеновской дифракции.

Положения, выносимые на защиту:

1. УФ облучение и последующая термообработка ниже температуры стеклования бромидных и хлоридных стекол приводят к формированию в объеме стекла молекулярных кластеров серебра, обладающих люминесценцией в широком спектральном диапазоне (400-800 нм) при возбуждении 240-450 нм, при этом абсолютный квантовый выход люминесценции достигает 40%.

2. УФ облучение и последующая термообработка выше температуры стеклования бромидных фото-термо-рефрактивных стекол при низких концентрациях оксида серебра (менее 0,02 мол.%) приводят к формированию наночастиц серебра в объеме стекла, а при высоких концентрациях оксида серебра (более 0,02 мол%) приводят к росту на наночастице серебра кристаллической оболочки бромида серебра.

3. УФ облучение и последующая термообработка выше температуры стеклования хлоридных фото-термо-рефрактивных стекол при низких концентрациях оксида серебра (менее 0,02 мол.%) приводят к формированию наночастиц серебра в объеме стекла, а при высоких концентрациях оксида серебра

(более 0,02 мол.%) приводят к росту на наночастице серебра кристаллической оболочки в виде смешанных хлоридов серебра и натрия, при этом коэффициент полосы поглощения плазмонного резонанса серебра достигает 230 см-1.

4. УФ облучение и последующая термообработка выше температуры стеклования бромидных и хлоридных фото-термо-рефрактивных стекол приводят к увеличению показателя преломления в облученной области стекла на +And=9 х 10" 4 и +And=15 х 10-4, соответственно, за счет роста нанокристаллов бромида серебра и смешанных нанокристаллов хлоридов серебра и натрия.

5. Бромидные и хлоридные фото-термо-рефрактивные стекла позволяют записывать амплитудно-фазовые брэгговские решетки в объеме стекла и волноводные структуры за счет процесса фото-термо-индуцированной кристаллизации, происходящей при УФ облучении и последующей термообработки выше температуры стеклования.

Достоверность и обоснованность полученных результатов обеспечивается использованием современных методов исследования и воспроизводимостью результатов при исследовании однотипных объектов, а также сравнением с данными из научно-технической литературы.

Апробация результатов работы. Результаты диссертационной работы были представлены на следующих всероссийских и международных конференциях: 12th ESG Conference (Парма, Италия, 2014), VIII международная конференция "Фундаментальные проблемы оптики-2014" (Санкт-Петербург, Россия, 2014), International Feofilov school for young scientists "Spectroscopy of activated photonic materials" (Санкт-Петербург, Россия, 2014), IV Всероссийский конгресс молодых ученых (Санкт-Петербург, Россия, 2015), The 4th International Conference on the Physics of Optical Materials and Devices (Будва, Чернгория 2015), IX Международная конференция молодых ученых и специалистов «0птика-2015» (Санкт-Петербург, Россия, 2015), XVI International Feofilov symposium on spectroscopy of crystals doped with rare earth and transition metal ions (IFS'XVI) (Санкт-Петербург, Россия, 2015), Photooptics 2016 (Рим, Италия, 2016), 4th International conference on competitive

materials and technology processes (Мишкольц, Венгрия, 2016), Международная конференция "Стекло: наука и практика" (Санкт-Петербург, Россия, 2017).

Основные результаты диссертационного исследования опубликованы в 15 научных работах, в том числе, 7 работ в сборниках трудов международных и всероссийских конференций и 8 статей в реферируемых научных журналах, входящих в перечень ВАК.

1. Dubrovin, V.D. The influence of synthesis conditions and ultraviolet irradiation on the morphology and concentration of silver nanocrystals in photo-thermo-refractive glasses / V.D. Dubrovin, A.I. Ignatiev, V.M. Nevedomskii, N.V. Nikonorov, A.I. Sidorov, V.A. Tsekhomskii V.A. // Glass Technology: European Journal of Glass Science and Technology Part A - 2014. - V. 55. - №. 6. - P. 191195.

2. Дубровин, В.Д. Влияние галогенидов на люминесценцию молекулярных кластеров серебра в фототерморефрактивных стеклах / Дубровин В.Д., А.И. Игнатиев, Н.В. Никоноров, А.И. Сидоров // Журнал технической физики -2014. - Т. 84. - №5. - С. 106-108.

3. Dubrovin, V.D. Luminescence of silver molecular clusters in photo-thermo-refractive glasses / V.D. Dubrovin, A.I. Ignatiev, N.V., Nikonorov, A.I. Sidorov, T.A. Shakhverdov, D. S. Agafonova // Optical Materials. - 2014. - V. 36. - №. 4. - P. 753-759.

4. Dubrovin, V.D. Chloride photo-thermo-refractive glasses / V.D. Dubrovin, A.I. Ignatiev N.V., Nikonorov // Optical Materials Express - 2016. - V. 6. -№. 5. - P. 1701-1713.

5. Dubrovin, V.D. Bromide photo-thermo-refractive glass for volume Bragg gratings and waveguide structure recording / V.D. Dubrovin, N.V. Nikonorov, A.I. Ignatiev // Optical Materials Express - 2017. - V. 7. - №. 7. - P. 2280-2292.

6. Nikonorov N.V. New Photo-Thermo-Refractive Glasses for Holographic Optical Elements: Properties and Applications / N.V. Nikonorov, S.A. Ivanov, V.D. Dubrovin, A.I. Ignatiev // Holographic Materials and Optical Systems - 2017, - P. 435-461.

7. Орешкина, К.В. Влияние серебра на оптические, спектрально-люминесцентные и кристаллизационные свойства бромидных фото-термо-рефрактивных стекол / К.В. Орешкина, В.Д. Дубровин, А.И. Игнатьев, Н.В. Никоноров // Оптика и спектроскопия - 2017. - Т. 123. - № 4. - С. 579-585.

8. Ivanov S.A. Analysis of the hologram recording on the novel chloride photo-thermo-refractive glass / S.A. Ivanov, N.V. Nikonorov, V.D. Dubrovin, V.A. Krykova // Proceedings of SPIE - 2017, - V. 10233, - P. 102330E.

Глава 1 Литературный обзор

Первая глава посвящена обзору состояния современных стеклообразных регистрирующих сред, используемых для записи информации, а также, стекол, активированных молекулярными кластерами и наночастицами серебра, используемых для люминофоров. Для обоснования цели и постановки задач исследования в литературный обзор вошли описание основных преимуществ и недостатков существующих стеклообразных регистрирующих сред. Также в данной главе описаны люминесцентные свойства серебряных молекулярных кластеров (СМК), являющихся инициаторами процесса кристаллизации фото-термо-рефрактивных (ФТР) стекол, приведены оптические свойства наночастиц серебра, растущих в данных стеклах на первых этапах фото-термо-индуцированной кристаллизации. В завершающей части первой главы рассмотрен механизм кристаллизации ФТР стекол, представлены их основные свойства и показаны области применения.

1.1 Стеклообразные регистрирующие среды для записи голограмм:

современное состояние

На сегодняшний день, помимо стекол, хорошо известно несколько сред, где возможно создание объёмных голографических элементов с высокой дифракционной эффективностью, а именно: фотографические эмульсии, бихромированная желатина, фоторезистивные структуры, фототермопластики, полимеры со спектральным выжиганием центров окраски и целый ряд фоторефрактивных кристаллов. У каждой из этих сред имеются свои преимущества и недостатки, ограничивающие их применение.

Стоит отметить, что ни одна из имеющихся на данный момент регистрирующих сред не обладает всеми свойствами идеальной регистрирующей среды [31]: необходимость локализации спектральной чувствительности в диапазоне длин волн, где созданы высоко когерентные лазеры; линейный отклик

при высоких значениях дифракционной эффективности, высокие механическая упругость и химическая стойкость, и практически неограниченный срок хранения и использования.

Фотографические эмульсии, бихромированная желатина и фотополимеры обладают высокой модуляцией показателя преломления, до 10 , что не достижимо для фото-термо-рефрактивных стекол и кристаллов на данный момент, но при этом они очень чувствительны к влаге, температуре и обладают очень низкой механической прочностью и химической стойкостью [32,33]. Кроме того, они значительно деформируются в процессе проявления и обладают сильным рассеянием и неоднородностью, что ограничивает толщину записываемых голограмм (не более 1 мм).

Одним из наилучших неорганических материалов для записи объемных голограмм и брэгговских решеток является ниобат лития, содержащий железо и магний. Записанные в нем объемные брэгговские решетки обладают высокой дифракционной эффективностью (до 99%), узкими спектральными и угловыми характеристиками [34] и практически неограниченным сроком хранения [35]. Однако у данных кристаллов есть ряд недостатков: низкая термическая и оптическая стойкость (<300 0С) [36], и их стоимость значительно выше стоимости полимерных фотоэмульсий и стеклообразных материалов.

Наиболее перспективной неорганической средой для записи объемных дифракционных решеток являются ФТР стекла, в виду их высокой дифракционной эффективности (до 99,9%) [37], высокой химической стойкости, механической прочности и устойчивости к воздействию мощного лазерного излучения [15], близкой к таковой коммерчески используемого стекла К8, а также практически неограниченному времени хранения записанных дифракционных решеток [15,37] при не высокой стоимости, по сравнению с кристаллическими материалами. Стоит отметить, в данных стекла, в виду их высокой однородности, возможна запись сверхтолстых голограмм [15,37].

В основе записи брэгговских решеток лежит процесс фото-термо-индуцированной кристаллизации стекла, инициируемый УФ облучением и

последующей термообработкой. В результате такого процесса происходит выделение нанокристаллов КБ, имеющих небольшой показатель преломления (щ=1.33) на наночастицах серебра, что ведет к уменьшению показателя преломления

(-Дл ~ 10°) в облученной области ФТР стекла по сравнению с необлученной областью. Уменьшение показателя преломления ограничивает возможности использования фторсодержащих ФТР стекол, как регистрирующей среды, для записи волноводных структур, для которых требуется положительное изменение показателя преломления (+Дл) по отношению к окружающему стеклу [15]. Рассмотрим подробнее регистрирующие среды на основе стеклообразных материалов.

1.1.1 Регистрирующие среды на основе пористого стекла

При разработке объемных регистрирующих сред для голографии естественно стремление к максимально возможному улучшению их физико-механических свойств и повышению термической устойчивости. При этом представляется крайне желательным обеспечить высокую проницаемость среды для низкомолекулярных реагентов, что дает возможность осуществления разнообразной постэкспозиционной обработки голограмм с целью их усиления, фиксирования и апостериорного изменения параметров [38]. Одновременно для обеспечения долговременной стабильности параметров зарегистрированных голограмм необходимо исключить процессы материального переноса рабочего вещества светочувствительного материала или продуктов его фототрансформаций. Перечисленные противоречивые требования были удовлетворены в результате разработки в ГОИ им. С.И. Вавилова микрогетерогенных светочувствительных материалов с капиллярной структурой [39].

Сущность предложенного подхода состоит в следующем. На стенках жесткого губчатого каркаса, пронизанного сообщающимися между собой сквозными порами, формируется жестко связанная с каркасом твердофазная

оболочка светочувствительной композиции, предотвращающая возможность разложения зарегистрированных голограмм вследствие диффузионных процессов. При этом области в центре внутренних полостей каркаса остаются незаполненными, образуя сеть сквозных капилляров, которые обеспечивают доступ реагентов вглубь материала при последующей постэкспозиционной обработке голограмм. При "мокрой" обработке внедрение растворов реагентов облегчается из-за наличия высокого капиллярного давления, которое при диаметре капилляра 20 нм достигает величины 10 - 35 атм. В итоге появляется возможность не только многократно усилить скрытое изображение, но и убрать поглощение светочувствительной фазы необходимое на стадии записи, т.е. без ущерба для светочувствительности среды реализовать получение фазовой голограммы с дифракционной эффективностью, близкой к теоретическому пределу.

Губчатый каркас гетерогенной системы должен быть выполнен из материала, прозрачного в рабочем диапазоне длин волн, обладать достаточной механической прочностью и относительно большим свободным объемом внутренних полостей. При этом для уменьшения светорассеяния характерный размер пор каркаса должен быть значительно меньше длины волны актиничного излучения. Стоит отметить, что указанным требованиям в полной мере удовлетворяют пористые силикатные стекла [40]. Губчатый каркас пористых кремнеземных стекол обладает свободным объемом внутренних сообщающихся полостей порядка 0.15 - 0.35 см /г, удельная поверхность которых составляет 300 - 100 м /г, а малый радиус пор (10 - 30 нм) обеспечивает относительно низкий уровень светорассеяния. Иммобилизация твердофазной оболочки светочувствительного вещества на стенках пор

облегчается высокой поверхностной концентрацией силанольных групп (порядка

18 2

10 м- ) на стенках каркаса. Это облегчает эффективную хемосорбцию светочувствительных композиций и открывает возможность их более прочного химического присоединения к поверхности пор.

Заметим, что микрогетерогенные регистрирующие среды на основе пористого стекла являются практически безусадочными. В самом деле, светочувствительная фаза в этом случае жестко связна с каркасом, а характерный

размер полостей, в которых она распределена, существенно меньше длины воны света. Поэтому ее деформации в процессе обработки носят сугубо локальный характер и не искажают структуру голограммы в целом.

Проведенные в ГОИ им. С.И.Вавилова исследования выявили возможность внедрения во внутренний объем пористого стекла широкого спектра светочувствительных композитов, как на основе органических, так и неорганических соединений, в частности, хромированных коллоидов, субмелкодисперсных галогенидосеребряных эмульсий, фоторезистов и др. [41]. Это открывает широкие возможности для варьирования параметров синтезируемых гетерогенных композитов.

Теоретический анализ эффективных оптических постоянных микрогетерогенной системы показал [42], что запись фазовых голограмм с высокой дифракционной эффективностью может быть реализована в таких системах с использованием различных механизмов. Непосредственно в процессе экспонирования вследствие фототрансформации молекул светочувствительного субстрата может происходить изменение их поляризуемости или молекулярного объема, приводящие к появлению пространственной модуляции показателя преломления оболочек на внутренних стенках пористого каркаса, а, следовательно, и эффективного показателя преломления композита в целом. Эти локальные изменения показателя преломления могут быть значительно усилены при постэкспозиционной обработке путем химической модификации продуктов фототрансформации светочувствительного вещества или изменения локальной концентрации этих продуктов в объеме пор путем селективного растворения экспонированных (или неэкспонированных) оболочек на внутренних стенках пористого каркаса.

В последнем случае часть внутренних полостей пористого каркаса по-прежнему покрыта оболочками, в то время как защита других пор оказывается, в значительной мере, ослабленной из-за частичного или полного разрушения покрывавших их оболочек.

Поэтому открывается возможность селективного травления стенок внутренних полостей пористого стекла незащищенных оболочками светочувствительного субстрата, которые приводят к появлению пространственной модуляции свободного объема кварцоидного каркаса и, следовательно, к пространственным вариациям показателя преломления композита в целом. По окончании этого процесса органические продукты могут быть удалены из объема пористого стекла путем отжига (Рисунок 1.1).

Результирующая голограмма представляет собой структурированное пористое стекло. Она является термически устойчивой и выдерживает нагрев до 500°С без изменения дифракционной эффективности.

Выявленные возможности были подтверждены экспериментально. При этом

экспозиции, необходимые для получения голограмм с эффективностью

-2 2

максимально близкой к 100%, варьируются в пределах 10" - 1 Дж/см в зависимости от типа светочувствительного субстрата и метода постэкспозиционной обработки, максимально достигнутая амплитуда модуляции показателя преломления достигает 10-1, а толщина голограммы может изменяться в диапазоне 10 - 10 мкм.

Рисунок 1.1 - Модель формирования голограмм в гетерогенных светочувствительных композитах. 1 - Изменение поляризуемости и (или) объема молекул светочувствительного вещества в процессе экспонирования или последующей обработки. 2 - Изменение локальной концентрации светочувствительной композиции вследствие частичного или полного разрушения оболочек в экспонированных областях при постэкспозиционной обработке; 3 -Пространственная модуляция свободного объема кварцоидного каркаса путем

травления стенок внутренних полостей пористого стекла, незащищенных оболочкой светочувствительной композиции; 4 - Структурирование пористого стекла путем травления через маску, образованную оболочками светочувствительной композиции с последующим удалением органических

продуктов

Примечательной особенностью голограмм, зарегистрированных в микрогетерогенных композитах, является возможность апостериорного изменения их параметров путем соответствующего выбора показателя преломления наполнителя, вводимого в свободный объем внутренних полостей [38]. Это открывает возможность создания голограмм с управляемым внешним воздействием (световым воздействием, электрическим полем) характеристиками, вплоть до возможности "включение - выключение" решетки.

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Дубровин Виктор Дмитриевич, 2017 год

Список литературы

1. Siiman, L.A. Ultrashort laser pulse diffraction by transmitting volume Bragg gratings in photo-thermo-refractive glass / L. Siiman, J. Lumeau, L. Canioni, L. Glebov// Opt. lett. - 2009. - V. 34. - №. 17. - P. 2572-2574.

2. Ciapurin, I.V. Modeling of phase volume diffractive gratings, part 1: transmitting sinusoidal uniform / I.V. Ciapurin, L.B. Glebov // Opt. Eng.- 2006. - V. 45. - №. 1. - P. 15802.

3. Ciapurin, I.V. Modeling of phase volume diffractive gratings, part 2: reflecting sinusoidal uniform gratings, Bragg mirrors / I.V. Ciapurin, D.R. Drachenberg, G.B. Venus et al.// Opt. Eng. - 2012. - V. 51. - №. 5. - P. 58001.

4. Smirnov, V. Ultranarrow bandwidth moiré reflecting Bragg gratings recorded in photo-thermo-refractive glass / V. Smirnov, J. Lumeau, S. Mokhov et al.// Opt. Lett. - 2010. - V. 35. - №. 4. - P. 592-594.

5. Glebov L. Stretching and compression of laser pulses by means of high efficiency volume diffractive gratings with variable period in photo-thermo-refractive glass / U.S. patent 7,424,185 B2. - 2008.

6. Andrusyak, O. Cross-correlation technique for dispersion characterization of chirped volume Bragg gratings / O. Andrusyak, L. Canioni, I. Cohanoschi et al. // Appl. Opt. - 2009. - V. 48. - №. 30. - P. 5786-5792.

7. Siiman, L.A. Phase Fresnel lens recorded in photo-thermo-refractive glass by selective exposure to infrared ultrashort laser pulses / L.A. Siiman, J. Lumeau, L.B. Glebov // Opt. Lett. - 2009. - V. 34. - №. 1. - P. 40-42.

8. Segall M. Binary volume phase masks in photo-thermo-refractive glass / M. SeGall, V. Rotar, J. Lumeau et al. // Opt. Lett. - 2012. - V. 37. - №. 7. - P. 11901192.

9. Hofmann, P. Strong Bragg gratings in highly photosensitive photo-thermo-refractive-glass optical fiber / P. Hofmann, A-R. Correa, A-E. Lopez et al. / IEEE Photonics Technol. Lett. - 2013. - V. 25. - №. 1. - P. 25-28.

10. Paboeuf, D. Volume Bragg grating external cavities for the passive phase locking of high-brightness diode laser arrays : theoretical and experimental study / D. Paboeuf, D. Vijayakumar, O. Jensen et al. // J. Opt. Soc. Am. B. - 2011. - V. 28. -№. 5. - P. 1289-1299.

11. Anderson B. Transverse mode selection in solid state resonators by way of volume Bragg gratings / B. Anderson, G. Venus, D. Ott// Laser Science. Optical Society of America. - 2003. - P. LTh4F-3.

12. Nikonorov, N.V. Design and fabrication of Optical Devices based on New Polyfunctional Photo-thermo- refractive Glasses / N. Nikonorov, V. Aseev, V. Dubrovin et al. / the 4th International Conference on Photonics, Optics and Laser Technology (PHOTOPTICS 2016) - 2016. - P. 20-27.

13. Glebov, L.B. High brightness laser design based on volume Bragg gratings / L.B. Glebov // Proc. SPIE. SPIE - 2006. - V. 6216. - P. 621601.

14. Glebov, L.B. Volume Bragg Gratings in PTR glass - New Optical Elements for Laser Design / L.B. Glebov // 3rd Advanced Solid- State Photonics (ASSP) Topical Meeting. ASSP Technical Digest - 2008. - P. MD-1.

15. Nikonorov, N.V. New photo-thermo-refractive glasses for holographic optical elements: properties and applications / N.V. Nikonorov, S. Ivanov, V. Dubrovin // Holographic Materials and Optical Systems. InTech, - 2017. - P. 435-461.

16. Glebov, A. Novel volume Bragg grating notch filters for ultralow-frequency Raman measurements / A. Glebov, O. Mokhun, V. Smirnov et al. // The 3rd Scientific EOS Annual Meeting (EOSAM 2010) - 2010. - P. 4007.

17. Gourevitch, A. Continuous wave, 30 W laser-diode bar with 10 GHz linewidth for Rb laser pumping / A. Gourevitch, G. Venus, V. Smirnov et al. // Opt. Lett. -2008. - V. 33. - №. 7. - P. 702-704.

18. Vorobiev N., Glebov L., Smirnov V. Single-frequency-mode Q-switched Nd: YAG and Er: glass lasers controlled by volume Bragg gratings // Opt. Exp. - 2008.

- V. 16. - №. 12. - P. 9199-9204.

19. Drachenberg D.R. Ultimate efficiency of spectral beam combining by volume Bragg gratings // Appl. Opt. 2013. - V. 52. - №. 30. - P. 7233-7242.

20. Venus G. Beam combining of lasers with high spectral density using volume Bragg gratings / O. Andrusyak, V. Smirnov, G Venus et al. // Opt. Commun -2017. - V. 282. - №. 13. - P. 2560-2563.

21. Ott, D. Scaling the spectral beam combining channels in a multiplexed volume Bragg grating / D. Ott, I. Divliansky, B. Anderson et al. // Opt. Exp. - 2013. - V. 21. - №. 24. - P. 29620-29627.

22. Ivanov, S.A. Narrowing of the emission spectra of high-power laser diodes with a volume Bragg grating recorded in photo-thermo-refractive glass / S.A. Ivanov, N.V. Nikonorov, A.I. Ignat'ev et al.// Semiconductors - 2016. - V. 50. - №. 6. - P. 819-823.

23. Glebov, L. Volume-chirped Bragg gratings : monolithic components for stretching and compression of ultrashort laser pulses / L. Glebov, V. Smirnov, E. Rotari et al. // Opt. Eng. - 2015. - V. 53. - №. 5. - P. 51514.

24. Liao K. Large-aperture chirped volume Bragg grating based fiber CPA system / K.H. Liao, M.Y. Cheng, E. Flecher et al. // Opt. Express. - 2007. - V. 15. - №. 8.

- p. 4876-4882.

25. Ivanov, S.A. Application of photo-thermo-refractive glass as a holographic medium for holographic collimator gun sights / S.A. Ivanov, A.E. Angervaks, A.S. // Proc. SPIE. - 2014. - V. 9131. - P. 91311B.

26. Ivanov, S.A Resonator free Er-Yb laser based on photo-thermo-refractive (PTR) glass / S.A. Ivanov, V.A. Aseev // Proc. SPIE. - 2014. - V. 8959. - P. 89591E.

27. Nikonorov, N. Holographic optical elements and devices based on polyfunctional / N. Nikonorov, V. Aseev // Proc. SPIE. -2009. - V. 7506. - P. 75060K.

28. Sato, Y. Continuous-wave diode-pumped laser action of Nd3+-doped photo-thermo-refractive glass / Y. Sato, T. Taira, V. Smirnov, L. Glebova et al. // Opt. Lett. - 2011. - V. 36. - №. 12. - P. 2257-2259.

29. Ryasnyanskiy, A. DBR and DFB lasers in neodymium- and ytterbium-doped photothermorefractive glasses / A. Ryasnyanskiy, N. Vorobiev, V. Smirnov et al. // Opt. Lett. - 2014. - V. 39. - №. 7. - P. 2156-2159.

30. Sgibnev, Y. Photostructurable photo-thermo-refractive glass / Y. Sgibnev, N. Nikonorov, A. Ignatiev // Opt. Express. - 2016. - V. 24. - №. 5. - P. 4563-4572.

31. Efimov O.M., Glebov L.B., Smirnov V.I. High efficiency volume diffractive elements in photo-thermo-refractive glass // U.S. patent 6,673,497. - 2004.

32. Cooke D.J., Ward A.A. Reflection-hologram processing for high efficiency in silver-halide emulsions // Appl. Opt. - 1984. - V. 23. - №. 6. - P. 934-941.

33. Guo, J. A Review of the Optimisation of Photopolymer Materials for Holographic Data Storage / J. Guo, M.R. Gleeson, J.T. Sheridan // Phys. Res. Int. - 2012. - V. 2012. - P. 803439.

34. Muller, R. A narrow-band interference filter with photorefractive LiNbO3 / R. Muller, M. Santos, L. Arizmendi et al. // J. Phys. D.: Appl. Phys. - 1994. - V. 27. - №. 2. - P. 241-246.

35. Arizmendi, L. Lifetime of thermally fixed holograms in LiNbO 3 crystals doped with Mg and Fe / L. Arizmendi, F.J. Lopez-Babera // Appl. Phys. B Lasers Opt. -2007. - V. 86. - №. 1. - P. 105-109.

36. Wöhlecke, M. Thermal fixation of the photorefractive holograms recorded in lithium niobate and related crystals / M. Wöhlecke, T. Volk // Crit. rev. solid state mater. sci. - 2005. - V. 30. - №. 3. - P. 125-151.

37. Lumeau, J. A review of the photo-thermal mechanism and crystallization of photo-thermo-refractive (PTR) glass / J. Lumeau, E.D. Zanotto // Int. Mater. Rev. - 2016. V. 62. - №. 6. - P. 348-366.

38. Суханов В.И. Трехмерные глубокие голограммы и материалы для их записи // Опт. журн. - 1994. - №.1. - С. 61-70.

39. Суханов, В.И. Объемные капиллярные регистрирующие среды со скрытым изображением / В.И. Суханов, М.В. Хазова, А.М. Курсакова и др. // Опт. и спектро. - 1988. - Т. 65. - №. 2. - С. 474-478.

40. Айлер Р. Химия кремнезема М.: Мир, 1982. - 416 с.

41. Суханов, В.И. Объемные фазовые голограммы в светочувствительных системах с капиллярной структурой / В.И. Суханов, М.В. Хазова, А.М. Курсакова и др. // В кн.: Оптическая голография с записью в трехмерных средах Л.: Наука, 1989. - 86-105 с.

42. Кучинский, С.А. Принципы формирования голограмм в капиллярных композитах / С. А. Кучинский, В.И. Суханов, М.В. Хазова // Оптика и спектроскопия - 1992. - T. 72. - №. 3. - C. 716-730.

43. Savage, J.A. Infrared optical materials and their antireflection coatings Bristol: Adam Hilger LTD, 1985 - 270 c.

44. Kumeda, M. The reversible photostructural change studied by ESR of Mn2+ in As2Se3 films / M. Kumeda, Y. Nakagaki, M. Suzuki et al. // Solid State Commun. - 1977. - V. 21. - №. 8. - P. 717-719.

45. Utsugi, Y. Photostructural change of lattice-vibrational spectra in Se-Ge chalcogenide glass / Y. Utsugi, Y. Mizushima // J. Appl. Phys. - 1978. - V. 49. -№. 6. - P. 3470-3475.

46. Tanaka, K. Reversible photostructural change: Mechanisms, properties and applications / K. Tanaka // J. Non-Cryst. Solids. - 1980. - V. 35. - P. 1023-1034.

47. Anderson, P.W. Anomalous low-temperature thermal properties of glasses and spin glasses / P.W. Anderson, B.I. Halperin, C.M. Varma // Philos. Mag. - 1972. -V. 25. - P. 37-41.

48. Ohmachi, Y. Laser-Induced Refractive-Index Change in As - S - Ge Glasses / Y. Ohmachi, T. Igo // Appl. Phys. Lett. - 1972. - V. 20. - №. 12. - P. 506-509.

49. Shiramine, K. Photoinduced Bragg reflector in As2S3 glass Bragg reflector in As2S3 glass / K. Shiramine, H. Hisakuni, K. Tanaka // Appl. Phys. Lett. - 1994. -V. 64. - №. 14. - P. 1771-1773.

50. Asobe, M. Fabrication of Bragg grating in chalcogenide glass fibre using the transverse holographic method / M. Asobe, T. Ohara, I. Yokohama // Electron. Lett. - 2006. - V. 32. - №. 17. - P. 1611-1613.

51. Miyagi, M. Tracking guide for optical disks formed by photodarkening of As-Se-S-Ge amorphous film / M. Miyagi, S. Fukunishi // Appl. Opt. - 1985. - V. 24. -№. 16. - P. 2621-2624.

52. Tanaka, K. Photooptical devices by amorphous AsS waveguides Photo-optical devices by amorphous AsS waveguides / K. Tanaka, Y. Imai, A. Odajima // J. Appl. Phys. - 1985. - V. 57. - №. 11. - P. 4897-4900.

53. Sreeram, A.N. Gibbs-DiMarzio equation to describe the glass transition temperature trends in multicomponent chalcogenide glasses / A.N. Sreeram, D.R. Swiler, A.K. Varshneya // J. Non-Cryst. Solids. - 1991. - V. 127. - P. 287-297.

54. Панышева, Е.И. Исследование процесса окрашивания мультихромных стекол / Е. И. Панышева, И. В. Туниманова, В. А. Цехомский // ФХС - 1990. - T. 16. - №. 2. - С. 239-244.

55. Доценко, А.В. О спектрах поглощения мультихромных стекол / А.В. Доценко, А.М. Ефремов, В.К. Захаров // ФХС - 1985. - Т. 11. - №. 15. - С. 592-594.

56. Pierson, J.E., Stookey, S.D. Method for making photosensitive colored glasses // U.S. patent 4057408. - 1977.

57. Глебов, Л.Б. Фототерморефрактивное стекло / Л.Б. Глебов, Н.В. Никоноров, Е.И. Панышева и др. // Рига: Изд. ИФ АН Латв. ССР. - 1998. - Ч. 2. - 527 c. // Труды VII Всес. Конф. по радиационной физике и химии неорганических материалов. Изд. ИФ АН Латв. ССР, 1998. - C. 527.

58. Глебов, Л.Б. Новые возможности фоточувствительных стекол для записи объемных фазовых голограмм / Л.Б. Глебов, Н.В. Никоноров, Е.И. Панышева и др. // Опт. и спектр. - 1992. - T. 73. - №. 2. - C. 404-412.

59. Никоноров, Н.В. Мультихромные стекла-новая среда для оптической записи информации / Н.В. Никоноров, Е.И. Панышева, И.В. Туниманова и др. //

Труды Всес. Конф. Оптическое изображение и регистрирующие среды. Л.: ГОИ, 1990. - С. 48.

60. Кучинский С.А. Свойства объемных фазовых голограмм на мультихромных стеклах / С. А. Кучинский, Н.В. Никоноров, Е.И. Панышева и др. // Опт. и спектр. - 1991. - Т. 70. - №. 6. - С. 1296.

61. Efimov, O.M. High-frequency Bragg gratings in a photothermorefractive glass / O.M. Efimov, L.B. Glebov, V.I. Smirnov // Opt. Lett. - 2000. - V. 25. - №. 23. -P. 1693-1695.

62. Lumeau, J. Near-IR absorption in high-purity photothermorefractive glass and holographic optical elements : measurement and application for high-energy lasers / J. Lumeau, L. Glebova, L. Glebov // Appl. Opt. - 2011. - V. 50. - №. 30. - P. 5905-5911.

63. Sgibnev, Y.M. Optical gradient waveguides in photo-thermo-refractive glass formed by ion exchange method / Y.M. Sgibnev, N.V. Nikonorov, V.N. Vasilev et al. // J. Light. Technol. - 2015. - V. 33. - №. 17. - P. 3730-3735.

64. Isabel, D. Fluorescent silver nanoclusters / D. Isabel, R. Ras // Nanoscale. - 2011. - V. 3. - №. 5. - P. 1963-1970.

65. Choi S., Dickson M., Yu J. Developing luminescent silver nanodots for biological applications // Chem. Soc. Rev. - 2012. - V. 41. - P. 1867-1891.

66. Tikhomirov, V.K. Preparation and luminescence of bulk oxyfluoride glasses doped with Ag nanoclusters / V.K. Tikhomirov, V.D. Rodriguez, A. Kuznetsov et al. // Opt. Exp. - 2010. - V. 18. - №. 21. - P. 22032-22040.

67. Lu, X. Chemical synthesis of novel plasmonic nanoparticles / X. Lu, M. Rycenga, S.E. Skrabalak et al. // Annu. Rev. Phys. Chem. - 2009. - V. 60. - P. 167-192.

68. Henglein, A. Small-particle research: physicochemical properties of extremely small colloidal metal and semiconductor particles / A. Henglein // Chem. Rev. 1989. - V. 89. - №. 8. - P. 1861-1873.

69. Whittle, E. Matrix Isolation Method for the Experimental Study of Unstable Species / E. Whittle, D.A. Dows, G.C. Pimentel // J. Chem. Phys. - 1954. - V. 22. - №. 11. - P. 1943-1944.

70. Shestakov M.V Oxyfluoride glass (SiO2-PbF2) co-doped with Ag nanoclusters and Tm3+ ions for UV-driven, Hg- free, white light generation with a tuneable tint / M.V. Shestakov, X.M. Chen, V. Kaydashev et al. // Opt. Mater. Exp. - 2014. - V. 4. - №. 6. - P. 1496-1501.

71. Sgibnev, Y.M. Luminescence of silver clusters in ion-exchanged cerium-doped photo-thermo-refractive glasses / Y.M. Sgibnev, N.V. Nikonorov, A.I. Ignatiev // J. Lumin. - 2016. - V. 176. - P. 292-297.

72. Климов В.В. Наноплазмоника // М.: Физматлит, 2009. - 480 c.

73. Harbich, W. Deposition of mass selected silver clusters in rare gas matrices / W. Harbich, S. Fedrigo, F. Meyer et al. // J. Chem. Phys. - 1990. - V. 93, - №. 12. - P. 8535-8543.

74. Schulze, W. Formation of light-emitting Ag2 and Ag3 species in the course of condensation of Ag atoms with Ar / W. Schulze, I. Rabin, G. Ertl // ChemPhysChem. 2004. - V. 5, - №. 3. - P. 403-407.

75. Fedrigo, S. Optical response of Ag2, Ag3, Au2, and Au3 in argon matrices / S. Fedrigo, W. Harbich, J. Buttet // J. Chem. Phys. - 1993. - V. 99, - №. 2. - P. 57125717.

76. Félix, C. et al. Fluorescence and excitation spectra of Ag4 in an argon matrix / C. Felix, C. Sieber, W. Harbich et al. // Chem. Phys. Lett. - 1999. - V. 313, - №. 1-2.

- P. 105-109.

77. Félix, C. Ag 8 Fluorescence in Argon / C. Felix, C. Sieber, W. Harbich et al. // Phys. Rev. Lett. 2001. - V. 86, - №. 14. - P. 1-2992-2995.

78. Choi S., Dickson R.M., Yu J. Developing luminescent silver nanodots for biological applications // Chem. Soc. Rev. - 2012. - V. 41, - №. 5. - P. 1867.

79. Степанов, А.Л. Зависимость распределения имплантированных ионов серебра по глубине от температуры облучаемого стекла / А. Л. Степанов // Письма в ЖТФ. 2001. - T. 27, - №. 20. - C. 39-45.

80. Stepanov, A.L. Formation of metal nanoparticles in dielectrics by low energy ion implantation / A.L. Stepanov, D.E. Hole // Recent. Res. Devel. Appl. Phys. - 2002.

- V. 5. - P. 1-26.

81. Manikandan, D. Absorption and luminescence of silver nanocomposite soda-lime glass formed by Ag+-Na+ ion-exchange / D. Manikandan, S. Mohan, K. Nair // Mater. Res. Bull. - 2003. - V. 38, - №. 9-10. - P. 1545-1550.

82. Paje, S.E. Optical properties of silver ion-exchanged antimony doped glass / S.E. Paje, M.A. Garcia, M.A. Villegas et al. // J. Non-Cryst. Solids. - 2000. - V. 278, -№. 1-3. - P. 128-136.

83. Kuznetso, A.S. Polarization memory of white luminescence of Ag nanoclusters dispersed in glass host / A.S. Kuznetsov, V.K. Tikhomirov, V.V. Moshchalkov // Opt. Express. 2012. - V. 8, - №. 19. - P. 21576-21582.

84. Velazquez, J.J. Energy level diagram and kinetics of luminescence of Ag nanoclusters dispersed in a glass host / J.J. Velazquez, V.K. Tikhomirov, L.F. Chibotaru // Opt. Exp. - 2012. - V. 20, - №. 12. - P. 13582-13591.

85. Eghtedari M. High sensitivity of in vivo detection of gold nanorods using a laser optoacoustic imaging system / M. Eghtedari, A. Oraevsky, J. Copland et al. // Nano Lett. - 2007. - V. 7, - №. 7. - P. 1914-1918.

86. Rao, C.N.R. Science and technology of nanomaterials: current status and future prospects / C.N.R. Rao, A.K. Cheetham, S. Barbara // J. Mater. Chemestry. - 2001. - V. 11. - P. 2887-2894.

87. Link, S. Optical properties and ultrafast dynamics of metallic nanocrystals / S. Link, M.A. El-sayed // Annu. Rev. Phys. Chem. - 2003. - V. 54, - №. 1. - P. 331366.

88. Niemeyer, C. Nanoparticles, proteins, and nucleic acids: biotechnology meets materials science / C. Niemeyer // Angew. cheme. - 2001. - V. 40. - P. 41284158.

89. Daniel, M. Gold Nanoparticles: Assembly, Supramolecular Chemistry, Quantum-Size-Related Properties, and Applications toward Biology, Catalysis, and Nanotechnology / M. Daniel, D. Astruc // Chem. Rev. - 2004. - V. 104, - №. 1. -P. 293-346.

90. Crooks, R.M. Dendrimer-encapsulated metal nanoparticles: synthesis, characterization, and applications to catalysis / R.M. Crooks, M. Zhao, L. Sun et al. // Acounts Chem. Res. - 2001. - V. 34, - №. 3. - P. 181-190.

91. Treguer, M. Fluorescent silver oligomeric clusters and colloidal particles / M. Treguer, F. Rocco, G. Lelong et al. // Solid State Sci. - 2005. - V. 7, - №. 7. - P. 812-818.

92. Stepanov, A.L. Nonlinear optical properties of implanted metal nanoparticles in various transparent matrixes: a review / A.L. Stepanov // Rev. Adv. Mater. Sci -2011. - V. 27, - №. 2. - P. 115-145.

93. Ganeev R.A. et al. Nonlinear susceptibilities, absorption coefficients and refractive indices of colloidal metals // J. Phys. D Appl. Phys. - 2001. - V. 34, - №. 11. - P. 1602-1611.

94. Qiu, J. Space-selective precipitation of metal nanoparticles inside glasses / J. Qiu, M. Shirai, T. Nakaya et al. // Appl. Phys. Lett. - 2002. - V. 81, - №. 16. - P. 30403042.

95. Uchida K. Optical nonlinearities of a high concentration of small metal particles dispersed in glass: copper and silver particles / K. Uchida, S. Kaneko, S. Omi et al.// J. Opt. Soc. Am. B. - 1994. - V. 11, - №. 7. - P. 1236-1243.

96. Canioni, L. Three-dimensional optical data storage using third-harmonic generation in silver zinc phosphate glass / L. Canioni, M. Bellec, A. Royon et al. // Opt. Lett. - 2008. - V. 33, - №. 4. - P. 360-362.

97. Gorbiak, V.V. Multilevel optical information recording in silver-containing photosensitive glasses by UV laser pulses / V.V. Gorbiak, A.I. Sidorov, V.N. Vasilyev et al. // Opt. Eng. - 2017. - V. 56. - №. 4. - P. 47104.

98. Stepanov, A.L. Formation of Metallic Nanoparticles in Silicate Glass through Ion Implantation / A.L. Stepanov, V.N. Popok, D.E. Hole // Glas. Phys. Chem. - 2002. - V. 2. - №. 2. - P. 90-95.

99. Mohr, C. Formation of silver particles and periodic precipitate layers in silicate glass induced by thermally assisted hydrogen permeation / C. Mohr, M. Dubiel, H. Hofmeister // J. Phys. Condens. matter. - 2001. - V. 13. - P. 525-536.

100. Kaganovskii, Y. Formation of nanoclusters in silver-doped glasses in wet atmosphere / Y. Kaganovskii, E. Mogilko, A. Lipovskii et al. // J. Phys. Conf. Ser. 2007. - V. 61. - P. 508-512.

101. Ramaswamy, R.V. Ion-exchanged glass waveguides: a review / R.V. Ramaswamy, R. Srivastava // J. Light. Technol. - 1988. - V. 6, - №. 6. - P. 984-1002.

102. Sgibnev, E.M. Effects of silver ion exchange and subsequent treatments on the UV-VIS spectra of silicate glasses. I. Undoped, CeO2-doped, and (CeO 2 + Sb2O3)-codoped photo-thermo-refractive matrix glasses / E.M. Sgibnev, A.I. Ignatiev, N.V. Nikonorov et al. // J. Non-Cryst. Solids. - 2013. - V. 378. - P. 213226.

103. Kawashita, M. Preparation of antibacterial silver-doped silica glass microspheres / M. Kawashita, S. Toda, H.M. Kim et al. // J. Biomed. Mater. Res. Part A. 2002. -V. 66, - №. 2. - P. 266-274.

104. Catauro, M. Antibacterial and bioactive silver-containing Na2O-CaO-2SiO2 glass prepared by sol-gel method // J. Mater. Sci. Mater. Med. 2004. - V. 15. - №. 7 - P. 831-837.

105. Nikonorov, N.V. Silver nanoparticles in oxide glasses : technologies and properties / N.V. Nikonorov, A.I. Sidorov, V.A. Tsekhomskii // Silver nanoparticles. InTech, 2010. - 177-201 p.

106. Yokota, R. High sensitivity silver-activated phosphate glass for the simultaneous measurement of thermal neutrons, and/or -rays / R. Yokota, S. Nakajima, E. Sakai // Heal. Phys. Pergamon Press. - 1961. - V. 5. - №. 3-4. - P. 219-224.

107. Garcia, M.A. Surface plasmons in metallic nanoparticles: fundamentals and applications / M.A. Garcia // J. Phys. D Appl. Phys. 2011. - V. 44. - №. 28 - P. 283001.

108. Taleb, A. Optical properties of self-assembled 2D and 3D superlattices of silver nanoparticles / A. Taleb, C. Petit, M.-P. Pileni // J. Phys. Chem. B. - 1998. - V. 102, - №. 12. - P. 2214-2220.

109. Scholl, J.A. Quantum plasmon resonances of individual metallic nanoparticles / J.A. Scholl, A.L. Koh, J.A. Dionne // Nature - 2012. - V. 483. - P. 421-427.

110. Никоноров Н.В. Влияние диэлектрической оболочки на спектральное положение плазмонного резонанса наночастицы серебра в фотохромном стекле / Н.В. Никоноров, А.И. Сидоров, В. А. Цехомский и др. // Опт. и спектр. - 2009. - Т. 107, - №. 5. - С. 745-747.

111. Sosa, I.O. Optical properties of Metal Nanoparticles with arbitrary shapes / I.O. Sosa,C. Noguez, G. Barrera // J. Phys. Chem. B. - 2003. - V. 107, - №. 26. - P. 6269-6275.

112. Luk'yanchuk, B.S. Peculiarities of light scattering by nanoparticles and nanowires near plasmon resonance frequencies in weakly / B.S. Luk'yanchuk, M.I. Tribelsky, V. Ternovsky // J. Opt. A Pure Appl. Opt. 2007. - V. 9. - №. 9. - P. S294-S300.

113. Stookey, S.D. Photosensetive glass / S.D. Stookey // Ind. Eng. chemestry. - 1949. - V. 41, - №. 4. - P. 856-861.

114. Stookey, S.D. Full-color photosensitive glass / S.D. Stookey, G.H. Beall, J.E. Pierson // J. Appl. - Phys. 1978. - V. 49, - №. 10. - P. 5114.

115. Глебов Л.Б. Мультихромные стекла - новые материалы для записи объемных фазовых голограмм / Л.Б. Глебов, Н.В. Никоноров, Е.Н. Панышева и др. // ДАН СССР. 1990. - Т. 314, - №. 4. - С. 849-853.

116. Glebov L.B.. Photo-induced processes in photo-thermo-refractive glasses/ L.B. Glebov, L.N. Glebova, K.A. Richardson et al // XV Congress on Glass. San Francisco: American Ceramic Society, - 1998. - P. 185.

117. Efimov, O.M. High Efficiency Bragg Gratings in Photo-Thermo-Refractive Glass / O.M. Efimov, L.B. Glebov, L.N. Glebova et al. // Appl. Opt. 1999. - V. 38, - №. 4. - P. 619-627.

118. Nikonorov, N.V. Influence of glass composition on the refractive index change upon photothermoinduced crystallization / N.V. Nikonorov, E.I. Panysheva, I.V. Tunimanova // Glas. Phys. Chem. - 2001. - V. 27, - №. 3. - P. 241-249.

119. Dubrovin, V.D. Bromide photo-thermo-refractive glass for volume Bragg gratings and waveguide structure recording / V.D. Dubrovin, A.I. Ignatiev, N.V. Nikonorov // Opt. Mater. Exp. - 2017. - V. 7, - №. 7. - P. 2280-2292.

120. Dubrovin, V.D. Chloride photo-thermo-refractive glasses / V.D. Dubrovin, A.I. Ignatiev, N.V. Nikonorov // Opt. Mater. Express. 2016. - V. 6, - №. 5. - P. 1701.

121. URL: http://www.optigrate.com.

122. Stroud, J.S. Photoionization of Ce3+ in Glass / J.S. Stroud // J. Chem. Phys. -1961. - V. 35, - №. 3. - P. 844-.

123. Shelby, J.E. Introduction to glass science and technology. Cambridgr: Royal Society of Chemistry, 2005. - 308 p.

124. Иванов С. А. Свойства фототерморефрактивного стекла с новым модифицированным составом / С. А. Иванов, А.И. Игнатьев, Н.В. Никоноров и др. // Известия высших учебных заведений. Радиофизика - 2014. - Т. 57, -№. 8-9. - С. 738-744.

125. Wang, P. Crystllization and absorption properties of novel photo-thermal refractive glasses with the addition of B2O3 / P. Wang, M. Lu, W. Li et al.// J. Non-Cryst. Solids - 2013. - V. 368, - P. 55-62.

126. Ivanov, S.A. Advances in photo-thermo-refractive glass composition modifications / S.A. Ivanov, A.I. Ignatiev, N.V. Nikonorov // Proc. SPIE. - 2015. - V. 9508. - P. 95080E.

127. Stoica, M. UV-vis spectroscopic studies of CaF 2 photo-thermo-refractive glass / M. Stoica, A. Herrmann, J. Hein et al. // Opt. Mater. (Amst) - 2016. - V. 62. - P. 424-432.

128. Lumeau, J. Influence of UV-exposure on the crystallization and optical properties of photo-thermo-refractive glass / J. Lumeau, L. Glebova, L.B. Glebov et al. // J. Non-Cryst. Solids - 2008. - V. 354, - №. 2-9. - P. 425-430.

129. Efimov, A.M. Quantitative UV-VIS spectroscopic studies of photo-thermo-refractive glasses. II. Manifestations of Ce3+ and Ce(IV) valence states in the UV absorption spectrum of cerium-doped photo-thermo-refractive matrix glasses / A.M. Efimov, A.I. Ignatiev, N.V. Nikonorov et al. // J. Non-Cryst. Solids - 2013. -V. 361, - №. 1. - P. 26-37.

130. Magon, C. Electron Paramagnetic Resonance (EPR) studies on the photo-thermo ionization process of photo-thermo-refractive glasses / C.J. Magon, J.P.D.Gonzalez, J.F. Lima // J. Non-Cryst. Solids - 2016. - V. 452. - P. 320-324.

131. Efimov, A.M. Quantitative UV-VIS spectroscopic studies of photo-thermo-refractive glasses. I. Intrinsic, bromine-related, and impurity-related UV absorption in photo-thermo-refractive glass matrices / A.M. Efimov, A.I. Ignatiev, N.V. Nikonorov et al. // J. Non-Cryst. Solids - 2011. - V. 357, - №. 19-20. - P. 35003512.

132. Siiman, L.A. Nonlinear photosensitivity of photo-thermo-refractive glass by high intensity laser irradiation / L.A. Siiman,J. Lumeau, L.B. Glebov // J. Non-Cryst. Solids - 2008. - V. 354, - №. 34. - P. 4070-4074.

133. Klyukin, D. Formation of luminescent and non-luminescent silver nanoparticles in silicate glasses by NIR femtosecond laser pulses and subsequent thermal treatment: the role of halogenides / D.A. Klyukin, V.D. Dubrovin, A.S. Pshenova et al.// Opt. Eng. - 2016. - V. 55, - №. 6. - P. 067101.

134. Siiman, L.A. Nonlinear photoionization and laser-induced damage in silicate glasses by infrared ultrashort laser pulses / L.A. Siiman, J. Lumeau, L.B. Glebov et al.// Appl. Phys. B Lasers Opt. - 2009. - V. 96, - №. 1. - P. 127-134.

135. Kompan F. Photo-thermo-refractive glass with sensitivity extended to near infrared region / F. Kompan, G. Venus, L. Glebova et al.// Proc. SPIE. - 2016. - V. 9744. -P. 97440I.

136. Игнатьев, А.И. Влияние ультрафиолетового облучения и термообработки на люминесценцию молекулярных кластеров серебра в фото-термо-рефрактивных стеклах /А.И. Игнатьев, Н.В. Никоноров, А.И. Сидоров и др.// Оптика и спектроскопия. - 2013. - Т. 114, - №. 5. - С. 838-844.

137. Nikonorov, N.V. Effect of a dielectric shell of a silver nanoparticle on the spectral position of the plasmon resonance of the nanoparticle in photochromic glass / N.V. Nikonorov, A.I. Sidorov, V.A. Tsekhomskii et al.// Opt. Spectrosc. - 2009. - V. 107, - №. 5. - P. 705-707.

138. Nacharov, A.P. Influence of ultraviolet irradiation and heat treatment on the morphology of silver nanoparticles in photothermorefractive glasses / A.P. Nacharov, N.V. Nikonorov, A.I. Sidorov et al.// Glas. Phys. Chem. - 2008. - V. 34, - №. 6. - P. 693-699.

139. Vostokov, A.V. Effect of electron irradiation on the formation of silver nanoclusters in photothermorefractive glasses / A.V. Vostokov, A.I. Ignat'ev, N.V. Nikonorov et al. // Tech. Phys. Lett. 2009. - V. 35, - №. 9. - P. 812-814.

140. Dubrovin, V.D. The influence of synthesis conditions and UV irradiation on the morphology and concentration of silver nanocrystals in photo-thermo-refractive glasses / V.D. Dubrovin, A.I. Ignatiev, V.M. Nevedomskii // Glas. Technol. J. Glas. Sci. Technol. Part A. - 2014. - V. 55, - №. 6. - P. 191-195.

141. Lumeau J. Effect of cooling on the optical properties and crystallization of UV-exposed photo-thermo-refractive glass / J. Lumeau, L. Glebova, G. Souza // J. Non-Cryst. Solids - 2008. - V. 254. - P. 4730-4736.

142. Dyamant I. Crystal nucleation and growth kinetics of NaF in photo-thermo-refractive glass / I. Dyamant, A.S. Abyzov, V.M. Fokin et al. // J. Non-Cryst. Solids. - 2013. - V. 378. - P. 115-120.

143. Fokin, V.M. Sodium Fluoride Solubility and Crystallization in Photo-Thermo-Refractive Glass / V.M. Fokin, G.P. Souza, E.D. Zanotto et al. // J. Am. Ceram. Soc - 2010. - V. 93, - №. 3. - P. 716-721.

144. Souza. G.P. Micro and nanostructures in partially crystallised photothermorefractive glass / G.P. Souza, V.M. Fokin, E.D. Zanotto et al. // Phys. Chem. Glas. J. Glas. Sci. Technol. Part B. - 2009. - V. 50, - №. 5. - P. 311-320.

145. Souza. G.P. Effect of bromine on NaF crystallization in photo-thermo-refractive glass / G.P. Souza, V.M. Fokin, C.A. Baptista et al. // J. Am. Ceram. Soc. - 2011. - V. 94, - №. 9. - P. 2906-2911.

146. Souza. G.P. Liquid-liquid phase separation in photo-thermo-refractive glass / G.P. Souza, V.M. Fokin, C.F. Rodrigues et al.// J. Am. Ceram. Soc. - 2015. - V. 94, -№. 1. - P. 145-150.

147. Lumeau, J. X-ray diffraction study of NaF nano-crystals in photo-thermo-refractive glass / J. Lumeau, K. Chamma, L. Glebova et al. // J. Non-Cryst. Solids.

- 2014. - V. 405. - P. 188-195.

148. Klimov, M. Differentiation of crystalline and amorphous phases in photothermorefractive glass by secondary ion mass spectrometry / M. Klimov, L. Glebov, L. Glebova // J. Vac. Sci. Technol. B, Nanotechnol. Microelectron. Mater. Process. Meas. Phenom. 2016. - V. 34, - №. 3. - P. 03H118.

149. Lumeau, J. Origin of crystallization-induced refractive index changes in photo-thermo-refractive glass / J. Lumeau, L. Glebova, V. Golubkov et al. // Opt. Mater. (Amst). - 2009. - V. 32, - №. 1. - P. 139-146.

150. Zwanziger, J.W. Residual internal stress in partially crystallized photothermorefractive glass: evaluation by nuclear magnetic resonance spectroscopy and first / J.W. Zwanziger, U.W. Zwanziger // J. Appl. Phys. - 2006.

- V. 99. - №. 8 - P. 83511.

151. Kuznetsov, A.S. UV-driven efficient white light generation by Ag nanoclusters dispersed in glass host / A.S. Kuznetsov, V.K. Tikhomirov, V.V. Moshchalkov // Mater. Lett. - 2013. - V. 92. - P. 4-6.

152. Sgibnev, Y. High efficient luminescence of silver clusters in ion-exchanged antimony-doped photo-thermo-refractive glasses / Y. Sgibnev, N. Nikonorov, A. Ignatiev // J. Lumin. - 2017. - V. 188. - P. 172-179.

153. Dubrovin, V.D. Luminescence of silver molecular clusters in photo-thermo-refractive glasses / V.D. Dubrovin, A.I. Ignatiev, N.V. Nikonorov et al. // Opt. Mater. 2014. - V. 36, - №. 4. - P. 753-759.

154. Lipson, H., Steeple H. Interpretation of X-ray Powder Diffraction Patterns. London: Macmillan Publisher Limited, 1970. - 335 p.

155. Tutihasi, S. Optical absorption by silver halides / S. Tutihasi // Phys. Rev. - 1957.

- V. 105, - №. 3. - P. 882-884.

156. Hövel, H. Width of cluster plasmon resonances: Bulk dielectric functions and chemical interface damping / H. Hövel, S. Fritz, A. Hilger et al. // Phys. Rev. B. -1993. - V. 48, - №. 24. - P. 18178-18188.

157. Arnold, G.W. Near-surface nucleation and crystallization of an ion-implanted lithia-alumina-silica glass / G.W. Arnold // J. Appl. Phys. - 1975. - V. 46, - №. 10. - P. 4466-4473.

158. Ulrich, R. Measurement of thin film parameters with a prism coupler / R. Ulrich, R. Torge // Appl. Opt. - 1973. - V. 12, - №. 12. - P. 2901-2908.

159. White, J.M. Optical waveguide refractive index profiles determined from measurement of mode indices: a simple analysis / J.M. White, P.F. Heidric // Appl. Opt. - 1976. - V. 15, - №. 1. - P. 151.

160. Haynes, W. (Ed) Properties of the elements and inorganic compounds // Handbook of chemistry and physics. CRC press, 2003. - P. 246.

161. Luehrs, D.C. Solubility of silver halides and stability of silver halide complexes in selected nonaqueous media / D.C. Luehrs, R.T. Iwamoto, J. Kleinberg // Inorg. Chem. - 1966. - V. 5, - №. 2. - P. 201-204.

162. Huber, H. Cryophotoclustering techniques for synthesizing very small, naked silver clusters Agn of known size (where n=2-5). The molecular metal cluster-bulk metal particle interface / H. Huber, G.A. Ozin // Inorg. Chem. - 1978. - V. 17, -№. 1. - P. 155-163.

163. Ozin G.A. Low nuclearity silver clusters in faujasite-type zeolites: optical spectroscopy, photochemistry and relationship to the photodimerization of alkanes / G.A. Ozin, F. Hugues, S.M. Mattar et al. // The J. of Phys. Chem. - 1983. - V. 132, - №. 1981. - P. 3445-3450.

164. Ozin, G.A. Silver atoms and small silver clusters stabilized in zeolite Y: optical spectroscopy / G.A. Ozin, F. Hugues // J. Phys. Chem. - 1983. - V. 87, - №. 1. -P. 94-97.

165. Zheng, W. Assignments and optical properties of X-ray-induced colour centres in blue and orange radiophotoluminescent silver-activated glasses / W. Zheng, T. Kurobori // J. Lumin. - 2011. - V. 131, - №. 1. - P. 36-40.

166. Арбузов, В.И. Влияние железа на образование центров окраски в церийсодержащих силикатных стеклах / В.И. Арбузов, Н.Б. Белянкина, Н.Д. Соловьева // Физика и химия стекла - 1991. - T. 17, - №. 4. - C. 583-593.

167. Cuong, N.T. Experiment and theoretical modeling of the luminescence of silver nanoclusters dispersed in oxyfluoride glass / N.T. Cuong, V.K. Tikhomirov, L.F. Chibotaru et al. // J. Chem. Phys. - 2012. - V. 136, - №. 17. - P. 174108.

168. Eichelbaum, M. Photoluminescence of atomic gold and silver particles in soda-lime silicate glasses / M. Eichelbaum, K. Rademann, A. Hoell, et al. // Nanotechnologies - 2008. - V. 19, - №. 13. - P. 135701.

169. Simo A. Formation mechanism of silver nanoparticles stabilized in glassy matrices / A. Simo, J. Polte, N. Pfänder // J. Am. Chem. Soc. - 2012. - V. 134, - №. 45. -P. 18824-18833.

170. Панышева, Е.И. Воздействие УФ и гамма-облучения на мультихромное стекло / Е.И. Панышева, Н.Д. Соловьева, И.В. Туниманова // ФХС - 1993. -T. 19, - №. 1. - C. 109-116.

171. Латышев, А.Н. Спектральные свойства малых серебряных частиц / А.Н. Латышев, М.И. Молоцкий // Труды конгресса по фотографической науке. М, 1970. - P. 143-146.

172. Zhao, S. Density functional study of the interaction of chlorine atom with small neutral and charged silver clusters / S. Zhao, Z.H. Li, W.N. Wang et al. // J. Chem. Phys. - 2005. - V. 122, - №. 14. - P. 144701.

173. Zhao, S. Density functional study of the interaction of halogen atom (F, Br, I) with silver clusters / S. Zhao, Z. Li, Z. Liu et al. // Chimica Sinica-Chinese Edition -2007. - V. 65, - №. 14. - P. 1294-1298.

174. Efimov, A.M. Ultraviolet-Vis spectroscopic manifestations of silver in photo-thermo-refractive glass matrices / A.M. Efimov, A.I. Ignatiev, N.V. Nikonorov et al. // Glas. Technol. - Eur. J. Glas. Sci. Technol. Part A. - 2013. - V. 54, - №. 4. -P. 155-164.

175. Trukhin, A.N. Elementary electronic excitations in pure sodium silicate glasses / A.N. Trukhin, M.N. Tolstoi, L.B. Glebov et al. // Phys. status solidi. - 1980. - V. 155, - №. 1. - P. 155-162.

176. Nikonorov, N. Novel glasses and nanoglassceramics for photonic and plasmonic applications / N. Nikonorov, V. Aseev, A. Ignatiev et al. // Thirteenth International Conference on the Physics of Non-Crystalline Solids. - P. 89.

177. Kakiuchida, H. Refractive index and density in F- and Cl-doped silica glasses / H. Kakiuchida, N. Shimodaira, E.H. Sekiya et al. // Appl. Phys. Lett. - 2007. - V. 86, - №. 16. - P. 161907.

178. Sinistri, C. Thermodynamic properties of solid systems AgCl + NaCl and AgBr + NaBr from miscibility gap measurements / C. Sinistri, R. Riccardi, C. Margheritis // Zeitschrift für Naturforsch. A. - 1972. - V. 21, - №. 1. - P. 149-154.

179. Дубровин, В. Д. Влияние галогенидов на люминесценцию молекулярных кластеров серебра в фототерморефрактивных стеклах / В. Д. Дубровин, А.И. Игнатьев, Н.В. Никоноров // ЖТФ - 2014. - Т. 89. - №. 5. - C. 106-108.

180. Patterson, A.L. The Scherrer formula for X-ray particle size determination / A.L. Patterson // Phys. Rev. - 1939. - V. 56, - №. 10. - P. 978-982.

181. Carretero, L. Study of angular responses of mixed amplitude-phase holographic gratings: shifted Borrmann effect / L. Carretero, R.F. Madrigal, A. Fimia et al// Opt. Lett. - 2001. - V. 26, - №. 11. - P. 786-788.

182. Ivanov, S.A. Holographic characteristics of a modified photothermorefractive glass / S.A. Ivanov, A.I. Ignat'ev, N.V. Nikonorov et al.// J. Opt. Technol. - 2014. - V. 81, - №. 6. - P. 356-360.

183. Huang X., Han S., Liu X. Enhancing solar cell efficiency: the search for luminescent materials as spectral converters / X. Huang, S. Han, X. Liu // Chem. Soc. Rev. - 2013. - V. 42, - №. 1. - P. 173-201.