Спектральная зависимость показателя преломления новых материалов для лазерной, волоконной и интегральной оптики

• Автор: Назарьянц, Виталий Олегович
• Шифр специальности: 01.04.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2010
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 120 с. : ил.

Оглавление
Введение
Глава

Обзор некоторых методов измерения ПП твердотельных материалов в области их высокой

прозрачности

Методы, основанные на измерении коэффициента отражения

Определение ПП по абсолютному значению пропускания

Определение ПП по контрасту модуляции

Определение ПП с использованием огибающих спектров пропускания тонких плёнок.

Определение ПП по расстоянию между экстремумами модуляции

Метод наименьшего отклонения
Измерение ПП с помощью интерферометров
Глава
Разработка прецизионной методики определения спектральной зависимости показателя
преломления оптических материалов из спектров пропускания
Введение
Методика расчёта спектральной зависимости ПП из измеренных спектров пропускания
образцов
Однослойная структура
Численные расчёты
Зависимость модуляции пропускания от ПП (без учёта его дисперсии и поглощения).
Зависимость модуляции от толщины непоглощающей пластинки
Зависимость модуляции от однородного (не зависящего от длины волны) поглощения

Изменение модуляции пропускания из-за неоднородности пластины по толщине
Зависимость модуляции пропускания от угла падения плоскопараллельного пучка на
образец
Зависимость модуляции пропускания от угловой апертуры сходящегося пучка,
падающего на образец
Расчёт ПП пластинки из спектра пропускания, полученного с учётом дисперсии ПП (в
отсутствие поглощения)
Полоса поглощения
Зависимость от температурного коэффициента ПП
Влияние точности определения номеров максимумов, их положения и толщины
образцов на расчёт спектральной зависимости ПП
Точность определения положения максимума
Точность измерения толщины
Определение номеров максимумов
Описание методики экспериментальных исследований
Глава
Результаты измерений спектральной зависимости показателя преломления
высокопрозрачных оптических материалов
Фторид кальция
Кварцевое стекло
Арсенид галлия [36]
Новые фосфатные стёкла с примесью редкоземельных элементов [45]

Теллуритные стёкла [
СЛТ>-гп
СУБ-гпБе [62]

Заключение
Благодарности
Литература
Введение
В последние годы всё большее число исследователей, занимающихся разработкой методов изготовления и изучением свойств волоконных световодов, переключается на новые оптические материалы, позволяющие значительно расширить как спектральный диапазон использования волоконно-оптических устройств, так и создавать на их основе более эффективные и компактные устройства, в частности — волоконные лазеры и усилители, источники широкополосного излучения, датчики различных физических полей и многое другое. Продолжается совершенствование и разработка новых методов изготовления широко используемых в интегральной оптике материалов, таких, например, как кремний и арсенид галлия, а также материалов для окон мощных газовых лазеров — в первую очередь, селенида и сульфида цинка.
Для оценки качества получаемых материалов и перспективности использования новых устройств на их основе необходимы знания многих физико-химических характеристик материалов, в частности спектральной зависимости их коэффициента поглощения и показателя преломления (ПП).
К настоящему времени разработано несколько методик, позволяющих с достаточной точностью измерять коэффициент поглощения твердотельных материалов вплоть до уровня в 1 дБ/км (2.3-10'6 см'1). Существенно хуже развиты методы прецизионных измерений спектральной зависимости ПП, особенно в среднем ИК диапазоне, для которого имеется малое количество мощных монохроматических источников и высокочувствительных приёмников излучения. Наиболее часто используемый для прецизионных измерений ПП метод наименьшего отклонения требует изготовления призм довольно больших размеров, достигающих 5-6 см, что не всегда возможно в процессе разработки новых, особенно высокочистых материалов. Кроме того, многие новые материалы имеют ПП, превышающий 2, что не позволяет использовать хорошо развитые рутинные методики измерения, требующие иммерсирования поверхности исследуемых образцов.
При разработке новых видов как волоконных, так и планарных световодов, осо-

ское ПП образцов для всех частот, но это не вполне соответствует нашей задаче. Если мы считаем, что у исследуемых образцов одинаковый ПП, то логично полагать, что мы недостаточно точно измерили толщины, и именно они нуждаются в корректировке.
Корректировка толщин выполняется ортогональным проектированием значений измеренных толщин Н],2 на прямую условия (2.2) в плоскости (Ни /ц):
Рис. 2.1. Оптимизация значений толщин образцов.
В том случае, если мы имеем три образца разной толщины, задача нахождения номеров начальных максимумов и корректировки толщин, в некотором смысле, упрощается. Условия (2.2) и (2.3) должны выполняться уже для трёх пар образцов, поэтому дополнительный образец вводит большую степень корреляции (несмотря на то, что эти соотношения независимы для разных пар). Величины /71,2,3 теперь образуют трёхмерное пространство, но скорректированные толщины получаются так же — нахождением проекции точки, соответствующей измеренным толщинам, на прямую условия (2.2) в этом трёхмерном пространстве. Процедура в любом случае проводится отдельно для каждой пары образцов, но сверка с начальными и табличными (при наличии) значениями ПП показывает, что корреляция по трём образцам является более предпочтительной. Сравнение результатов для разных пар позволяет исключить случайные ошибки в измерении толщины. В принципе, чем больше используется образцов разных толщин для измерений, тем лучше, поскольку это