Поляризационно-оптические методы исследования и контроля физико-технических характеристик поверхностных слоев элементов оптотехники

• Автор: Иванов, Владимир Юрьевич
• Шифр специальности: 05.11.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2010
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 169 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА I. АППАРАТУРА И МЕТОДЫ ИЗМЕРЕНИЯ ОСНОВНЫХ ПОЛЯРИЗАЦИОННО-ОПТИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ В ЭЛЛИПСОМЕТРИИ ОТРАЖАЮЩИХ СИСТЕМ
1.1. Методы компенсационной (нулевой) эллипсометрии
1.2. Метрологическое обеспечение эллипсометрического метода Выводы
ГЛАВА II. ТЕОРИЯ ЭЛЛИПСОМЕТРИИ НЕОДНОРОДНЫХ СЛОЕВ И ШЕРОХОВАТОЙ ПОВЕРХНОСТИ ЭЛЕМЕНТОВ ОПТОТЕХНИКИ
2.1 Методы определения оптических характеристик неоднородных и анизотропных отражающих систем
2.1.1 Эффективная диэлектрическая проницаемость и толщина поверхностного слоя
2.2 Поляризационно-оптические свойства неоднородных и анизотропных поверхностных*слоев
2.2.1 Отражение поляризованного света от неоднородного анизотропного поверхностного слоя
2.2.2 Анализ области применимости точных и приближенных теорий отражения поляризованного света от неоднородных слоев
2.2.3 Основные закономерности изменения состояния поляризации светового пучка отраженного от неоднородного слоя
2.3 Поляризационно-оптические свойства шероховатой поверхности диэлектриков и полупроводников
Выводы
ГЛАВА III. МЕТОДЫ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО КОНТРОЛЯ ФИЗИКО-ТЕХНИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК ЭЛЕМЕНТОВ ЛАЗЕРНОЙ ТЕХНИКИ
3.1 Влияние неоднородности физико-химической структуры плавленого

, 15 . 17 26

и кристаллического кварца на потери излучения в оптических элементах ионных и эксимерных лазеров
3.2 Определение оптических характеристик элементов лазерной техники
методом внутрирезонаторных потерь излучения
3.3 Методы эллипсометрического анализа неоднородных поверхностных слоев элементов лазерной техники
3.4 Определение потерь излучения в оптических элементах методами
эллипсометрии и спектрофотометрии
Выводы
ГЛАВА IV. МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ И КОНТРОЛЯ ФИЗИКО-ТЕХНИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК ЭЛЕМЕНТОВ ОПТОТЕХНИКИ
4.1 Кинетика и физико-химические механизмы формирования неоднородной структуры поверхностного слоя элементов оптотехники
4.2 Методы определения оптических характеристик волноводных
поверхностных слоев
Выводы
Заключение
Литература
Приложение Технические акты внедрения результатов научной
работы .

ВВЕДЕНИЕ
В настоящее время для создания новых управляемых технологий изготовления элементов лазерной и оптотехники'Необходимо не только детальное изучение физико-химических процессов, приводящих при различных внешних воздействиях (механических, химических, тепловых, радиационных и т.п.) к образованию модифицированной структуры поверхностного слоя (ПС) оптического элемента, выполненного из силикатного стекла или кристалла, но также требуется разработка прецизионных методов контроля поляризационно-оптических и спектрофотометрических характеристик элементов лазерной и оптотехники на всех этапах технологического цикла изготовления оптико-электронных узлов элементов оптотехники.
Для формирования научных представлений о природе, кинетике и физико-химических механизмах, приводящих к образованию на оптических элементах неоднородных и анизотропных ПС с измененной структурой и микрогеометрией поверхности детали при различной технологической обработке оптических деталей, необходимо выяснить, основные закономерности изменения состава, структуры и оптических свойств,ПС элементов1, на различных этапах получения изделий оптотехники с заданными! физико-техническими характеристиками и установить истинные корреляционные связи-между оптическими свойствами ПС и технологическими параметрами процесса изготовления детали'.
Потребности практики в технической реализации принципиально новых технологий изготовления элементов оптотехники заставляют при спектрофотометрических и поляризационно-оптических исследованиях модифицированной структуры ПС применять широкий класс ранее не используемых физико-математических моделей отражающих неоднородных анизотропных оптических систем и ужесточать требования к принимаемым решениям о соответствии той или иной модели ПС объекту исследования. Для достаточно обоснованного прогноза в изменении оптических свойств поверхности детали при различных

Выводы
Проведенный анализ теоретических и-экспериментальных работ, затрагивающих основные тенденции развития метода эллипсометрии неоднородных и анизотропных оптических систем, позволяет сделать ряд следующих выводов.
1. Появление новых типов нуль-эллипсометров и развитие методов анализа поляризационно-оптических свойств поверхности оптических элементов связано с решением проблемы технической реализации высокоточных автоматизированных систем технологического контроля физико-технических характеристик градиентных оптических элементов. При этом развитие аппаратурного обеспечения эллипсометрического метода направлено на повышение точности измерения поляризационных характеристик рабочего светового пучка в широком спектральном диапазоне оптического излучения.
2. Существуют критерии качества оценки используемых схем эллипсометрической аппаратуры построенной, по методам компенсационной и модуляционной эллипсометрии. Показано, что в зависимости от использумой азимутальной или фазовой модуляции поляризованного излучения анализ эллипсометрических измерений- должен проводится с учетом метрологических особенностей используемой эллипсометрической аппаратуры.
3‘. Возможно применение двухканальной< (балансной) схемы эллипсометрических измерений, в которой в одном канале используется -азимутальная- модуляция поляризованного излучения (метод вращающего анализатора) и измерению подлежит азимут поляризации отраженного от объекта, а во втором канале применяется фазовая- модуляция поляризованного излучения и измерению подлежит разность фаз между взаимно ортогональными составляющими эллиптически поляризованного излучения. Такое разделение измерительных каналов позволяет сохранить все преимущества нулевой (компенсационной) и фотометрической схемы эллипсометрических измерений.
4. Для эллипсометрических измерений элементов нормированной матрицы отражения поляризованного излучения в нулевых схемах измерения