Исследование физико-технических характеристик неоднородных сред поляризационно-оптическими методами

• Автор: Секарин, Константин Геннадьевич
• Шифр специальности: 05.11.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2009
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 139 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
Введение
ГЛАВА I. ТЕХНОЛОГИЯ ФОРМИРОВАНИЯ И ОПТИЧЕСКИЙ

КОНТРОЛЬ ФИЗИКО-ТЕХНИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ НЕОДНОРОДНЫХ СРЕД С РАСПРЕДЕЛЕННЫМ ПОКАЗАТЕЛЕМ ПРЕЛОМЛЕНИЯ

1.1 Методы формирования неоднородных сред для градиентной, оптики на основе кварцоидов и ионообменной диффузии
1.2 Интерференционные методы измерения локальных значений показателя преломления и радиального распределения угловой пространственной частоты передачи изображения '
Выводы
ГЛАВА II. МЕТОДЫ ИЗМЕРЕНИЯ И МЕТРОЛОГИЧЕСКОЙ
АТТЕСТАЦИИ ЭЛЕМЕНТОВ ОПТОТЕХНИКИ
2.1 Методы компенсационной (нулевой) эллипсометрии
2.2 Методы переключения состояния поляризации светового пучка
2.3 Методы азимутальной и фазовой модуляции поляризованного
светового пучка

2.4 Методы метрологической аттестации эллипсометрических
измерений физико-технических параметров элементов оптотехники
2.5 Методы определения поляризационно-оптических параметров
неоднородной отражающей системы

Выводы
ГЛАВА III. ИССЛЕДОВАНИЕ ФИЗИКО-ТЕХНИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК НЕОДНОРОДНЫХ СРЕД ПОЛЯРИЗАЦИОННО-ОПТИЧЕСКИМИ МЕТОДАМИ
3.1 Методы определения оптических характеристик неоднородных
поверхностных слоев
3.2 Определение оптических постоянных неоднородных сред при
наличии неоднородного поверхностного слоя
3.3 Определение физико-технических характеристик элементов
градиентной оптики методом эллипсометрии
3.4 Поляриметрия неоднородных отражающих поверхностей Выводы
ГЛАВА IV. МЕТОДЫ ЭЛЛИПСОМЕТРИЧЕСКОГО КОНТРОЛЯ ОПТИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ ЭЛЕМЕНТОВ ОПТОТЕХНИКИ
4.1 Эллипсометрия оптических соединений элементов оптотехники
4.2 Кинетика физико-химических механизмов формирования ультра микропористой структуры поверхностного слоя в оптических соединениях
Выводы
Заключение
Литература
Приложение

Введение
К неоднородным средам может быть отнесен широкий класс различного рода объектов, неоднородность которых определяется неоднородностью физико-технических характеристик, проявляющих себя при взаимодействии со световым пучком. К ним можно отнести показатель преломления, различного рода геометрию поверхности или в общем случаи матрицы рассеяния объектов. Данная работа посвящена исследованию объектов с неоднородным распределением показателя преломления, таких как граданы и оптические соединения элементов оптотехники. Этот объем исследования в большей мере использует технику эллипсометрии и интерферометрии, использующих в своем приборном воплощении полностью поляризованную компоненту частично поляризованного излучения. Кроме того, в работе выполнены исследования образцов, отличающихся пространственной неоднородностью матриц рассеяния, проявляющейся в неоднородности отражений частично поляризованного излучения, при. экспериментальных исследованиях, использующих технику поляриметрии.
При решении научно-технических проблем, связанных с применением градиентных элементов и анализом метрологических возможностей технологического контроля их параметров, учитывающих влияние неоднородного поверхностного слоя, образующегося при технологической обработке детали; при определении распределения угловой пространственной частоты передачи изображения, по сечению оптического элемента (или оптического узла) и его хроматических аберраций, до сих пор является актуальной задачей исследование и усовершенствование поляризационно-оптических методов анализа физико-технических характеристик оптических элементов.
Важным моментом при создании и усовершенствовании оптикоэлектронных систем различного функционального назначения является оптическое соединение элементов оптотехники. Это связано с тем, что качество трансляции информации об объекте исследования, передаваемой системой, связано с напряженно-деформированным состоянием в оптических узлах, в

Выражения (2.4), (2.5) позволяет определить эллипсометрические
параметры объекта (Д, VP) из набора одной совокупности значений азимутальных углов оптических элементов эллипсометра (Р А, С) при условии, что параметры компенсатора (tg'Fc, 8С) известны. В том случае, когда параметры компенсатора неизвестны, то для определения эллипсометрических параметров объекта нужно использовать результаты многозонных эллипсометрических измерений азимутов (Р,А, С) оптических элементов прибора.
Для схемы PCSA из соотношений (2.4) можно получить следующие формулы для расчета поляризационных параметров компенсатора (tg'Fc, 8С) и объекта исследования (tg'Fs, Д s) [18]:
tgYc = J-tg(C-P,)-tg(C-P2), (2.6)
, [tg(c-P2)- tg(C-Px )] sin(A2 + Ax)
coso=±
2tg'Fc-sin {A2-Ax)
=л/~ 1ёл2) > (2-8)
созД,=±('-1г)'51п(2С,’'~/,г), (2.9)
• эт(Р2 - Р,)
где Р1>2 и А'2 - значения азимутов поляризатора и анализатора в двух измерительных зонах.
Если в рассматриваемую схему эллипсометра ввести некую эталонную поверхность {Дэт.} (рис.2.2,б), например, пленку с известными оптическими параметрами на однородной подложке, то при фиксированных азимутах поляризатора Р = 45° и анализатора А = — 45° минимальная интенсивность на выходе эллипсометра достигается только при адекватности поляризационнооптических свойств исследуемого Д и эталонного образца {Дэт.}. При этом углы падения фэт. и фобр должны быть равны, а плоскости падения света на эталонный {Дэт.} и исследуемый Д образцы, а также азимуты поляризатора Р и анализатора А ортогональны (рис.2.2,б). По этому принципу построен эллипсометр сравнения, подробно описанный в работах [13, 14].