КОМБІНОВАНА ЕЛІПСОМЕТРИЧНА МЕТОДИКА ПОВНОЇ ОПТИЧНОЇ ХАРАКТЕРИЗАЦІЇ КРИСТАЛІВ. I. ВИЗНАЧЕННЯ ОРІЄНТАЦІЇ ОПТИЧНОЇ ІНДИКАТРИСИ

Viktor Belyukh, B. Pavlyk

Анотація


Комбінована еліпсометрична методика повної оптичної характеризації кристалів складається з декількох етапів. У першій частині праці докладно описаний еліпсометричний метод визначення орієнтації оптичної індикатриси у кристалах. Знання орієнтації оптичної індикатриси потрібне для виконання необхідних еліпсометричних вимірювань у головних перерізах індикатриси з метою визначення головних показників заломлення кристала. Експериментальною основою методу стали ретельні еліпсометричні вимірювання залежності ефективного показника заломлення від кута повороту кристала навколо нормалі до досліджуваної поверхні, neff = f(α). Зауважимо, що neff – це дійсна частина комплексного показника заломлення кристала, Neff = neff - i∙keff, розрахованого за моделлю “оптично ізотропне однорідне середовище – оптично ізотропна однорідна підкладка”. Очевидно, що за допомогою такої моделі не можна визначити точні значення головних показників заломлення оптично анізотропної структури (кристала). Тому назва “ефективний показник заломлення” є умовною і підкреслює допоміжний характер величини neff. Вимірювання залежності neff = f(α) були виконані на кристалах вольфрамату кадмію (CdWO4) і ніобату літію (LiNbO3). Зокрема, було з’ясовано, що залежність neff = f(α), виміряна на площині (010) кристала CdWO4  в діапазоні α = 0÷360°, має яскраво виражені мінімуми і максимуми. Експериментально доведено, що такий характер залежності neff = f(α) є загальним для оптично анізотропних кристалів і її екстремуми визначають орієнтацію оптичної індикатриси. Це стає цілком очевидним, якщо результати вимірювань залежності neff = f(α) представити у вигляді аналогу еліптичного перерізу оптичної індикатриси. Саме така форма представлення залежності neff = f(α) і дає змогу чітко зрозуміти сутність цього методу. Особливо важливим є те, що для практичної реалізації методу знання кристалографічної орієнтації досліджуваних зразків є зовсім необов’язковим. Запропонований метод застосовний для кристалів будь-якої кристалографічної сингонії. Цей метод визначення орієнтації оптичної індикатриси став основою пропонованої еліпсометричної методики повної оптичної характеризації кристалів та її першим етапом.

Ключові слова: еліпсометрія, оптична індикатриса, головні показники заломлення, одновісні і двовісні кристали.


Повний текст:

PDF (English)

Посилання


De Smet D. J. Ellipsometry of anisotropic surfaces // Journal of the Optical Society of America. – 1973. – Vol. 63, No.8. – P.958-964. https://doi.org/10.1364/JOSA.63.000958

De Smet D. J. Ellipsometry of a biaxial surface // Journal of the Optical Society of America. – 1975. – Vol. 65, No. 5. – P. 542-547. https://doi.org/10.1364/JOSA.65.000542

Azzam R. M. A., Bashara N. M. Application of generalized ellipsometry to anisotropic crystals // Journal of the Optical Society of America. – 1974. – Vol. 64, No. 2. – P. 128-133. https://doi.org/10.1364/JOSA.64.000128

Azzam R. M. A., Bashara N. M. Determination of the optic axis and optical properties of absorbing uniaxial crystals by reflection perpendicular-incidence ellipsometry on wedge samples // Applied Optics. – 1980. – Vol. 19, No. 18. – P. 3092-3095. https://doi.org/10.1364/AO.19.003092

Lekner J. Ellipsometry of anisotropic media // Journal of the Optical Society of America A. – 1993. – Vol.10, №7. – P.1579-1581. https://doi.org/10.1364/JOSAA.10.001579

Lekner J. Reflection ellipsometry of uniaxial crystals // Journal of the Optical Society of America A. – 1997. – Vol. 14, No. 6. – P. 1359-1362. https://doi.org/10.1364/JOSAA.14.001359

Graves R. H. W. Determination of the optical constants of anisotropic crystals // Journal of the Optical Society of America. – 1969. – Vol. 59, No. 9. – P. 1225-1228. https://doi.org/10.1364/JOSA.59.001225

Sirotin Yu. I., Shaskolskaya M. P. Fundamentals of crystal physics. – Moscow: Nauka (Publishing House), 1979. – 640 p. [In Russian]

Shaskolskaya M. P. Crystallography. – Moscow: Vysshaya Shkola (Publishing House), 1984. – 376 p. [In Russian]

Born M., Wolf E. Principles of Optics. – Cambridge University Press, Cambridge, United Kingdom. - 2019. - 992 p.

Chychagov A. P., Ilyukhin V. V., Belov N. V. Crystal structure of cadmium tungstate CdWO4 // Dokl. Akad. Nauk (SSSR). – 1966. – Vol. 166, No. 1. – P. 87-89 (English transl.: Sov. Phys. Dokl. – 1966. – Vol. 11. – P. 11-13). http://mi.mathnet.ru/rus/dan/v166/i1/p87

Azzam R. M. A., Bashara N. M. Ellipsometry and Polarized Light. – North-Holland Publishing Co., Amsterdam. – 1977. – 545 p.

Prokhorov A. M., Kuzminov Yu. S. Physics and Chemistry of Crystalline Lithium Niobate. – The Adam Hilger Series on Optics and Optoelectronics, Bristol and New York. – 1990. – 337 p.

Kuzminov Yu. S. Electro-optical and nonlinear-optical crystal of lithium niobate. – Moscow: Nauka (Publishing House), 1987. – 264 p. [In Russian]




DOI: http://dx.doi.org/10.30970/eli.15.11

Посилання

  • Поки немає зовнішніх посилань.