КОМБІНОВАНА ЕЛІПСОМЕТРИЧНА МЕТОДИКА ПОВНОЇ ОПТИЧНОЇ ХАРАКТЕРИЗАЦІЇ КРИСТАЛІВ. IІ. ВИЗНАЧЕННЯ ОПТИЧНИХ КОНСТАНТ КРИСТАЛА

Viktor Belyukh, Bohdan Pavlyk

Анотація


У цій частині праці описаний другий етап комбінованої еліпсометричної методики повної оптичної характеризації кристалів. Даний етап складається з таких частин: а) приготування якісних площин кристала, які відповідають головним перерізам оптичної індикатриси; б) виконання необхідної кількості еліпсометричних вимірювань на цих площинах; в) визначення головних показників заломлення кристала шляхом розв’язку відповідної системи рівнянь. Тестування другого етапу комбінованої еліпсометричної методики було виконане на кристалах ніобату літію (LiNbO3) і вольфрамату кадмію (CdWO4). Одержані результати вимірювань оптично одновісного кристала LiNbO3 цілком підтвердили коректність пропонованої методики та її придатність для повної оптичної характеризації кристалів. Зокрема, значення головних показників заломлення {no = 2.280(±0.003), ne = 2.202(±0.002)} і подвійного променезаломлення {Δn = – 0.0775(±0.0015)} кристала LiNbO3 добре узгоджуються зі значеннями no, ne, Δn, одержаними іншими дослідниками іншими методами. З точки зору ефективності застосування, пропонований метод є найбільш важливим для кристалів моноклінної і триклінної сингоній. Тому дослідження оптично двовісного кристала CdWO4 (моноклінна сингонія) були дуже важливими для аналізу точності визначення оптичних констант. Для загальності такого аналізу вимірювання були виконані у різних вимірювальних конфігураціях за декількох кутів падіння лазерного променя. Мета таких вимірювань: оцінити інтегральну точність визначення оптичних констант кристала. Зокрема, за результатами вимірювань у двох конфігураціях (кут падіння 45°) одержані такі значення головних показників заломлення кристала CdWO4 (легований з розплаву 0.375 мас.% PbO): ng = 2.249±0.002, nm = 2.185±0.002, np = 2.130±0.008. За значеннями ng, nm і np були визначені кут між оптичними осями і оптичний знак кристала. Експериментально доведено, що кристала CdWO4 є яскраво вираженим двовісним кристалом з кутом між оптичними осями близьким до 90°. Проаналізовані можливі шляхи покращення точності визначення оптичних констант кристалів.

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


Повний текст:

PDF (English)

Посилання


[1] Belyukh V., Pavlyk B. The combined ellipsometric method of complete optical characterization of crystals. I. Determination of the orientation of the optical indicatrix. // Electronics and information technologies. – 2021. – Issue 15. – P. 112-123. https://doi.org/10.30970/eli.15.11

[2] 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

[3] Belyukh V., Pashkowsky M. Combined ellipsometric technique of the optical characterization of crystals. Part I. // Visnyk of the Lviv University. Series Physics – 2010. – Issue 45. – P. 55-69. [In Ukrainian]

[4] 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.

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

[6] Blistanov A. A, Bondarenko V. S., Perelomova N. V., Strizhevskaya F. N., Tchkalova V. V., Shaskolskaya M. P. Acoustic Crystals: A Handbook (ed. M.P. Shaskolskaya). – Moscow: Nauka (Publishing House), 1982. – 632 p. [In Russian]

[7] Boyd G. D., Miller R. C., Nassau K., Bond W. L. and Savage A. LiNbO3: An efficient phase machable nonlinear optical material// Applied Physics Letters. – 1964. – Vol. 5, №11. – P. 234-236. https://doi.org/10.1063/1.1723604

[8] Midwinter J. E. Lithium Niobate: Effects of Composition on the Refractive Indices and Optical Second Harmonic Generation // Journal of Applied Physics. – 1968. – Vol. 39, №7. – P. 3033-3038. https://doi.org/10.1063/1.1656727

[9] Nelson D. F., Mikulyak R. M. Refractive indices of congruently melting lithium niobate // Journal of Applied Physics. – 1974. – Vol. 45, №8. – P. 3688-3689. https://doi.org/10.1063/1.1663839

[10] Shlarb U., Betzler K. Refractive indices of lithium niobate as a function of temperature, wavelength and composition: a generalized fit // Phys. Rev. B. – 1993. – Vol. 48, №21. – P. 15613-15620. https://doi.org/10.1103/PhysRevB.48.15613

[11] Shlarb U., Betzler K. Influence of the defect structure on the refractive indices of undoped and Mg-doped lithium niobate // Phys. Rev. B. – 1994. – Vol. 50, №2. – P. 751-757. https://doi.org/10.1103/PhysRevB.50.751

[12] Shlarb U., Betzler K. Refractive indices of lithium niobate as a function of wavelength and composition // Journal of Applied Physics. – 1993. – Vol. 73, №7. – P.3472-3476. https://doi.org/10.1063/1.352951

[13] 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

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




DOI: http://dx.doi.org/10.30970/eli.16.11

Посилання

  • Поки немає зовнішніх посилань.