SU749188A1

SU749188A1 - Способ измерени оптической фазовой анизотропии и устройство дл осуществлени способа

Info

Publication number: SU749188A1
Application number: SU782562422A
Authority: SU
Inventors: В.М. Ясинский
Original assignee: Ордена Трудового Красного Знамени Институт Физики Ан Белсср
Priority date: 1978-01-03
Filing date: 1978-01-03
Publication date: 1982-03-30

Description

, ,Наибрлее близким техническим решением вл етс способ измерени оптической фазовой анизотропии, заключающийс в облучении объекта монохроматическим пол ризованным светом и измерении параметров прошедшего через объект излучени , а также устройство дл осуш:ествлени этого способа, содержаш;ее источник излучени , пол ризаторы, фотоприемник и регистрирующее устройство.

Однако данному способу и устройству присущи такие недостатки; как сложность процесса измерени фазовой анизотропии при недостаточно высокой чувствительности .

Цель изобретени - упроихенйе процесса измерени фазовой, анизотропии при

повышенной чувствительности.

Это достигаетс благодар тому, что монохроматическое оптическое излучение двух длин воЛн с частотами vi, V2 и, соэтветственно , ортогональными пол ризаци мй , раздел ют на два пучка без изменени

пол ризации и направл ют, по двум маналам , в одном из которых з становлеи исследуемый объект, оптическое излучение :на выходе каждого канала преоб}5азуют в электрические сигналы и определ ют разность фаз между двум электрическими -сигналами разностной частоты Av vj--vg,

выдел емыми на выходе каждого канала. При этом дл измерени линейной фазовой ан:изотропии монохроматическое оптиЧёское из лучение двух длин волн пол ризуют линейио взаимно ортогонально, а дл измерени круговойфазовой анизотропии - пол ризуют циркул рно взаимно ортогонально . Устройство дл осуществлени способа измерени линейной фазовой оптической анизотропии содержит двухчастотный лазер с линейными ортогональными пол ризаци ми волн, пластинкуШ, расположенную на оптической, оси так, что ее ось совпадает с плоскостью одной из линейных ортогональных пол риз1аций, полупрозрачное делительное, зеркало, фотоприемник в дополнительном канале и, установленный перед ним один из пол ризаторов , а также электронный фазометр в качестве регистрирующего устройства. Дл измерени круговой фазовой пол риаации устройство содержит пластинку Я-/4, повернутую на 45° относительно плоскостей линейных ортотональных пол ризаций вокруг оптической оси.

На чертеже представлена схема устройства дл . осуществлени способа.

Устройство состоит из лазера 1, пластинки А,/4 2, делител 3 луча на два канала , объекта 4, помещаемого на пути луча в одном из каналов, пол ризаторов 5, фотоприемников 6, регистрирующего устройства (электронный фазометр) 7, offlTPlfCKH св занных между собой.

При измерении линейной фазовой анизотропии излучение лазера 1, содержащее две монохроматические волны с разными частотами vi, vj и соответственно линейными ортогональными пол ризаци ми, прошедшее через пластинку Я./4 2, ориентированную так, что ее оси совпадают с направлени ми ортогональных линейных пол ризаций, раздел ют с помощью делител 3 без изменени пол ризации на два пучка, один из которых направл ют на исследуемый объект 4, затем с помощью пол ризаторов 5, ориентированных так, чтобы они пропускали одинаковые по величине компоненты ортогональных волн и фотоприемпиков б, выдел ют электрический сигнал разностной частоты Av vi -Va в опорном к измерительном каналах и измер ют разкость ф|аз между ними с помощью электрон0 пого фазометра 7. Измеренна разность фаз несет информацию о фазовой анизотропии объекта 4. При и змерении круговой фазовой анизотропии пластинку Л/4 2 -разворачивают на 45° по отношению к направ5 лени м линейных ортогональных пол ризаций вокруг .ческ.ой . оси дл получени ортогональных круговых пол ризаций. Паличие каналов опорного и измерительного позвол ет легко осуществл ть калибровку устройства путем измерени разности, фаз без исследуемого объекта .

Фаза сигнала разностной частоты содержит два члена

21Г/ ,, .

Ф , (lio-i e) + -f. Av пе,

первый из которых равен искомой фазовой анизотропии, а второй возникает из-з.а разности частот Av и вносит систематическую ошибку. Эта ошибка может быть весьма

VН.

где Are MO-«е.

м-алои, если -.- - . Av Д

так как v это оптичес к(а частота - , а AV можно выбрать- Ю Гц.

п

С другой стороны, когда Д

AV

станов тс сравнимы, ее. можно легко исключить путем коммутации знака разностной частоты. V

Осуществл ют экспериментальную проверку способа. В качестве источника излучени используетс изотропный лазер в продольном магнитном поле с длиной волны А, 1,15(.1. Зеемановское расщепление частот круговых ортогонально пол ризованных компонент составл ет -600 кГц.

На пути луча помещае;тс пд1астинка А,/4 дл получени линейных ортогональных пол ризаггий..В качестве объекта измерени используетс пластинка из кристаллического кварца, вырезанна параллельно

оптической оси. Сигналы с фотоприемников после усилени подаютс на двухлучевой осциллограф. При наклонах пластинки наблюдаетс фазовый сдвиг одного сигнала разностной частоты относительно другого . Сигналы также подаютс соответственно на X и Y входы осциллографа и наблюдаютс фазовые сдвиги по фигурам Лиссажу.

Таким образом, предварительна качественна проверка метода показывает его принципиальную работоспособность.

Оценки чувствительности данного способа дают значени минимально обнаружимого изменени фазы в некоторой конкретной ситуации 2 ilO- рад - 4 10 угл. с.

Таким образом, данный способ потенциально сочетает в себе достоинства внутрирезонаторното метода - высокую чувствительность --- 2-10 рад 4 10 угл. с с достоинствами эллипсометрического: возможностью работы с объектами различной физической природы в разных агрегатных состо ни х. Кроме того, он достаточно прост и свободен от недостатков, присущих обоим методам. На его основе возможно создание достаточно простых, высокочувствительных приборов дл измеренп фазовой .анизотропии, которые найдут широкое применение в тех област х науки и техники, где в насто щее врем примен ютс эллипсометры.

Claims

1. Способ измерени оптической фазовой анизотропии, заключающийс в облучении объекта монохроматическим пол ризованным светом и измерении параметров прощедшего через объект излучени , отличающийс тем, что, с целью упрощени процесса измерени при повыщенной чувствительности, монохроматическое оптическое излучение двух длин волн с частотами Vi и V2 и.соответственно, ортогональными пол ризаци ми, раздел ют на два пучка без изменени пол ризации и направл ют по двум каналам, в одном из которых установлен исследуемый объект, оптическое излучение на выходе каждого канала .преобразуют в электрические сигналы и определ ют разность фаз между двум электрическими сигналами разностной частоты AV vi - V2, выдел емыми на выходе каждого канала.

2. Способ по п. 1, отлич1ающийс тем, что, с целью измерени линейной фазовой анизотропии, монохроматическое излучение двух длин волн пол ризуют линейно взаимно ортогонально.

3.Способ по п. 1, отличающийс тем, что, с целью измерени круговой фазовой анизотропии, монохроматическое излучение двух длин волн пол ризуют циркул рно взаимно ортогонально.

4.Устройство дл реализации способа по п. 1 и 2, содержащее источник излучени , пол ризаторы, фотоприемник и регистрирующее устройство, отличающеес тем, что оно содержит двух)частотный лазер с линейными ортогональными пол ризаци ми

волн, пластинку К/4, расположенную ра оптической оси так, что ее ось совпадает с плоскостью одной из линейных ортогональных пол ризаций, полупрозрачное делительное зеркало, фотоприемник в дополнительном канале и установленный перед ним один, из пол ризаторов, а также электронный фазометр в качестве регистрирующего устройства.

5.Устройство по пп. 1 и 3, отличающ ё е с тем, что оно содержит пластинку

KI4, повернутую на 45° относительно плоскостей линейных ортогональных пол ризаций вокруг оптической оси.