Ellipsometric Diagnostics of a Transient Surface Layer in Optical Glass
| Autor: | Makarenko, O. V., Poperenko, L. V., Zavalistyi, O. I., Yampolskiy, A. L. |
|---|---|
| Jazyk: | angličtina |
| Rok vydání: | 2019 |
| Předmět: | |
| Zdroj: | Ukrainian Journal of Physics; Vol. 64 No. 5 (2019); 442 Український фізичний журнал; Том 64 № 5 (2019); 442 |
| ISSN: | 2071-0194 2071-0186 |
| DOI: | 10.15407/ujpe64.5 |
| Popis: | Optical properties of a transient layer with a broken structure that arises at the surface of optical glass at its treatment have been considered. Rather often, the surface of optical elements is considered to be perfect, although the actual inhomogeneous surface structure can have a significant effect for precision physical experiments or novel technological problems. Furthermore, the simulation of the surface layer structure and the corresponding optical characteristics, as well as the study of a possibility to determine those parameters from the results of optical researches, is also of theoretical interest, which is demonstrated in this work. Ellipsometric measurements of optical glass specimens with a broken surface layer are carried out. When modeling the angular dependences of the ellipsometric parameters tan ф and cos б, the near-surface specimen region is considered as a stack of 500 thin layers, and the matrix method of light reflection in this structure with regard for the interference phenomenon is used in calculations. Five models are tested for the optical profile of a nonuniform layer, whose parameters are fitted to achieve the minimum of the target function describing the discrepancy between the calculated and measured data. It is found that the theoretical models describe the optical properties of the specimens more accurately, if they make allowance for the inhomogeneous surface layer. Nevertheless, the solution of the inverse ellipsometric problem turns out ambiguous, so that additional measurements are required for the final choice of a model that would be adequate to the actual morphological structure of the broken layer to be made. However, the key advantage of the applied method consists in that it allows a direct registration of the optical response of the system. Розглянуто оптичнi властивостi перехiдного порушеного шару на поверхнi оптичного скла. Найчастiше поверхнi оптичних елементiв вважають iдеальними, хоча для точних фiзичних експериментiв чи новiтнiх технологiчних задач реальна неоднорiдна структура поверхнi може мати суттєвий вплив. До того ж, моделювання будови поверхневого шару, його оптичних характеристик i дослiдження питання про можливiсть їх знаходження за результатами оптичних дослiджень становлять i теоретичний iнтерес, що й з’ясовувано у данiй роботi. Було проведено елiпсометричнi вимiрювання зразкiв оптичного скла, що мiстять порушений шар. Для моделювання кутових залежностей елiпсометричних параметрiв tan(ф) i cos(Δ) приповерхневу область зразка представляли як послiдовнiсть 500 тонких шарiв i застосовували матричний метод розрахунку вiдбивання свiтла такою структурою iз врахуванням явища iнтерференцiї. Було взято 5 моделей оптичного профiлю неоднорiдного шару, параметри яких оптимiзували до досягнення мiнiмального значення цiльової функцiї вiдхилення мiж розрахованими та вимiряними даними. Встановлено, що теоретичнi моделi з врахуванням неоднорiдного шару точнiше описують оптичнi властивостi зразкiв, але все ж розв’язок оберненої задачi елiпсометрiї не є однозначним. I хоча для остаточного вибору моделi, адекватної реальнiй морфологiчнiй будовi порушеного шару, необхiднi додатковi вимiрювання, ключова перевага використаного методу полягає в тому, що вiн безпосередньо забезпечує реєстрацiю саме оптичного вiдгуку системи. |
| Databáze: | OpenAIRE |
| Externí odkaz: |
|