Я Шопа, Н Фтомин - Вимірювання оптичної активності кристалів за наявності дихроїзму та ефектів багатократного відбивання світла - страница 3

Страницы:
1  2  3  4 

cos Г

ми (15)—(16), представлена на рис. 7, о. На рис. 7, б зображено залежність ще

cos 2w

Рис. 7. Температурна залежність cos Г (а) та cos 2ір (б) для кристала SiO2. Позначення експериментальних точок: о — розраховані величини cos Г (о) та cos 2ір (б), суцільна крива — результат апроксимації

внесок у виникнення характерних осциляцій у відповідних залежностях величин, що вимірюються безпосередньо під час експерименту.

Розглянемо детальніше співвідношення (13)—(14) для випадку, коли ефектами

E

ною, а функції, які міститимуть цей параметр, можна розкласти в ряд, обмежив-

eE = 1 + E

добутками типу E^. Як наслідок, відповідні рівняння (13), (14) дещо спрощува-

E

дх/дв

E

sin 2w sin Г

tg2£ - дх/дв

1 2г 2e-°

cos 2w cos Г

E -2гіє-ол sin2w sin^ E, (17)

яка, очевидно, співпадатиме з параметром ЛД, якщо ефектами ВВС знехтува-г —0

відхилення між результатами, отриманими згідно зі співвідношенням (17) та з використанням робочих формул [9], буде незначним, тому при врахуванні ефе­ктів ВВС матимемо справу вже з ефективним ЛД (E), а саме: на температурну залежність параметра ЛД накладатимуться осциляції, пов'язані з ВВС, що й до­водить співвідношення (17). Власне, температурні залежності саме ефективного дихроїзму показано на рис. 1, а також у [9].

Розглянемо результати досліджень ЛД активованих хромом кристалів CGG для двох орієнтацій зразка в поляризаційній системі [9]. Хоча насправді корект­ніше було б говорити про ефективний дихроїзм, адже реально матимемо темпе­ратурні залежності величини E згідно (17). Параметр ЛД можна з достатньою точністю визначити як середнє значення ефективного дихроїзму — E = (E) = 0,13. Крім того, для довжини хвилі He-Ne лазера, використовуючи такі величини ко­ефіцієнтів відбивання г0 та поглинання а: 2г2, — 0,17 [18], e-ad0,59 [21], можна оцінити величину параметра в — 0,2 в — 0,1 для двох можливих орієнтацій зраз­°відбивання та параметр ЛД не зазнаватимуть суттєвих змін, матимемо задачу, аналогічну як для кристалів кварцу.

Користуючись чисельним методом розв'язку нелінійних рівнянь, матимемо залежність величини cos 2<f від температури, зображену на рис. 8. Варто зазна­чити, що параметр в для двох позицій зразка в системі PSA є різним, тобто є пев­на анізотропія величини емпіричного коефіцієнта, що зумовлена геометричною недосконалістю досліджуваного зразка. Крім того, простежується фазовий зсув у залежностях величин cos 2^ (див. рис. 8), який можна пояснити з одного боку тим, що після розвертання зразка деякі величини у співвідношеннях (13)-(14) змінюють свій знак на протилежний, а з іншого — тим, що величину у розрахо­вують з точністю до фазового множника. Натомість відхилення величини cosT, розрахованої згідно з системою рівнянь (13)—(14), від представленої у [9] є незна­чним, тому використання останньої не надто впливатиме на точність визначення OA кристалів CGG: Cr3+.

1,0 0,5

 

А А

/      \    \ б

•    \ \       і І

 

/ °

/ •

• / • /

(N

 

/   І  \ \     і о!

\ \

 

Ті 8

 

\ і       \ \    і j

 

/ /

 

•'і

 

 

/ /

-0,5 "1,0

- а-'

Н а/

ё, \

/ / °

 

20

30 40

T °С

5

60

Рис. 8. Температурна залежність розрахованої величини cos 2ір для кристалів CGG: Cr3+. ^^^^^^^^сттальні точки ◦ • відповідають двом орієнтаціям кристала в поляри­заційній схемі; суцільні криві     --) — результат апроксимації

Величини параметра в, отримані для активованих кристалів CGG, є меншими порівняно з кристалами кварцу, для яких розрахунки проводили за умови в — 1-Цей параметр можна пов'язати з оптичною якістю зразка, чи просто мірою пло-скопаралельності [12-14], а кристали SiO2 в цьому випадку можуть слугувати еталоном. Однак і систематичні похибки поляриметричного експерименту для зразка CGG: Сг3+ виявилися великими [8] (параметр в малий) порівняно з кри­сталами SiO2 [28]. Тому матимемо певний взаємозв'язок між величиною парази­тних похибок поляриметра та емпіричним параметром, що відповідає за оптичну якість зразка.

У результаті наших досліджень адаптовано методику високоточної поляри­метрії для одночасного вимірювання OA, ЛДЗ, ЛД та ЦД.

Отримано температурні залежності компоненти тензора гірації дц активо­ваних іонами хрому та марганцю кристалів Са-галогерманатів та розраховано величини систематичних похибок апаратури.

Розраховано функцію оптичного пропускання системи PSA за наявності ефектів багатократного відбивання світла. Коректність одержаних співвідношеньперевірили на тестових зразках кварцу та дихроїчних кристалах CGG, пояснено результати вимірювання HAUP-мап та лінійного дихроїзму за таких умов експе­рименту.

1. Kobayashi J. A new optical method and apparatus "HAUP" for measuring simu­ltaneously optical activity and birefringence of crystals. I. Principles and construc­tion / J. Kobayashi, Y. Uesu // J. Appl. Cryst. - 1983. - Vol. 16. - P. 204-211.

2. Аззам P. Эллипсометрия и поляризованный свет / Р. Аззам, Н. Башара -М. : Мир, 1981.

3. Moxon J. R. L. The simultaneous measurement of optical activity and circular dichroism in birefringent linearly dichroic crystal sections: I. Introduction and description of the method / J. R. L. Moxon, A. R. Renshaw //J. Phys. : Condens. Matter. - 1990. - Vol. 2. - P. 6807-6836.

4. Moxon J. R. L. The simultaneous measurement of optical activity and circular dichroism in birefringent linearly dichroic crystal sections: II. Description of apparatus and results for quartz, nikel sulphate hexahydrate and benzil / J. R. L. Moxon, A. R. Renshaw, I. J. Tebbutt //J. Phys. D : Appl. Phys. - 1991. -Vol. 24. - P. 1187-1192.

5. Asahi T. Measurement of circular dichroism of ferroelectric fresnoite Ba2Si2TiO8 / T. Asahi, T. Osaka, S. Abrahams et al. // Proceedings SPIE. - 2003. -Vol. 5218. - P. 223-231.

6. Kobayashi J. Optical properties of superconducting Bi2Sr2CaCu2O8 / J. Kobayashi, T. Asahi, M. Sakurai et al. // Phys. Rew. B. - 1996. - Vol. 53, JY« 17. - P. 11784-11795.

7. Шопа Я.І. Вимірювання оптичної активності в кристалах групи KDP мето­дами високоточної поляриметрії / ЯЛ. Шопа // Журн. фіз. досл. - 2001. -Т. 5, № 1. - С. 70-74.

8. Шопа Я. І. Оптична активність активованих хромом кристалів Ca3Ga2Ge-4Oi4 / ЯЛ. Шопа, Н.Є. Фтомин // Журн. фіз. досл. - 2010. - Т. 14, №4 - С. 4001-1-4001-6.

9. Shopa Y. Polarimetric stadies of linear dichroism in Cr-doped gallogermanate crystals / Y. Shopa, N.Ftomyn // Ukr. J. Phys. Opt. - 2006. - Vol. 7, № 4. -P. 183-188.

10. Шопа Я. І. Оптична анізотропія в кристалах групи галогерманатів / Я .1. Шо­па, А.Е. Носенко, М. О. Кравчук та ін. // Укр. фіз. журн. - 1998. - Т. 43, № 8. - С. 1002-1004.

11. Hernandez-Rodriguez С. Optical anisotropy of quartz in the presence of temperature-dependent multiple reflections using a high-accuracy universal polarimeter / C. Hernandez-Rodriguez, P. Gomez-Garrido //J. Phys. D : Appl. Phys. - 2000. - Vol. 33. - P. 2985-2994.

12. Кушнір О. С. Прояви оптичної анізотропії кристалів у багатопроменевій ін­терференції Фабрі-Перо / О. С. Кушнір // Журн. фіз. досл. - 2002. - Т. 6, № 3. - С. 354-361.

13. Kushnir О. S. Effect of multiple reflactions of light on the optical characteristics of crystals / O. S. Kushnir //J. Opt. A : Pure Appl. Opt. - 2003. - Vol. 5. -P. 478-488.

14. Kushnir 0. S. Multiple reflactions in crystals: natural and faraday optical activity / O. S. Kuushnir // Ukr. J. Phys. Opt. - 2004. - Vol. 5, № 3. - P. 87-95.

15. Folcia C. L. Study of the systematic errors in HAUP measurements / C. L. Folcia, J. Ortega, J. Etxebarria // J. Phys. D : Appl. Phys. - 1999. - Vol. 32. - P. 2266­2277.

16. Mill В. V. Enantiomorphism of the Ca3Ga2Ge4O14 compound and comparsion of the Ca3Ga2Ge4O14 and Sr3Ga2Ge4O14 structures / В. V. Mill, A. A. Klimenkova,

B. A. Maximov et al. // Crystallography Reports. - 2005. - Vol. 50, № 5. -P. 785-794.

17. Каминский А. А. Физика и спектроскопия лазерных кристаллов / А. А. Ка­минский, Л. К. Аминов, В.Л.Ермолаева - М. : Наука, 1986. - С. 197-224.

18. Калдыбаев К. А. Гиротропия оноосных поглощающих кристаллов / К. А. Калдыбаев, А. Ф. Константинова, 3. Б. Перекалина - М.: ISPIN, 2000. -

C. 222-255.

19. Носенко А. Е. О валентном состоянии примесных ионов марганца в кристал­лах Ca3Ga2Ge4O14 : Mn / А. Е. Носенко, Р. Е. Лещук, Б. В. Падляк // Журн. прикл. спектр. - 1993. - Т. 59, № 1-2. - С. 147-151.

20. Konstantinova A. F. Anisotropic optical properties of crystals with the Ca-gallo-germanate structure / A. F. Konstantinova, K. A. Kaldybayev, Z.B. Perekalina et al. // Crystallography Reports. - 2002. - Vol. 47, № 3. - P. 527-530.

21. Shopa Y. Linear dichroism spectra of doped calcium gallogermanate crystals / Y. Shopa, N. Ftomyn // Acta Physica Polonica A. - 2010. - Vol. 117, № 1. -P. 114-116.

Страницы:
1  2  3  4 


Похожие статьи

Я Шопа, Н Фтомин - Вимірювання оптичної активності кристалів за наявності дихроїзму та ефектів багатократного відбивання світла