DOI: https://doi.org/10.20998/2079-0775.2020.1.04

ВІДБИТТЯ СВІТЛА ВІД ДИФРАКЦІЙНОЇ ҐРАТКИ З ТРИКУТНИМ ПРОФІЛЕМ

Natalia Domina, Mykola Morozov, Vadym Solodov, Larysa Khalanchuk

Анотація


розглянута дифракція світла у випадку скалярного наближення хвильової оптики для відбивної ґратки з трикутним профілем. У випадку дифузно відбиваючої одновимірної шорсткої поверхні, її рельєф у першому наближенні можливо подати, як випадковий набір відбивних ґраток з трикутним профілем з нормальним (гауссовим) законом розподілу амплітуди та просторового періоду. Отримано умову для амплітуди та періоду дифракційної ґратки, за якою відсутнє повторне відбиття, і отримано залежність оптичної різниці ходу від амплітуди та просторового періоду трикутного профілю ґратки. Досліджено інтенсивність відбитої хвилі у залежності від параметрів рельєфу ґратки. Проведено вимірювання відносної інтенсивності (коефіцієнту відбиття) при нормальному освітленні для еталонних зразків шорсткої поверхні. Відносна інтенсивність відбитої хвилі у випадку нормального освітлення та відбиття використовується при розробці оптичного безконтактного експрес-методу вимірювання шорсткості поверхні для діапазону 0.05…0.25 мкм. Запропоновано оптичну схему вимірювання шорсткості, у якій також використовують зразки поверхні з відомою шорсткістю. Розглянуто також залежність інтенсивності відбитої хвилі від кута дифракції. У цьому випадку необхідно застосовувати чисельні методи інтегрування. Таким чином, вимірювання відносної інтенсивності нормально відбитої хвилі у фокальній площині об’єктива дає змогу визначити шорсткість дифузновідбивної поверхні.У випадку нелінійної реєстрації голографічних дифракційних ґраток гармонічний профіль може бути суттєво деформовано та наближається до трикутного. Тому для дослідження відбивних голографічних дифракційних ґраток та визначення їх дифракційної ефективності використовують модель із трикутним профілем штриха


Ключові слова


відбивна дифракційна ґратка; трикутний профіль; дифракція Фраунгофера; дифракційна ефективність; шорсткість

Повний текст:

PDF

Посилання


Oleynik V.I., Shmarov V.N. Nekotoryie voprosyi otrazheniya lazernogo izlucheniya ot sherohovatyih metallicheskih poverhnostey. Sistemi obrobki informatsiyi. 2005, no. 3(43), pp. 152–160.

Makeev A.V. Ob opticheskih metodah kontrolya sherohovatosti poverhnosti. Interekspo Geo-Sibir. 2016, pp. 147–151.

Nazarov Yu.F., A.M. Shkilko, V.V. Tihonenko, Kompaneets I.V. Metodyi issledovaniya i kontrolya sherohovatosti poverhnosti metallov i splavov. FGPFIP PSE. 2007. Tom 5, no. 3–4, pp. 207–216.

Baryishnikov N.V., Gladyisheva Ya.V., Denisov D.G., …, Sudarikov I.N. Issledovanie interferentsionnyih metodov kontrolya formyi i kachestva vyisokotochnyih poverhnostey krupnogabaritnyih opticheskih detaley. Vestnik MGTU im. Baumana. Seriya: Priborostroenie. Moskva, 2012. pp. 4–16.

Nastas A.M., Iovu M.S. Issledovanie vliyaniya pokazatelya prelomleniya okruzhayuschey sredyi na difraktsionnuyu effektivnost otrazhayuschey i relefno-fazovoy difraktsionnyih reshetok. Zhurnal tehnicheskoy fiziki. 2015. Tom 85, vol. 3, pp. 146–147.

Nastas A.M., Iovu M.S. Issledovanie vliyaniya glubinyi relefa na difraktsionnuyu effektivnost otrazhayuschey i propuskayuschey relefno-fazovyih difraktsionnyih reshetok. Zhurnal tehnicheskoy fiziki. 2015. Tom 85, vol. 7, pp. 133–134.

Haritonov S.I., Kazanskiy N.L., Doskolovich L.L., Strelkov Yu.S. Modelirovanie otrazheniya elektromagnitnyih voln ot difraktsionnyih reshyotok. Kompyuternaya optika. 2016. Tom 40, vol. 2, pp. 194–202.

Vasileva V.V., Vinokurov D.A., Zolotarev V.V., …, Tarasov I.S. Difraktsionnyie reshetki s otrazheniem v vyisokom poryadke dlya moschnyihpoluprovodnikovyih lazerov. Fizika i tehnika poluprovodnikov. 2012. Tom 46, vol. 2, pp. 252 –257.

Braig C., Fritzsch L., Käsebier T., …, Tünnermann A. An EUV beamsplitter based on conical grazing incidence diffraction. Optics Express. 2012, vol. 20, іss. 2, pp. 1825–1838.

BogU., Huska K., Maerkle F., …, Mappes T. Design of plasmonic grating structures towards optimum signal discrimination for biosensing applications. Optics Express. 2012, no. 20(10), pp. 11357–11369.

Iqbal, T., Khalil, S., Ijaz, M. etal. Optimization of 1D Plasmonic Grating of Nanostructured Devices for the Investigation of Plasmonic Bandgap. Plasmonics. 2019, vol. 14, pp. 775– 783.

Mihaylovska K.V., Minko V.I., Indutniy I.Z., Shepelyaviy P.E. Vpliv periodichnogo relefu kremnievoyi pidkladki na polyarizatsiyu fotolyuminestsentsiyi nc-Si–SiOx nanostruktur. Optoelektronika i poluprovodnikovaya tehnika, 2017, vol. 52, pp. 100–107.

13 Xufeng Jinga, Chee Leong Tana, Chan Il Yeoa, Sung Jun Janga, Yong Tak Lee Transmittance design of internal reflection triangular-groove grating at large dimension domain. Opticsand Lasers in Engineering. 2013, vol. 51, iss. 4, pp. 402–409.

DomIna N.A., Morozov M.V. VIdbivayuchI difraktsIynI gratki z garmonIchnim relEfom. PratsI TDATU. MelItopol, 2015. Tom 4, vol. 15, pp. 111–114.

DomIna N.A., Morozov M.V. DifraktsIya svItla pri vIdbittI vId garmonIchnoYi Gratki. PratsI TDATU. MelItopol, 2017. Tom 2, vol. 17, pp. 127–131.


Пристатейна бібліографія ГОСТ


  1. Олейник В.И., Шмаров В.Н. Некоторые вопросы отражения лазерного излучения от шероховатых металлических поверхностей. Системи обробки інформації. 2005.  № 3(43).   С. 152–160.
  2. Макеев А.В. Об оптических методах контроля шероховатости поверхности. Интерэкспо Гео-Сибирь. 2016. С. 147–151.
  3. Назаров Ю.Ф., А.М. Шкилько,  В.В. Тихоненко, Компанеец И.В. Методы исследования и контроля шероховатости поверхности металлов и сплавов. ФГПФИП PSE. 2007, т. 5. №  3–4. C. 207–216.
  4. Барышников Н.В., Гладышева Я.В., Денисов Д.Г., …, Судариков И.Н. Исследование интерференционных методов контроля формы и качества высокоточных поверхностей крупногабаритных оптических деталей. Вестник МГТУ им. Баумана. Серия: Приборостроение. Москва, 2012. С. 4–16.
  5. 5.     Настас А.М., Иову М.С. Исследование влияния показателя преломления окружающей среды на дифракционную эффективность отражающей и рельефно-фазовой дифракционных решеток. Журнал технической физики. 2015. Том 85, вып. 3. С. 146–147.
  6. Настас А.М., Иову М.С. Исследование влияния глубины рельефа на дифракционную эффективность отражающей и пропускающей рельефно-фазовых дифракционных решеток Журнал технической физики. 2015. Том 85, вып. 7. С. 133–134.
  7. Харитонов С.И., Казанский Н.Л., Досколович Л.Л., Стрелков Ю.С. Моделирование отражения электромагнитных волн от дифракционных решёток. Компьютерная оптика. 2016. Т. 40, Вып. 2. С. 194–202.
  8. 8.     Васильева В.В., Винокуров Д.А., Золотарев В.В., …, Тарасов И.С. Дифракционные решетки с отражением в высоком порядке для мощныхполупроводниковых лазеров. Физика и техника полупроводников. 2012. Том 46, вып. 2. С. 252 –257.
  9. 9.     Braig C., Fritzsch L., Käsebier T., …, Tünnermann A. An EUV beamsplitter based on conical grazing incidence diffraction. Optics Express. 2012. Vol. 20, іss. 2, pp. 1825-1838.
  10. BogU., Huska K., Maerkle F., …,  Mappes T. Design of plasmonic grating structures towards optimum signal discrimination for biosensing applications. Optics Express. 2012. 20(10). P. 11357–11369.
  11. Iqbal, T., Khalil, S., Ijaz, M. etal. Optimization of 1D Plasmonic Grating of Nanostructured Devices for the Investigation of Plasmonic Bandgap. Plasmonics. 2019. Vol. 14, pp. 775– 783.
  12. Михайловська К.В.,  Минько В.І., Індутний І.З., Шепелявий П.Є. Вплив періодичного рельєфу кремнієвої підкладки на поляризацію фотолюмінесценції nc-Si–SiOx наноструктур. Оптоэлектроника и полупроводниковаятехника, 2017, вып. 52. С. 100–107.
  13. Xufeng Jinga, Chee Leong Tana, Chan Il Yeoa, Sung Jun Janga, Yong Tak Lee Transmittance design of internal reflection triangular-groove grating at large dimension domain. Opticsand Lasers in Engineering. 2013. Vol. 51, Iss. 4, pp. 402–409.
  14. Дьоміна Н.А., Морозов М.В. Відбиваючі дифракційні гратки з гармонічним рельєфом. Праці ТДАТУ.  Мелітополь, 2015.  Том  4.  Вип. 15. С. 111–114.
  15. Дьоміна Н.А., Морозов М.В. Дифракція світла при відбитті від гармонічної ґратки. Праці ТДАТУ. Мелітополь, 2017. Том 2. Вип. 17. С. 127–131.




ISSN 2079-0775. Вісник Національного Технічного Університету «ХПІ».