Введение к работе
1. Актуальность темы диссертации
Диссертационная работа посвящена проблеме взаимодействия излучения с плотноупакованными дисперсными средами. Необходимость продолжения исследований в этом направлении обусловлена недостаточной разработанностью вопросов рассеяния излучения диэлектрическими пористыми слоями, в которых распределение пор характеризуется пространственной упорядоченностью. Тема диссертационной работы связана с решением актуальной в научном и прикладном плане задачи, связанной с изучением особенностей селективного рассеяния излучения системами частично коррелированных конечных диэлектрических цилиндров. Прикладная значимость обусловлена интенсивным использованием в прикладной оптике, а также в микроэлектронике нового прогрессивного материала - пористого сотового оксида алюминия (AI2O3), а также диэлектрических столбчатых структур, полученных на его основе. Научная ценность результатов состоит в том, что разработанный новый численный итерационный метод (метод V1EF-QCA), который успешно апробирован на структуре оксид тантала (ТагОз) - пористый АІ^Оз, может быть использован для анализа влияния оптико-геометрических параметров пористых сотовых структур на их спектральные характеристики.
2. Цель и задачи исследования
Целью диссертационной работы являегся исследование закономерностей и построение теоретической модели взаимодействия излучения с диэлектрическими пористыми сотовыми слоями, в которых неоднородности имеют цилиндрическую форму.
Для достижения поставленной цели решены следующие задачи:
разработан эффективный метод нахождения распределения напряженности электрического поля внутри конечного диэлектрического цилиндра, выявлены особенности и закономерности рассеяния им излучения;
построена теоретическая модель взаимодействия излучения с диэлек-грическими слоями частично упорядоченных цилиндрических неоднородно-ггей;
получены диэлектрические пористые слои А120з и проведен сравнительный анализ измерегагых.и рассчитанных спектральных зависимостей коэффициентов когерентного пропускания этих систем.
3. Объект и предмет исследования
Объектом исследований являются диэлектрические пористые сотовые тленки А1203, в которых неоднородности имеют форму цилиндров, пронизы-зающих пленку перпендикулярно ее поверхности. Предметом исследований яв-іяется селективное рассеяние излучения системами частично упорядоченных щэлектрических конечных цилиндров.
4. Методология и методы проведенного исследования
Для решения задачи по определению характеристик рассеяния диэлек-грических конечных цилиндров использовался метод объемного интегрального
уравнения (метод VIEF). Основу этого метода составляют интегральные урав нения Максвелла, описывающие поле в любой точке пространства через ди польное представлеіше среды. В этом случае каждая точка пространства с пока зателем преломления, не равным единице, излучает как диполь с амплитудны ми и фазовыми характеристиками, определяемыми локальными полем и пока зателем преломления.
Для нахождения распределения эффективного поля внутри каждого ди электрического цилиндра из рассматриваемого статистического ансамбля ; рамках теории многократного рассеяния волн (МРВ) использовалось квазикри сталлическое приближением (QCA).
На основе метода VIEF и приближения QCA теории МРВ разработан не вый численный итерационный метод (метод VIEF-QCA) для расчета коэффини ента когерентного пропускания диэлектрического пористого сотового слоя nps падении излучения перпендикулярно его поверхности. Особенностью разрабс тайного метода является многократное численное решение интегральных урав нений с целью постепенного приближения к искомому значению распределени поля внутри каждого диэлектрического цилиндра из статистического ансамбля.
5. Научная новизна и значимость полученных результатов
Научная новизна работы заключается в том, что в ее рамках впервые:
получены диэлектрические многослойные структуры, включающие не ристые пленки AI2O3 с управляемыми параметрами пористости, обеспечивак щие селективное рассеяние излучения видимого диапазона;
проведены экспериментальные исследования спектральных зависшие стей коэффициентов пропускания и отражения этих пленок в видимом и блия нем инфракрасном диапазонах;
модифицирован метод объемного интегрального уравнения для расчет характеристик рассеяния конечных диэлектрических цилиндров;
проведены теоретические исследования влияния оптических и геоме рических параметров конечных диэлектрических цилиндров на характеристик их светорассеяния;
проведено исследование взаимного влияния двух параллельных диэле] трических цилиндров на эффективность их рассеяния;
' - разработан численный итерационный метод расчета когерентного прі пускания диэлектрических слоев с пористыми неоднородностями ЦИЛИЩГОИЧі ской формы при нормальном падении излучения на слой (комплексный мете VIEF-QCA).
Метод VIEF-QCA легко применим для определения когерентного пропу кания слоев частично упорядоченных монодисперсных частиц произвольнь форм и внутренних структур.
6. Практическая значимость полученных результатов
Результаты диссертационной работы могут быть использованы при фо мировании спектральных характеристик селективных оптических элементов ] основе канальных и столбчатых диэлектрических сред, а также для корректно; учета собственного селективного рассеяния такими пористыми системами, и
пользуемыми как матрицы пониженной размерности, при исследовании аб-сорбциошшх, люминесцентных и нелинейных свойств внедренных в них материалов.
7. Основные положения диссертации, выносимые на защиту:
1) Фактор эффективности ослабления конечного диэлектрического ци
линдра при падении излучения вдоль его оси, рассчитанный методом объемно
го интегрального уравнения, достигает нулевого значения при определенных
соотнотаениях между диаметром, длиной цилиндра и длиной волны падающего
излучения;
2) Процессы когерентного переоблучения в пространственно-
упорядоченном слое конечных цилиндров могут быть адекватно учтены в рам
ках модели эффективного поля, допускающей количественный расчет с помо
щью разработанного нового численного итерациоішого метода;
3) Экспериментальные и теоретические исследования спектральных ха
рактеристик пористых пленок АІ2О3 свидетельствуют о возможности создания
на их основе рассеивающих фильтров отрезающего типа па видимую и ближ
нюю инфракрасігую области спектра.
8. Личный вклад соискателя
Личный вклад автора состоит в решении поставленных научными руководителями задач:
получении образцов пленок пористого А1203, оксида тантала Та205 и многослойных структур на их основе;
проведении спектрального анализа полученных образцов пленок в видимой и ближней инфракрасной областях спектра;
модификации метода объемного интегрального уравнения и его применении для расчета характеристик светорассеяния конечных диэлектрических цилиндров;
разработке численного итерационного метода расчета коэффициента когерентного пропускання диэлектрических сотовых слоев с пористыми неод-нородностями цилиндрической формы при нормальном падении излучения на слой (комплексного метода VIEF-QCA);
проведении сравнительного анализа измеренных и рассчитанных методом VIEF-QCA коэффициентов когерентного пропускания диэлектрических пористых сотовых пленок АЬОз.
9. Апробация результатов диссертации
Вошедшие в диссертацию материалы исследований докладывались на научной конференции БГУИР (г. Минск, 1994), на III конференции по лазерной физике и спектроскопии (г. Гродно, 1997), на II Международной конференции "Взаимодействие излучений с твердым телом" (г. Минск, 1997), на научно-методических семинарах кафедры физики БГУИР (г. Минск, 1997, 1998 гг.) и на заседании кафедры физики БГУИР (г. Минск, 1998).
10. Опубликованность результатов
Вошедшие в диссертацию результаты исследований изложены в 8 статьях (6 из них опубликованы, 2 приняты к печати) и 2 тезисах докладов трудов конференций. Общее количество страниц опубликованных материалов - 36.
11. Структура и объем диссертации
