Введение к работе
Появление оптических квантовых генераторов привело к формированию в конце 60-х годов нового научно-технического направления -оптоэлектроники (используются также названия интегральная оптика, пла-парная оптика). В оптоэлектрониже взучаїг-са электромагнитные явлена , происходящие при распространении света втотжих слоях прозрачных материалов-, а тахже вопросы кс-цструированиа тояхопленочнъгх волноводов с зъдга-
НЫМП CI ЙСТВ-.iMf.
Важным и широко расггрооу<теняым классе** атементов интеграль-нооптичесих устройств является класс тонкопленочі^гх волноводных линз ("ВЛ) [1]. Одно из назначений ТВЛ состоит в коллимации световой волны, распространяющейся вдоль волноводного слоя. Эффект коллимации может быть обеспечен за счет изготовления волноводного ело» ее спегдадаитым распределением толшины [2].
Фокусирующие свойства волновода существенно' зависят от степеют соответствия изготовленного покрытия требуемым характеристикам-.. Для отладки процесса создания высококачественных безаберрадиоппъг* линз необходим неразрушаюший точный количественны* контроль, фоку-. сируюших евліісгв ТВЛ, называемый диагностикой. Диапгосптха ТВЛ доэт>-жиа по ланным измерений не только ответите йа вопрос, обладает ил» нет произведенный образец заданными свойствами^ ПО'* выяснеть» » какой* сте-
пени не обладает и какие необходимы изменения процесса для производства высококачественных линз.
Традиционные методы диагностики: прямое прог^члометрнро-вааие (измерение физической толщины волноводного слоя в центральном . сечении линзы), профилоинтерферометрия (измерение оптической толщины волноводного слоя в центральном сечении линзы), интерферометрия (измерение оптической толщины волноводного слоя в области утолщения), - обладают рядом недостатхов, основным нз которых является дополнительная модельная ошибка из-за пересчета измеряемых величин в оптические характеристики волновода.
Поэтому актуальной является задача разработки новых способов диагностики, не связанных с измерением толщин, а также соответствующих и* математических моделей.'
Содержание данной диссертации составляет теоретическое исследова ние и дальнейшее развитие способа диагностики, основанною на а гализі видимых траекторий световых лучей в изучаемой ТВЛ. Такой способ дн агностики получил название лучевого зондирования [3].
Лучевое зондирование заключается в следующем: вдоль волновод
ного слоя пропускается семейство параллельных на входе зондирующих лу
чей - узких лазерных пучхов. В однородном тонкопленочном волново;
свет распространяется вдоль волноводного слоя без искажений. В той чі
ста волновода, где имеется локальная неоднородность в толщине волноводне 2
пленки, лучи света искривляются (Рпс.1). Наличие в волиоводной пленке мелкозернистых неоднородностей размером порядка длины волны ^лета. используемого для зондирования, приводит к тому, что часть света рассеивается в пространство над волноводом, и j._ чи становятся видимыми сверху. Следы лучей можно сфотографировать или зарегистрировать с помошыо ГСЗС матрицы (с постоянной зарядовгл связью). Координаты точек лучей щифровываются, и дальнейшая обработка прої дится с помогді ю ЭВМ.
-г srr-
ис. 1J Схема прохождения лучей через тонкопленочную волноводную линзу.
Цгльлабосы»
Обчшя цель работы - исследование математической модели неразру-
аюгаек диагностики тонкопленочных полноводных линз для способа лучг-
)го зондирования и разработка математических методов и устойчивых
алгоріггмов для дкагыостики различных ТВЛ способом лучевого зондлров;гіоя, в том числе лннз, не обладающих симметрией ' »..> конкретизуется в следующих пунктах:
-
Математическая постановка и исследование задачи диагностики тонкопленочных волноводкых линз по данным лучевого зондирования включая вопросы существования и единственности решения такой зад ічи.
-
Разработка устойчивых методов решения задачи диагностики ТВЛ по данным о следах зондирующих лучей, применимых как для централь-иоснмметричных линз, так и для линз, не обладающих центральной симметрией. Алгоритмизация этих методов.
-
Исследование модели разработанного способа диагностики методом вычислительного эксперимента для выяснения границ его применимости и формулировки рекомендаций по методике получения данных о следах зондирующих лучей в ТР Л.
Научная новизна. ...
Б диссертации исследована задача восстановления оптических характеристик ТВЛ по данным лучевого зондирования и сформулированы условия, при которых задача имеет единственное решение. Разработан новый устойчивый способ математической обработки результатов лучевого зондирования, отличающийся от ранее известных тем, что, во-первых, он применим к линзам различного ті'па, в том числе не обладающим симметрией, и 4
во-вторых, обеспечивает более высокую точность восстановления оптических характеристик ТВЛ при типичных значениях уровня шума в данных.
Пракшаесііаалешіосіь»
Разработанный на основе результаї з диссертации комплекс программ-но-матемаліческого обеспечения для диагностики топкопленочных полноводных линз по дискретным даш 'м о следах лучей реализован на алгоритмическом языке Turbo-Pascal ипозвочяет проводит» расчеты ».„ любых IBM-совместимых персональных компьютерах.
Возможно использование созданного программно - математического к^мапекса на ЭВМ, сопряженной с измерительной аппаратурой. В этом случае разработанный метод диагностики может служить средством оперативного нсра рушаюцего контроля ТВЛ в процессе их изготовления.
Разработанный метод диагностики одинаково пригоден для следующих типов волноводмых линз: во-первых, - для тонкопленочных полноводных линз лгомеберговскот типа (в планарных линзах этого типа искрммлепне лучей и их фокусировка достигается за счет изменения толщины віілчоііплііг.іо слои ни плоской подложке); во-вторых, - для градпент-ин:; линз, фокусирующие свойства которых обеспечиваются за счет химической неоднородности полноводного слоя постоянной толщины на плоской подложке; п-треіміх, - для геодезических линз, в которых фокуси-. рові.:і достигается за счет искривления поверхности с однородным по
толці'КЄ и химическому сос;иьу слоем ПОЛНОВОДНОЙ пленки, вдоль которой расщюстраняегся сиетов<ія волна.
Оошпн'ыг результаты диссертации опублнкоьани в 7 работах, перечень которых приводен конце автореферата.
Результаты диссертации докл^дьівіілись на:
Научных семинарах кафедры теоретической физики РУДН (Москва, 1 МО-1992 гг.)
Научных конференциях факультета физико-математических и естественных иаук РУДН (Москва, 1900-1992 гг.)
II Всесоюзной конференции ''Вычислительная физика и мате» магическое моделирование" (Волгоград, 1989 г.)
Конференциях молодых ученых и специалистов РУДН (Москва, 1990-1992 гг.)
іруіііура и обьем-двесертаикя!
Диссертация состоит из введения, трех глав, заключеиия и списка
литературы. Объем диссертации - с + страниц. Список литературы включает в
себя 100 наименований. 6
