Исследование поверхностных и прижатых электромагнитных волн среднего ИК диапазона, распространяющихся на металлических поверхностях тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.05 ВАК РФ

всероссийский научный центр «государственный оптический институт им. с. И. вавилова»

На правах рукописи УДК 535. 343

Трубаев Владимир Васильевич

ИССЛЕДОВАНИЕ ПОВЕРХНОСТНЫХ И ПРИЖАТЫХ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ ВОЛН СРЕДНЕГО ИК ДИАПАЗОНА, РАСПРОСТРАНЯЮЩИХСЯ НА МЕТАЛЛИЧЕСКИХ ПОВЕРХНОСТЯХ

(01.04.05. - Оптика)

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени :андидата физика- математичесних наун

Санкт-Петербург - 1994

Работа выполнена в Научно-исследовательском институте комплексны); хспытяник оптике- отактроннмх приборов и систем ВНЦ «ГОК ам. С. И.. Сапипова»

Научные руководители: член-корреспондент РАН,

контор фиакко-матекатичзсних наук профессор Еонч- Сруович Д. К.

доктор фиакио-математических наук профессор Ли&ансон К. Н.

Официальные оппоненты: доктор фиэико- математических наук

профессор Гпебоа Л. П.

яоктор физико-математических наук профессор Сурке Р. А.

Ведущая организация: Институт точной механики и оптики., г. С.чн-гт-Петербург

Защита состоится «.» /-C&SiJ/t Я- 1004 г.

в часов на заседании специализированного совета К 105. 01. 01

во Всероссийском научном центра «ГОК им. С. И. Вавилова» (100034. Саннт-Петербург, ВНЦ ГОИ)

С диссертацией можно ознакомиться н библиотеки института

Автореферат разослан « Л? »_ 1994 г.

Учены!! секретарь, специализированного сонета кандидат фяаико-математических

наук И. ¡1. АБрамоиа

Всероссийский научннИ центр «ГОИ им. С. И. -Вапиноин», 1994

ОКЕЛ'Л ХАРАКТЕРИСТИК К РАЗУТЫ

Актуальность и с с г. ,ч о п я и и я еовСухленяя и распростраичмвн поверхностных оле:<трокагнитних гопн (ПРИ) среднего ИХ днапааог-ч определяется> уилислыиск?' яоненаиальнымк возможностям;), иоторке открчвяйтоя пря йспйль8соа»<.:в ПЭ8 ягл диагностики металлических поверхнеогяг, дл^пектрпчеош'.х племен, у.сспо доза.чия различных Сизвно-кииячосийх процессов ни поверхности, таких как адсорбция я десорбция, хи.чичес! '."е религии и т. п. В послодн"е годы ?ак»е ебнчружано, что ПЭ2 могут играть суиэственную роль при воавеЯстоии лазерного кз.~учзнк.1 на хатягги к полупроводники. Ясно, что эти прамеионзл П^П тс оно сс^заны с иссподоознвои возбуждения и рпгистрацгя ПО;;. -^¡¡/"м свягзв параметров распространении ЯЗВ с оптическими хор ипервгг люк» поялрхнсстя, а' такяэ с разработкой методов опрьдс<'ок*:я ггр^потров' ЯЗЦ. ' Несмотря на большое число работ, пссомзии« этой тамагкко, ряд вопросов пот раб о вял яалыю.'сях иг спа.чсианий и разработок п ятой области. Особого внимания аасг,улмг,аэт г.рой.чоса випепзяил природы, тан назииаемоИ прижатой полны, генорируочой, в частности, при возбуадении ПЭВ посредством рссотки. Учет поэмомнэсти зезбуздения этой волны имеет ва>'(иое аначекка для правильной интерпретации ¡экспериментальных результатов, получаекях о опытах с ПЭВ.

Цепь ну.ссортаиипнчоК работы состояла .о выяснении природы ¡электромагнитных полай, генерируемых в условиях дифракционного возбуждения ПЭВ среднего ИН диапазона, изучении связи параметров ПЭЗ с оптическими хара [стерист'/.каии металлических' поверхностей и разработке методов определения параметров ПЭВ. Указанную цепь можно сформулировать в следующих, основных положениях, опреяешнолшх основной содержание работы:

.1. Экспериментальное исследование температурной зависимости' затухания ПОВ и сравнение с расчетными результатами, предсказываемом в ракнзх модели Друдэ.

2. Исследование коррелг.щг,; - между интегральным коэффициентом отраменил и интомсимнссть'с ПЭВ и акаг.кз угловых характеристик о условиях в с а 6 уценил ПОЗ светом на решетках конечных размеров.

С;. Еияенепйе природы прижатой волны и слабого объемного иалучышя, со:: рокпидовя&со распространение 1131! по оптически

гладкой металлической поверхности.

4. Разработка метода гетеродинной ПЭВ-интерферометрии.

Защищаемые положения:

1. Температурная зависимость затухания ПЭВ имеет линейный характер и согласуется с теоретической оценкой, сделанной на базе копали Друде с учетом поверхностного рассеяния элентронов.

2. Уменьшение коэффициента отражения при возбуждении ПЭВ на решетках с ограниченной апертурой обусловлено как увеличением поглодательной способности в пределах апертуры решетки, так и выносом энергии в виде ПЭВ за пределы апертуры.

3. В среднем ПК диапазоне в генерируем >м в результате дифракции плоской волны нг решетке нонечной ширины волновом пакете значительная доля амплитуды приходится на обоемные и слабоубьшающие с расстоянием от поверхности сзанесцентные волны. Эти состагляющие генерируемого волнового паке.а образуют прижатую волну, структура и распределение полей в которой существенно отличаютслот поля ПЭВ.

4. Относительная доля прижитой волны в генерируемом волновом пакете тем больше, чем больше коэффициент затухания ПЭВ.

5. Экспериментально прижатую волну можно идентифициговьть по реакции на поглощающую пленку или диафрагму регистрируемого с решетни вывода сигнала.

6. В случае, когда интенсивность прижатой волны мала по сравнению с ПЭВ, прижатая волна проявляется в виде слабого обьемного излучения, сопровомадавцего распространение ПЭВ по оптически гладкой поверхности, которое можно зарегистрировать под сравнительно большими углами н поверхности.

7. Разработан метод гетеродинной ПЭВ-интерферометрии, позволяющий определять фазовую скорость ПЭВ и соответствующую ей плазменную частоту металлов.

Научная новизна:

.1- Экспериментально измерена температурная зависимость коэффициента затухания ПЭВ.

2. Показано, что с помощью температурного коэффициента затухания ПЭВ можно определить минимально возможный для данного металла коэффициент затухания ПЭВ.

3. Проведен анализ знергстического баланса при возбуждении

ПЗВ на рашотках с ограниченной апертурой. Показано, что для достаточно узких рош-зток углсаая ааоискийсть коэффициента ввода определяется пространством!-'»« сгактрои рааетня.

4. Зксперикаитально сбкаруг-сэно, что ка образцах с высоким зату:<1ниом ПОЗ наЗпплсотся идуадз ез основном вдоль поверхности об^змноз излучение - r.pa:ciraa золна. Разработаны катоды, позволяан.ю илоктифкцирозат(> ПГ?3 и прккотум взлну.

5. Показано, что в срехнен ИК .ляапзооне в генерлруэмом о результата гы-^рямции плосноЯ золны .на реютке коночной' • иирикы гзолнсйон ni к-': значительная сопл ькг.пктуды г>р-.'.хояится на оСьсмние я спабо уСива^кя« с раеогэйняах от яовврхногт* званасцантные ¡JJ.WW. От я состяг.тяицуо есяно&ск'э пакета.'.овравуят пркуятую волну, структура ж jwcrpoaewsi'se пол;, в нйгсроХ суцостванно отличаются от полл ПЗВ.

Экспериментально ой-ндрух-ено, что распространение ПЗВ по иг.т.меснг. гг.гдьо'Л лсэьрхиоетл сопровождается слзОик объемная налучеккоп, . ¡'.о";срьо _ мэд.ко иарегистрлровать пак сравнительно больаихк углами к поьсрхност«.; Теорэтичасни г.мгпвио, что это обьскноо -/.зпучсииэ яег.й^тсл " прижатой йопноЗ!, прояипяакой «а образцах с ».ш« затухапквх ГГЭ-Э.

7, Разработан мьтод гетероримноИ ПЭВ- KinepíepohG'ípaivi ■ для иамариния ?аэ.овсй скорости ПЗВ и . ссатветстЕуктеЯ ей ппааканной частоты. металлов. Дпя уполичения точности метода к одновременного измерения нзн кзйствитольной, тан м мнимой части волнового сектора предпо-ддн сг.оссб .рэгкстрадви ПЭВ . с поморье расположенного на поверхности овразцв цилиндра. •

Прачтячвская ценность- работы ыаклкяаотся -з воайодаости использования GO реаулътзтоа длр:

определения оптических констант поверхностных слоен да тал-лов к тсннсх. Диэлектрических пленок; определения nap¡»жгров , П ЭВ;

создания, лряборап и устройств для- диагностики поверхности с Похсць» НОВ.

; i i i Сц и я р.'л боты. -Основные -результаты диссертации доиладнда-лись ка семинару х- ГСП ик. С. И. Ваивяовг, на XV Эсесолзном семинара «игофатиа noi«jpjíiiocrrrt.> (Оаслчю-г, 1985), на VI LJee союзной ноиф«-

ренции по нерезонансному взаимодействию оптического излучения с веществом (Паланга, 1384), на VII и VIII Всесоюзных конференциях по взаимодействию оптического излучения с веществом 1 Ленинград, 19В8 и Ленинград, 1990), на XIV Международной конференции по когерентной и нелинейной оптике (Санкт- Петербург, 1991).

Публикации. Основные результаты диссертации опубликованы в 14 печатных работах.

Структура и объем диссертации. Диссертация ссстоит иэ введения, четырех гтв, заключения и .списка литературл 16? наименований). Онэ содержит 1?5 ст. печатного текста, в том числе 42 ри-сунна.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

В первой-главе рассматривается .температурная зависимость коэффициента затухания ПЭВ и сравнение экспериментальных результатов с расчетными.

В § 1 первой главы приведен теоретический анализ те'7'оратур-ной зависимости коэффициента затухания ПЭВ на базе модели Лруде с учетом поверхностного • рассеяния ■ элентронов.- Показано, что коэффициент затухания ПЭВ! а для типичных' металлов (золото, алюминий) кото представить" в виде- суммы ряда составляющих. При рассмотрении, температурной -зависимости достаточно учесть только температурную .зависимость составляющей, обусловленной элен-трон-фононными столкновениями в объеме металла а ^ Установлено

eph

что температурный: коэффициент .. ..аатуханиь ПЭВ .0, определяемый как

прсизеодная коэффициента затухания ПЭВ а по температуре Т, связей

с а простым соотношением В = da/dT =■<* /Т: Это обстояте«ьстео eph ■eph

позволяет измеряя $ определить составляющую а , которая являете),

eph

минимально возможном для данного металла коэффициентом затухания ПЭВ. .Так как эта .'состаолнанцая не зависит от шероховатостей, примесой и других трудноноптропируемых дефектов поверхности, то определение ее из соотношения ' от = в'Т позволяет сделать

«рЬ.

корректное сравнение эксперимента с результатом, предсназываомым моделью Друде.

В § 2 первой главы рассматривается экспериментальная

методика определения температурного коэффициента затухания ПЭВ 0. Метод ааклачается в том, что пучкам С0г лзэера ПЭВ возбуждается посредством решетки . ввода, далее распространяется несколько сантиметров по гладкой поверхности и затеи решетной вывода прообразуете.! в объемное излучение,. регистрируемое пироэлектрическим фотоприемнином. . С . помощью нагревателя, установленного вблизи тыльной поверхности образца, происходит изменение теиг.аратура образца и снимается зависимость регистрируемого фотоприемником сигнала от температуры. Показано, что с поиоаьи очаЯ зависимости можно определить температурная кооффиционт затухания ПЭВ Д

В § 3 первой глзпы предсТарлены экспериментальные результаты по температурной зависимости затухания ПЭВ для золота и алюминия. Проведено сравнение экспериментальных и теоретических результатов, получение:- . оснозе теоретических Предстапг.эниИ, рассмотренных в § 1. Получено яороаее совпадение теоретических и экспериментальных результатов.

Показано • также, что' пча'ние' температурного » коэффициента затухания ПЭВ позволяет. определять для ии,окого ряда металлов температурную зависимость поглоиательноИ способности, в частности, рроизс,одкум ас1ч:окат<зИ1-ной способности л .по- температуре. Т. Оценка ллАЛ для золота и алюминия с . помощью данных для. 0 дала , хорошее сог.-псие с приводимыми В литературе значениями этой величины.

Во ' оторо" гла яе проводится анализ- энергетического баланса и у.лооых зависимостей коэффициента ввода при возбуждении ПЭВ .на решетках с ограниченной апертурой. Баланс энергии определялся • путем одновременного измерения интенсивности излучения во всех порядках дифракции и интенсивности ПЭВ, . выходящей за пределы апертуры решетки.

В 5 I пторой глапы. рассмотрена ■ ' Опсперимзнтапьная ме~одика

ог>ред<.-.'.тгля коэффициента- асода ПЭВ ■ и приведены результаты эксперимента ' по одновременному измерении угловых зависимостей суммарного.коэффициента отражения во осе порядки дй^ракции П(9) и коофйициемта- ввода НО" К(А), где 9 .- угол падения излучения на решетку тзиода ПЭВ. И:) графинов углепых Зависимостей л(9) =1 - К(Э) й К(9) видно, что они и'кемт идентичную структуру. В то же время

измерение абсолютных значений Л(£) и при резонансном угле

позволяет ссег.ать вывод о то.", что уменыгекиа, коэффициента отражения при оегбужионив ПЭВ на рсистке с ограниченной апертурой обусловлено как уваяичскхок поглощение, (по ' ераш;они» со случаем, когда угол е находятся слали от резонансного) в прадалг.х апертуры решетки, таи и выносом энергия с ас да КОЯ га пргдела рошотки.

Е 5 3 второй главы .приведены результаты эксперх.чентггышх исследований зависимостей К(£) и сраонзнио их с теорст'^чаончки оценками. Теоретически полизано, что для достаточно узких ресюток, у которых ширина пространственного спектра много больше ширины розонгченой крулзоЯ возбуждения (13Б на р?аотке, угловая зависимость кооЗД яцкчн-гэ свода определяется пространственна« спактрок раше.тки. Экспериментальные углевое зависимости К(£), полученные-дня рокаток цириной п ^ 0.'!1 их, полностью пор'тнервдгют этот сывод. Для Солее широких решаток сг'щастигкнукз ропь ' по-видимому начинает играть татра небонъегл - апериодичность штрихов, роль которой е случае узких реистск несукестоаина.

В конце параграфа просыпано сравнение теоретической и экспериментальной зависимость? кос^аяциента ' ввода от ширины решетки, которое показало хорошее »¡х совпадение.

Третья глава поевпцана выяснений' -природы .прижатой волны и слабого объемного получения-, сопровождающего распространение ПЭВ по оптически гладкой ' позерхнос".« и регистрируемого под сравнительно большими углами к поверхности.

При проведении экспериментов с ПЭВ среднего ИК диапазона было обнаружено, что на некоторых.обраацах наряду'с ПЭВ регистрируется также идущее вдоль поверхности образца объемное .и-алу.чзнис. ■ Этг? объемное излучение условно было названо прижатой полной.. В экспериментах по температурной зависимости затухания ПЭВ наличие прижатой волны приводило . к результатам, противоречащим теоретическим оценкам. При нагревании образца, прилегающий к поверхности слой воздуха действует цак градиентный волновод. Эксперименты показали', -что наличие градиентного волновода, не оказывает воздействия ' на распространение ' ПЭВ, но влияет- на распространение прижатой волны. Так, обдув поверхности нагретого образца потоком кяного либо газа приводил -к- резному изменению сигнала прижитой водны. Для образцов, - на которых . наблюдалась

только ПЭВ, обдуп но влиял на дегкч:::!/ с it нала. По:-"0 было установлено, чтс ;п!а я прижатая во."чт проявляться в виде

объемного излучения мало!! интенсивности, сопровождающего распространенно ПЭВ по оптически гладксП пооорхностп и регистрируемого noi; сравнительно бспъггм:-; yrna.vn к noecpt.tec?*.

В s 1 третьей гля-зы првяставгояч гжег.ерг^.онтн по

изо»'тя$якацйк ПЭВ и сСъовяого излучаниг. ?::~е.*ктрягг.'втс.*: лее схемы опю'оч. С;.; ггл счеуа состояла в том, ; ---г: у и

вкоола на пути распространения НОВ ааисскпзсь r.n~v.:>.:\ пер. ы кли накс:;-;:::5о поглоипкввп Еапучекке уэгкссти • («чпркуср, мгело). Энспергпонты поиаэзги, что прн . износе hv"! ппс ккк -уппкости с:*гН8Л П-ЭС лзразт до нуля. Совершенно по другом;' ротировал на пгоику еггнпл при>птоЯ еспни. Он не только г,') нуля, но мог

п '>:г;г::г льчо раз сззрасти по ерпгноч/а с п^рремзчпльи'Лм урог:нгх. Кроне? того, реэуг.ьтс.*.: зависел от. ::*: с 7 с Г'.::> :v/:y

решетками. Tattoo попеден^е сирня rv<!; ^ ~ '*суу, сире^ляп-тс л есебечкостяки нпаим.олействля прлпто:; иоггы с пл$ш<еЯ.

Г другой ехсхе опытов на пути ря-гпрэстракснкч ПЭВ помечалась диафрагма и наЗякдалзеь-. ааоисимость регистрируемого с -».'"одноя раеелкн ергкапа ст расстоянии житу- hkw«s»» прао». ".рг.гу-л ц поверхность» е5разцэ. В спу«ге ПЭВ л?ж зтасра

настилалось момот^нноэ у5ьшанне сигнала но пуларого ; i!11.. Иэме^енке .»азорз при наличии , л.ринатсЯ волны приводило к осциллр.аипм регистрируемого мггзпа, * амплитуда ноторых Сипа тем Золывз, чзм больее. отеосатогь'га'я" . воля • • прнжзто.й оошы в регистрируемом сигнале. . Такое поев,ieкие сигнала роняю объяснить дифракцией. на краю диафрагмы cSvei'Horo 1«ал\чонкп, идущего вдоль поверхности образца. Это , подтверждает . расчет пополнил экстре кумой, оснозанапп Ча . аналипо разности хода nUHi'tniiX и дифрагированных пучков. Следует таите яткетлть тот" fai'.r, что сигнал ПЭТ» начинал рпаг.ирооать на диафрагму при зазор:; порядка 120 мк.м и менее, п то время как на' сигнал нрйжатоИ- волны диафрагма начинала оказывать влияние уже при .аааоро КС О кип. В заключении параграфа отмечено, что, как показала практик! работы, прижатая волна проя.оляе'тсл в' осионно.м на эЗрвэдах с -бо'дьвии иоо^фициентон зг-тухания,- . в «зстностч, г»р» пагряцн'сняи образцов, находящихся в естесстоеннмх лабораториях условиях (.пиль, влага л т. п. ).

5 2 третьей главы начинает ак с рассмотрения в качестве кандидата на роль привате?, полны ебьзкного излучения, образуемого при прзхоиаег.кл ПЭВ через границу- раздела решетна- гладкая поверхность. Однако оксноряивяти показали, чго интенсивность пр-.:»&таК вольи ка аяЕ,,-,скт ог гнубянь; чг, ряхоа решетки впода. Ко аркяихл На интенсивность пывклтой волны л кспог.ьиовяиии-рсыстни с плавно убысае.чие';. ;:о. пу,м чиСатоИ ^тр Отскд:: сделан

'г.ыьод о н: г с _сг.тегл кост»*. елдилнутог о пг->'-г.'|Опамеияя о' махай.:.-, ис Л ..рчарэпат:" яргяатсЕ волны ■• .

Ь 1.астс; л--!: раЕоте- -.сзнхшгосомж; прим:,.! с/ пошил св.чзиаается с ток, что' г:;н йспол№(ч..|;;и>: 'дл.ч зозбуилонц.! ПЭВ решетки конечной смряни гвиср'.:|.уетск ?олновсИ пакгт, сссшавлквшми. которого nv.ii,:ютеп ь&.ч ■ :!Г:а;а, так оС.ичниг- . объемны» волчы.

Пространств- 1.!:1".Ч спектр э.того . волков>го пы-.ета опредолиетсп соотисяьнюк н^оп репе леннсст к мажду областью. • г.окалкпацу.и (в ккг.равпзпмк распрострия .ПО"!- аогСуждаомой волны и дисперсией состватствуесп-о кос::»! аша погнового-ьенторз:. Дх'-Ак г 1, где Ах - размер' сбг.аст« ВрсстранстБонноК покапкеацки генерируемого поля, . А|: - разброс. х- го. искшжвчча ислнозого вектора. . Ь сроднен ИК диапазоне .ввиду -малости огиу.ч'.'.п действительной части волнового вектора , ПЭВ от волнового вектора объемного '»лалучения на.метная часть спа-ктра ге^арпруеиог о - 'сотового пакета мо„ _т приходиться на объепнце волни, а тя.ияэ спабоаатухаюаво .с увеличением расстояния от поверхности эззнссцснтнце волны. Эти объемные и спабозатухающие ованесцонтние полни я являются наблУпиемоЯ в экспериментах нрилаюа всЛг'оИ. ' ■

На-основа взиестного решения гашчи-о возбуждении ПЭЗ п.юсноИ волной на .бесконечной репвтке рассмотрено возбуждение ПЭВ плоской волной на огрзиичзкисД ' ралсткр. получено интегральное продетавнеяке -генерируемого •зопиосого' •пакета, спектр волновых векторов которого определяется спектральной 'функцией Г (К ) - где

г - д

К - ьел;: сшэК воктоа составпяк.аей пакета. Те составляющие' з

волнового пакета, у которых 1к I > ц/с, ' соотпетсть.. -с

э -

ещакесцентным вопнак,, а составляющие с 1к I ь о:,'с являются

объема:,¡ки волнами. Для конкретных примеров поппрхностно активных

сред, о качестве которых выбраны металлы - агтминк'Л и полото,

покхозио, что .я среднем ИК диапазоне при какененки пи-алект;. аскоИ

проницаемости " тлич обраг.чм,. что коэффициент ззту::чнял П

возрастает, саихтррпы'ы Зуркцяя !\('< ) узжрлется петельке, что

значительная часть спгктрч нччингет пеп-.ч^тъ п область, где : К ! п

з

И/с, либо 1к I линь НСОНЯЧКТвЛЬИС« темкиот «/г. ■ ТЗ", ЛТГ 3

соотг13тств/]о'яис орчнесцеитнне г>оля чуду™ слабо. докал-г-тоси-ч! поверхности. i'rt рис. 1 приведи нь: графвня модуля сг.ент рчлч ч::'-'. ■фунчия^т Г-" (К ) ,п7л ал.чмипил, :qorpeTCTByovine тре^ чча-оичгм ноэ4<М?;ионта затухания ПОВ нрясап (Ii - а - а - о. с нризая (2) - а = £5-ог ; крипая (3) - а - 10-е . 'Ля грч?:«!<ог- лил; -, что часть спе,1трчпыюЯ облает1-: (гл рисунке отмечена и; г :-' ■ г;1

приходится нп значения- IK I S и/с прк»«н относительная дг>ря от< !

g

области увеличивает- :я с ростом л от я. ;;о 10-а .

Таким образом, проведенный am лип яонааал, что рпп ичч

га гг.ов на X -- jo. G мки сушсстзегнув долга о гепчсируем-тч :.т>т'1<*гм ПЧ1.-'ТО М«ГУТ СОСТЗРЛЯТЬ Т'ОЧПОН'"-ВОЛНОКЬ'Н понтср-ч к ,

v п.ютзоряшаем условию: 1к I s «/<-, т:Ро IK I г.'.чгь i '.-:м. но

а а ■

провшюпт и/с. f 1 КГ" I - о/с « .1). JH40 ЭТИ КОЧПОН>'!>1 J- о/5рч,ч\ «CT 9

•прижэтую волну. Их интенсивность те* г.тш"е, чем болыю но;1iv.vsmit затухания П."Г in гладкой поверхности (или, что' Оквутг-я-Т''.-, чех больше мнима:: чзтть с). Такое поведение прижатых вопи по»"."»ч >,») соответствует наблюдавшемуся п.экспериментах.

Лзпсе поиагя'о, что наличие в генерируомоч волновом -аьч^-о

составляющих с IK I < »/с -привозит к тому, • что p-icondc ггп»!"нг." НГ>3 g

по гладкому участку поверхности "Сопровоу;:, .тс-- („бьочнмч излучением, идугеим с этого участка поверхности. 0»о я ал; 'пии« можно зарегистрировать фотоприект-.кок, рзспслот>очн'.=>."; ни; гларкич участком поверхности, причем излучение- м о учет нлбгдоглт'.-я inc сравнительно большими углами к поверхности. Рягтлчссчи это излучение является рассмотренной выше лрикчтоП полно!!. O'jmi'ft этот вопрос заслуживает осоьсго рассмотрения, так кап -ото '.тплу.чцч*". может быть ошибочно истолковано кап рассеяние ППР. Сущестьотние объемного излучения показано теоретически путем »"■•■ленних расчетов на номпьмторе кян в случае падения на решетку плоской велчы бесноночных размеров, так и при рассмотрена! пддения ограниченного пучка, побывавшего зчортуру решетки.

В 5 3 третьей глчны представлены экспериментальные результаты по регистрчции слабого объемного излучения, сопропож/пющего

-i г

Рис. 1. Г Pa $ имя модуля спаитральиоЕ функции Г {К ) ялп алюминия,

г g

соотьатствуквдб тргк 'значениям коэффициента затухания ПЗВ а; кривая (1) - «. =ä ct= 0,2G5 см"1; кривая (21 - а * 5-а ; нрииая- (3) '

О Û

а = 10 . - ' -

распространение ПОЗ

оптически.

гладкой

поверхности.

Это

иалучзнйа пг.зрвка наСгюлапось энсп&рй-'^нт&льно в 1385 году и природа его до лосл^х.кого upu-uliü'. остаБ»«ш!ь невыясненной.

Иол/чоика ипблмл-г.-.ось с повархкеств обрсзцог> со

о

cpuRHisксчярйi лчяох' Bttcar'.-.i :¿c роховатос?а«£ . кенбе 25 л. Показано, , что \iv"pr,pyo:;'n; i;.-;? ar.yinfr;) с r.oßopxnoovj лалучони»

по нр,.Я.1С(. мора ЧоТЬ'О.-- ijcpw3 пр.'.аыи!?ет >::;i ai¡c...Ki:3CT¿:

■чя р.учоилп, ожидаемого результате рииськнкя ПЭВ па указ^миьж аарсх-оо:;тостн!с. ■ O^envpavntrfкг.ьи&к Д1игрр»яка налраышшюст*. отого иалуч-,ния читянути в наг.ригич-нии рчопрсит.гпньь-ля f! .?•!;. i:i;.aíi ос

но

форма качественно согласуется с расчетами, выполненными, в предндушем параграфа.

В четвертой главе представлен метод готеропиинсЯ ПОВ-интерферометрии для измерения разовой скорости ПОВ. В ото« методе регистрир) этся сигнал биений, образуемых а рез}льтате интерферона;:« ПЭВ и объемного излучении, пропевшего через модулятор сдвига частоты и направляемого по пути распространения ПЭЗ от лазерного источника.

В í '. 41;тпертой главы представлена схема ПЭВ-интерферометра с

рог .¡точи ' элемента«]! тодл * э.м-зла ПЭВ. базовая скорость ПОВ в такой .у<! измеряется по разности фаз сигналов бкеи».;, |ч!':тг с аосладспательно ^".сположенимх друг зз другом

чиных решеток. Приведены результаты экспериментов по • («и® фазовой скорости ПОВ и соответствуете:! ей плазменной част о ты.

IÎ Ç 2 четвертой главы предстаолен носкЯ элемон? npccôpcriora-нкя ПЭВ в объемное излучение, предст?влпвциП собой металлический' цилиндр, расположенный на поворхностч распространения ПЭВ. Лпаметр цилиндра d взбирается кз условия d í h, где h - зысста локализации ПОВ о воздух . Представлена схема ПЭВ- интерфероне/ ра с цилиндрическим ¡элементен вывода. Использование нилинярич'сного зломентл позволяет проводить измерения фяви сигнала биении при непрерывно« изменении расстояния между с-лементох свода и цилиндричзсни>1 элементам вывода. Вследствие этого увеличивается точность измерения фазовой скорости ПЭВ и соответствуй.!;' г11 плазменной частоты металла. Приведены результаты эксперимента по измерению плазменная частоты золота в схеме с цклинщ .'чеекзм элементом. Отмечено также, что использование цилиндрического опсиента дает • -■тможиость одновременно проводить изиеренчл кап действительной, т.; ч мнимой части волнового вентопч ПЭВ и, таким образом, получать п.:лнуч информацию о комплексной диэлектрической проницаемости металла.

основные РЕЗУЛЬТАТЫ и выводы '

j. Экспериментально коэффициента затухания Ílbií,

из коре на температурная которая показала хорошей

зависимость совпадение с

теopirTMчсекиид оцонкчкк, сделаннь^л на базе недель: Цруде с учетам nci.apxHocfiicrc рассеянкя вшктрског»

Злмэзке, что с г.аксии« температурного коэффициента 3i»vyx&s;v.<; СОЕ. кемнэ определит;.. миникально осимскимЯ а ля ванного he: аг;ла роз$С«цивнг затухания ПОВ, опрекеияекый только злоктрон-^oneiiiii x/ стог.нноБепилгл. Oi'o иоаво.'и.ог пр^г^стл корректнее- с'лзкйдиз икспвриуаьталышх и теоретических ре зуг.-j гатов.

3. Ярсведсн анализ онергетич. :гисга баланса npv; доэбумдоник

ПЭЗ i;*i с or раникси-'ой апертурой, историй пока дал, что

>йо>-:ье..»*!'4о кэн^йдиентя от рамениобусловлено паи увеличением пгл'лг'-екии а лро/.злах лпьртури ракетке, там и выносом анергия в виде иО!; аг. г;лг.ертури. Показано, что для достаточно, у^кик рби.ь у которых вкркна, прссгранстаейного спектра много больве сир,>с.эоиангнеР кривой возС>».хон«я ПЭЗ на бесконечно!', ре кет ко, ynica.i. лликсимость нов^л^шжга ииэда опр^-дкл^отся npC-CTp-rlCTbObiitiH спьитрок ptiOdTKK.

<. ЗДспермкенталыю обнаружено, что на с<3рчяца>: с еысуку.к к пои нг.блкде степ илужае u ochochsk вдоль пооьрхности объемнее ваг.учонкв - прижатая волна. Ра а работа, ни .методы, поаоспяымие идентифицировать ПЭБ к прилатую иолну.

3. Поцаоано, что в среднем И К диапазоне в генерируемом в результате дифракции плоской воины на решетке нонзчной кирикы полнотам пакете значительная доля амплитуды приходите!: на объемные и слабо уб^изюцие с расстоянием от поверхности ^заьисцентные волки. Эти составлявшие волнового пакета образуют привату® волну, структура и .распределение паля в которой существенно отличаится от поли ПОЕ. • ■ '

G. Показано, что относительная доля прижатоК полны в генерируемом волновом пакета тем бслызе, • чей больше коэффициент затухании ПOS. ,

7. Окспираконтально обнаружено, что распространение ПЭБ по оптически гладкой поверхности сопровождается слабим объемных, «олучонкги, которое можно аа регистрировать лов сравнительно-боли и»-, их углами к поверхности. Теоретически показано, что это oC:;,CKiioe излучении является пр/.ызтоИ велной, проявляемой ' на

обрйлцчх с. к 1,чш. ил-.улгц.у.е.к ПЭЬ.

В. разработки í".-toj¡ геторгяикиоЯ 1SFÎ- «HT-jpi.i'pOfiT.—.v ианоромчя faacncS с:"> растя ПЗВ л соот9?тстгуя*«й о!' nriivcnncil частоты ^отрппо:". /1л л упоцрчсгн: ~ точности и

и3wopoHv*ч нпг; ;:<: 1'сгГ'ч: -:: ■ : -/, :r.í-'or'.¡"^>// "г.;7;:

предложен cnoccS регистрация ПОЕ с покоя», w раепмззуомнсго нч Поеврхностч обрчоц;: аякандрч.

0л'>0!"!1!ь'е рбзуг-тчгн лксспртлцчя опуишорлпы в рлсотах •

1. Бочч- Рруеикч А. У. , Ко'онгун» M К. , Яибсссан К. Н. , Какин П. С. Пугч'^п С. Я-, ¡i. 3. Температурная оасксакость •гатух^нгч» i ! ■>[':■■' pv ü ос 7' :: ' "С ' г рг. м: г ;; :: т ■ // П'-.с : "Я :: 4 Г V- 1 О'М, Г. 10, В. !, С. 103 - 137.

2. Fon"- "руг---'.; д.», Konettrivw У. Н. , Каи« ! P.C., Пупков С. ¡1. , Трубе •> В. ï' fi'Ttmo тсупертгуры метрпгч на распространение ног'орхлостт;>: ::: " Г.iU1.срогнего !■')( i. iг;;г><:¡. // Tíio. Л сил. VI с11 '' í:оь:Ï::по норе^оначечо"'/ юпикояе^ст-. в/'-о '.нт^чесного с с гром. E^.'ibwcc, 10Г-4, С. üÎ5.

3. Бонч- Круезич А. Я. , Лгбенсон К. Н. , Мянян С. . Иул.ноп С. Д. , 7руб:1<зп В. В. Рассакнио поверхностных опок", роглггпчтнык за пи среднего ПК лиапаленг на опткчосии гладких металлических поверхностях. // Письма в KTÍ, 1355, Т. 11, В. 17, С. 1Q3S - ИМЗ.

4. Bonch-!ïruev:ich A.M., Goyarxn Л. P. , Libt-.jncon ГС. N. , Pudkov S.D., TruLw.jev V. V, Tí te? ::uríTocL' and near sut-face bulk eluctropaoniitic wcivf.-o on mutdlG in infгакt.*d: interfi'ccncé ¿ind ocatterino-// Pkui'.i.'í'íJÍ л; Tí of the IritcrnaL j.on.'íl Sympo'jiun "Surfacri waves in molido ond ¡íjyered utKuctureo", Novosibirsk, 198U, V. 2. I'. .4-1 - .47.

s. Гагирин П. , Пудкоп С. Л. , Румянцев Д.. Г. , Трубаеп 0. В. . Анализ оноргстичесного баланса и углоскх характеристик при um до ПЭВ на яифранциоиных решетках. II Сб. Тел. лонп. VII ВсисолзноН нон-

фСрСНЦНИ ПО ВЗИИМОДОЯСТОИЮ СЛТИЧОСИСГ-О ИППуЧОНИЯ С BC4IOCTEOM.

Ленинград, 19BS, С. 330 - 331. G. Гагарин А. П. , ЛкСансон М. И. , Яудков С. Д. , Румянцев А. Г. , Трубасв 3. ГЗ. Особенности угловых характеристик дифракционного

воэбуаденки поверхностных электрояагиитних волн. П Ипн. АН СССР сер. фиа. , 1030, Т. 53, N 3, С. 540 - 543.

7. Макин B.C., Трубаев В. В. Измерение фазеоой сноро-ги ПЭВ методом оптичесног о гетородинирования. /! Сб. Тез. докл. VIII Всесоюзной кокйере.чцяи по взаимодействие оптическс.-- излучения с веществом. Ленинград, ЮНО, С. 160 - 161.

а. -П/.бенсон К. И. , Макин В. С. , Трубаев В. В. Измерение разовой скорости ПЭВ методок оптического гитеродкнированип. // Изв. AM СССР •сер. фиа. ,. 1931, Т. 55. м 7, Г. 1425 - 1437.

9. Либенсон К. Н. , Нация В. С. , Трубаев В. В. «Устройство для измерения коэффициента затухания ПОВ», А. С. tJ 1653431, пол. рек. от 22. 04. ЭО.

10. Макин B.C., Трубаев В. Б. «Способ определения фазовой скорости ПОЗ», А. С. N 1732291, пол. peic. от 21.02.91.

11. Libenson М. N. , flakin V. S. , Irubaev V. V. Measuromenb of SEW phase? velocity by optical heteiKodyninn method. /V Optical Radiation Iriturecticjn with Matter, Bonch-Bruftvich A.M., Knnav V. I. , Libenson M. N. , Editors,, Prac. SPIE 1440, 1090, P. 3S4 -356.

12. ЕончБруевич A.M., Либенсон M. H. , Макин B.C., Трубаев В. В. Измерение фааойий снорости ПЭГ) методом гетеродинной интерферометрии. // Сб. Тез. докл. XIV Мзидуизро^нап нонференциил по когерентной и нелинейной оптике, Ленинград, 1991, Т. 2, С. 111- 112.

13. Bonch-Druevich Л. М.. Libenecm И. N. , Makin V. S. , Trubaev V. V. Surface? electr-cirruifgnetic waves; in option. // Optxcal tngineecina, 1932, V. 31. No. 4. P. "718-730.

14. Либенсон M. H. , Макин В. С. , Трубаев В. В. Генерация прижатых волн в условиях возбуждения ПЭВ среднего ИК ди£ пацана. // Оптика и спентроскопип, 1994, Т. 7Ь, N 1, С. 76 - 70.

Подписано и печати -'//. О о, ¿''-у'. М -

Формат 60x84/16. Печать офсетная, Усл. печ. л. О, / . Уч. изд. л. О- / . Тираж 100 экз. Заказ СО Тип. НИЦ ГОИ. Бесплатно.