[go: up one dir, main page]

RU2733391C1 - Method of measuring refractive indices of optical materials in solid state or in form of melt - Google Patents

Method of measuring refractive indices of optical materials in solid state or in form of melt Download PDF

Info

Publication number
RU2733391C1
RU2733391C1 RU2020113918A RU2020113918A RU2733391C1 RU 2733391 C1 RU2733391 C1 RU 2733391C1 RU 2020113918 A RU2020113918 A RU 2020113918A RU 2020113918 A RU2020113918 A RU 2020113918A RU 2733391 C1 RU2733391 C1 RU 2733391C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
sample
melt
radiation
thermal radiation
intensity
Prior art date
Application number
RU2020113918A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Галина Александровна Буфетова
Сергей Ярославович Русанов
Владимир Феликсович Серегин
Виталий Вацлавович Кашин
Владимир Борисович Цветков
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Федеральный исследовательский центр «Институт общей физики им. А.М. Прохорова Российской академии наук» (ИОФ РАН)
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Федеральный исследовательский центр «Институт общей физики им. А.М. Прохорова Российской академии наук» (ИОФ РАН) filed Critical Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Федеральный исследовательский центр «Институт общей физики им. А.М. Прохорова Российской академии наук» (ИОФ РАН)
Priority to RU2020113918A priority Critical patent/RU2733391C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2733391C1 publication Critical patent/RU2733391C1/en

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/17Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
    • G01N21/41Refractivity; Phase-affecting properties, e.g. optical path length

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)

Abstract

FIELD: measurement.
SUBSTANCE: invention relates to a method of measuring refractive indices of optical materials in a solid state or in form of a melt. Method is characterized by that a sample of the analysed material is heated to a temperature which enables to detect its heat radiation; determining angular diagrams of intensity of thermal radiation emanating from the surface element of the sample of the analysed material for two mutually perpendicular polarisations; determining the maximum value of the difference in thermal radiation intensity diagrams, depending on the refractive index of the sample of the analysed material, which is achieved in the range from the Brewster angle to the angle of total internal reflection; based on the value of the maximum difference in the heat radiation intensity diagrams, the refractive index of the sample of the analysed material is calculated; wherein the probing radiation used is the intrinsic thermal radiation of the sample of the analysed material.
EFFECT: technical result is wider range of methods of measuring optical properties of refractive index of optical material in the form of a melt at high temperatures, determining the refraction index of the analysed material in a wide spectral range without using external sources of probing radiation, simplifying the measurement circuit.
3 cl, 11 dwg

Description

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕTECHNICAL FIELD OF THE INVENTION

[001] Изобретение относится к области измерения оптических характеристик полупрозрачных конденсированных сред, а именно к методам измерения показателей преломления оптических материалов в твердом состоянии или в виде расплава при высоких температурах, достаточных для наблюдения их собственного теплового излучения.[001] The invention relates to the field of measuring the optical characteristics of semitransparent condensed media, namely to methods for measuring the refractive indices of optical materials in the solid state or in the form of a melt at high temperatures sufficient to observe their own thermal radiation.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИLEVEL OF TECHNOLOGY

[002] Показатель преломления (далее - ПП) вещества является важной оптической характеристикой, связанной с такими физическими свойствами, как состав и кристаллическая структура. Информация о ПП материала необходима для научных и практических применений при оптических исследованиях объектов, состоящих из этих материалов. В частности, чтобы улучшить управление процессом роста кристаллов, важно иметь информацию о внутренней структуре зоны роста кристалла, о положении фронта кристаллизации и процессах, происходящих вблизи фронта кристаллизации. Для этого необходимо знать значение ПП расплава.[002] The refractive index (hereinafter - RI) of a substance is an important optical characteristic associated with such physical properties as composition and crystal structure. Information on the RI of a material is necessary for scientific and practical applications in optical studies of objects consisting of these materials. In particular, in order to improve the control of the crystal growth process, it is important to have information about the internal structure of the crystal growth zone, the position of the crystallization front and the processes occurring near the crystallization front. For this, it is necessary to know the value of the PP of the melt.

[003] В настоящее время измерение ПП осуществляется методами рефракции, интерферометрии, нахождения угла полного внутреннего отражения или Брюстера для прозрачных веществ в жидком и твердом состоянии при нормальной температуре.[003] At present, the RI measurement is carried out by methods of refraction, interferometry, finding the angle of total internal reflection or Brewster for transparent substances in liquid and solid state at normal temperature.

[004] Однако, высокотемпературные расплавы оптических материалов имеют ряд особенностей, которые ограничивают применение этих известных методов для определения ПП высокотемпературных расплавов оптических материалов.[004] However, high-temperature melts of optical materials have a number of features that limit the application of these known methods to determine the RI of high-temperature melts of optical materials.

[005] Для расплавов оптических кристаллов характерны:[005] Optical crystal melts are characterized by:

- высокий коэффициент поглощения (10 - 100 см-1 и выше), что не позволяет использовать методы с пропусканием зондирующего излучения через образец;- high absorption coefficient (10 - 100 cm -1 and higher), which does not allow the use of methods with the transmission of probe radiation through the sample;

- химическая агрессивность вещества при высокой температуре, следовательно, исключение использования контейнера из-за возможного химического загрязнения исследуемого вещества и связанные с этим проблемы с размещением образца;- chemical aggressiveness of the substance at high temperatures, therefore, the exclusion of the use of the container due to possible chemical contamination of the test substance and the associated problems with the placement of the sample;

- интенсивное собственное тепловое излучение, что затрудняет использование зондирующего излучения из-за наличия высокого фона;- Intense intrinsic thermal radiation, which makes it difficult to use the probe radiation due to the presence of a high background;

- необходимость мощного равномерного нагрева вещества для его плавления, что усложняет измерительный комплекс.- the need for powerful uniform heating of the substance for its melting, which complicates the measuring complex.

[006] В настоящее время экспериментальные значения ПП расплавов оптических кристаллов получены только для расплава сапфира. Это связано со сложностями при проведении измерений при температурах более 2000 К.[006] At present, experimental values of the RI of optical crystal melts have been obtained only for sapphire melt. This is due to the difficulties in carrying out measurements at temperatures above 2000 K.

[007] В международной заявке WO2006/115042 (дата публикации 18.04.2005) раскрывается способ определения ПП методом рефракции, характеризующийся тем, что измерение ПП образца определяется по измеряемому углу преломления при проходе зондирующего излучения через призму, содержащую камеру с помещаемым внутрь измеряемым образцом в форме призмы. [007] In the international application WO2006 / 115042 (publication date 04/18/2005) discloses a method for determining the RI by the refraction method, characterized in that the measurement of RI of a sample is determined by the measured angle of refraction when the probe radiation passes through a prism containing a chamber with a measured sample placed inside prism shape.

[008] Недостатком этого способа для измерения ПП расплава является то, что он не предназначен для измерения ПП при высоком коэффициенте поглощения вещества, а также невозможность использовать контейнер при высокой температуре.[008] The disadvantage of this method for measuring the RI of a melt is that it is not designed to measure RI at a high absorption coefficient of the substance, and also the inability to use the container at a high temperature.

[009] В патенте EP1066495 (дата публикация 23.02.1998) показатель преломления газа, заполняющего камеру специальной формы, определяют методом многоходовой интерферометрии. При этом в одном плече интерферометра располагается вещество с известным ПП, а в другом - с измеряемым веществом. Интерференция лучей позволяет определять ПП с высокой точностью.[009] In patent EP1066495 (published 02/23/1998), the refractive index of a gas filling a specially shaped chamber is determined by the method of multi-pass interferometry. In this case, in one arm of the interferometer there is a substance with a known RI, and in the other - with a measured substance. The interference of the beams allows the RI to be determined with high accuracy.

[010] Недостаток данного способа заключается в том, что он не пригоден для измерения ПП веществ с высоким коэффициентом поглощения и требуется использование контейнера для вещества.[010] The disadvantage of this method is that it is not suitable for measuring the RI of substances with a high absorption coefficient and requires the use of a container for the substance.

[011] В патенте KR101784336 (дата публикации 16.08.2016) раскрыт метод 3-х мерной томографии, заключающийся в том, что для определения распределения ПП в образце вначале формируется фронт зондирующего пучка излучения, затем пучок излучения проходит образец, и двумерная картина распределения интенсивности прошедшего света регистрируется и сравнивается с падающим излучением. В результате математической обработки вычисляется значение ПП в разных точках образца.[011] In the patent KR101784336 (publication date 08.16.2016) a method of 3-D tomography is disclosed, which consists in the fact that to determine the RI distribution in the sample, the front of the probing radiation beam is first formed, then the radiation beam passes the sample, and the two-dimensional pattern of the intensity distribution the transmitted light is recorded and compared with the incident radiation. As a result of mathematical processing, the PP value is calculated at different points of the sample.

[012] Недостаток данного способа заключается в том, что для расчета используется прошедшее исследуемый образец зондирующее излучение, т.е. способ не предназначен для измерения ПП веществ с большим поглощением.[012] The disadvantage of this method lies in the fact that for the calculation is used the probe radiation passed through the sample under study, i.e. the method is not intended for measuring the RI of substances with high absorption.

[013] В патенте JP2003194710 (дата публикации 21.12.2001) раскрыт способ измерения ПП по углу Брюстера, характеризующийся тем, что для измерения ПП материала с потерями на рассеяние предлагается измерять ПП по минимальному значению интенсивности отражения поляризованного зондирующего излучения при отражении от поверхности исследуемого материала под углом Брюстера.[013] Patent JP2003194710 (published on 12/21/2001) discloses a method for measuring RI by the Brewster angle, characterized in that to measure RI of a material with scattering losses, it is proposed to measure RI by the minimum value of the reflection intensity of polarized probe radiation when reflected from the surface of the material under study at Brewster's angle.

[014] Недостатком данного cпособа является необходимость использования внешнего источника зондирующего излучения, что ограничивает набор получаемых данных в соответствии с диапазоном длин волн зондирующего источника излучения.[014] The disadvantage of this method is the need to use an external source of probing radiation, which limits the set of data obtained in accordance with the wavelength range of the probing radiation source.

[015] В патенте RU2353919 C1 (дата публикации 11.10.11.2007) описана установка для высокотемпературных измерений ПП вещества известным методом эллипсометрии [Аззам Р., Башара Н., «Эллипсометрия и поляризованный свет», Изд. «МИР», М., 1981, с. 316].[015] Patent RU2353919 C1 (publication date 11.10.11.2007) describes an installation for high-temperature measurements of the PP of a substance by the known method of ellipsometry [Azzam R., Bashara N., "Ellipsometry and polarized light", Ed. "WORLD", M., 1981, p. 316].

[016] Работа установки заключается в том, что в специальной камере нагревается образец, зондирующее излучение отражается от его поверхности и по амплитуде и фазе компонентов поляризации отраженного излучения вычисляется ПП вещества.[016] The operation of the installation consists in the fact that a sample is heated in a special chamber, the probe radiation is reflected from its surface, and the RI of the substance is calculated from the amplitude and phase of the polarization components of the reflected radiation.

[017] Недостатком измерения ПП с помощью данной установки является то, что она не предназначена для исследования вещества в виде расплава из-за контакта исследуемого образца с нагревателем. В случае высокотемпературных расплавов это приведет к химическому загрязнению исследуемого материала. Кроме того, еще одним недостатком установки является необходимость использования внешних источников зондирующего излучения, что ограничивает диапазон получаемых данных.[017] The disadvantage of measuring the RI using this installation is that it is not intended for the study of a substance in the form of a melt due to the contact of the test sample with the heater. In the case of high temperature melts, this will lead to chemical contamination of the test material. In addition, another disadvantage of the setup is the need to use external sources of probing radiation, which limits the range of data obtained.

[018] Наиболее близким по совокупности существенных признаков и достигаемому техническому результату к заявляемому изобретению является способ определения ПП, раскрытый в статье [J Am Ceram SOC, 74 [4] 881-83 (1991) Refractive Index of liquid Aluminum Oxide at 0.6328 pm Shankar Krishnan, J, K. Richard Weber,* Robert A, Schiffman, and Paul C. Nordine]. В описанном в статье эксперименте расплавленная излучением СО2 лазера капля сапфира парила в потоке кислорода или аргона. Показатель преломления определялся методом эллипсометрии по параметрам отраженного зондирующего лазерного излучения на длине волны 0.6328 мкм. В результате описанного эксперимента получен ПП расплава сапфира n=1,744±0,016 при температуре Т = 2327 – 2600 К. [018] The closest in terms of the set of essential features and the achieved technical result to the claimed invention is the method for determining the PP disclosed in the article [J Am Ceram SOC, 74 [4] 881-83 (1991) Refractive Index of liquid Aluminum Oxide at 0.6328 pm Shankar Krishnan, J, K. Richard Weber, * Robert A, Schiffman, and Paul C. Nordine]. In the experiment described in the article, a drop of sapphire melted by CO 2 laser radiation floated in a stream of oxygen or argon. The refractive index was determined by the ellipsometry method from the parameters of the reflected probe laser radiation at a wavelength of 0.6328 μm. As a result of the described experiment, the PP of sapphire melt n = 1.744 ± 0.016 was obtained at a temperature T = 2327 - 2600 K.

[019] Недостатками способа, описанного в данной статье, является сложный метод создания образца для измерений в виде парящей в потоке газа капли расплава, неравномерность прогрева капли и принципиальная необходимость использования внешнего зондирующего излучения, что приводит к усложнению измерительной установки и ограничивает набор полученных данных в связи с ограниченным набором пригодных зондирующих источников излучения.[019] The disadvantages of the method described in this article are a complex method of creating a sample for measurements in the form of a melt droplet floating in a gas flow, uneven heating of the droplet and the fundamental need to use external probing radiation, which leads to a complication of the measuring setup and limits the set of data obtained in communication with a limited set of suitable probing radiation sources.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯSUMMARY OF THE INVENTION

[020] Техническая проблема, на решение которой направлено заявляемое изобретение, состоит в создании способа измерения показателя преломления оптических материалов в твердом состоянии или в виде расплава при высоких температурах, в области длин волн их относительной прозрачности при высоких температурах, достаточных для наблюдения их собственного теплового излучения. [020] The technical problem to be solved by the claimed invention is to create a method for measuring the refractive index of optical materials in a solid state or in the form of a melt at high temperatures, in the wavelength range of their relative transparency at high temperatures, sufficient to observe their own thermal radiation.

[021] Технический результат, достигаемый при реализации заявляемого изобретения, заключается в расширении арсенала методов измерения показателей преломления оптического материала в твердом состоянии или в виде расплава при высоких температурах по угловым распределениям интенсивности собственного теплового излучения расплава из данного материала в двух взаимно перпендикулярных поляризациях, что обеспечивает возможность определения ПП исследуемого материала в широком спектральном диапазоне без использования внешних источников зондирующего излучения, и, кроме того, позволяет провести измерения спектров теплового излучения без использования контейнера или потока газа для удержания исследуемого материала, тем самым упрощая измерительную схему. [021] The technical result achieved by the implementation of the claimed invention consists in expanding the arsenal of methods for measuring the refractive indices of an optical material in a solid state or in the form of a melt at high temperatures according to the angular distributions of the intensity of the intrinsic thermal radiation of the melt from this material in two mutually perpendicular polarizations, which provides the ability to determine the RI of the investigated material in a wide spectral range without the use of external sources of probing radiation, and, in addition, allows measurements of thermal radiation spectra without using a container or gas flow to hold the material under investigation, thereby simplifying the measuring circuit.

[022] Заявляемый технический результат достигается за счет того, что способ измерения показателей преломления оптических материалов в твердом состоянии или в виде расплава, характеризуется тем, что образец исследуемого материала нагревают до температуры, позволяющей регистрировать его тепловое излучение, определяют угловые диаграммы интенсивности теплового излучения, исходящего из элемента поверхности образца исследуемого материала для двух взаимно-перпендикулярных поляризаций, определяют максимальное значение разности этих диаграмм, зависящее от показателя преломления исследуемого материала, которое достигается в диапазоне от угла Брюстера до угла полного внутреннего отражения, и по величине максимального значения разности этих диаграмм рассчитывают показатель преломления исследуемого материала, при этом в качестве зондирующего излучения при измерениях используют собственное тепловое излучение исследуемого материала.[022] The claimed technical result is achieved due to the fact that the method for measuring the refractive indices of optical materials in a solid state or in the form of a melt is characterized by the fact that a sample of the material under study is heated to a temperature that allows recording its thermal radiation, angular diagrams of the intensity of thermal radiation are determined, The maximum value of the difference of these diagrams, depending on the refractive index of the material under study, which is achieved in the range from the Brewster angle to the angle of total internal reflection, is determined from the element of the surface of the sample of the material under study, and the value of the maximum value of the difference of these diagrams is calculated the refractive index of the material under study, while the intrinsic thermal radiation of the material under study is used as the probe radiation during measurements.

[023] Кроме того, в частном случае реализации изобретения измерения проводят в области длин волн относительной прозрачности образца исследуемого материала.[023] In addition, in a particular case of implementation of the invention, measurements are carried out in the wavelength region of the relative transparency of the sample of the material under study.

[024] Кроме того, в частном случае реализации изобретения угловые диаграммы интенсивности излучения исследуемого материала определяют путем измерения потоков теплового излучения в плоскости увеличенного оптического изображения образца исследуемого материала, полученного в параксиальных пучках собственного теплового излучения образца.[024] In addition, in the particular case of the invention, the angular diagrams of the radiation intensity of the test material are determined by measuring the fluxes of thermal radiation in the plane of the magnified optical image of the sample of the test material obtained in the paraxial beams of the sample's own thermal radiation.

СВЕДЕНИЯ, ПОДТВЕРЖДАЮЩИЕ РЕАЛИЗАЦИЮ ИЗОБРЕТЕНИЯINFORMATION CONFIRMING THE IMPLEMENTATION OF THE INVENTION

[025] Реализация заявляемого изобретения подтверждена графическими материалами, на которых:[025] The implementation of the claimed invention is confirmed by graphic materials on which:

фиг.1 - принципиальная схема для реализации заявляемого способа; Fig. 1 is a schematic diagram for implementing the proposed method;

фиг.2 - изображение области роста кристаллического волокна Er3+:YAG. На фотографии отмечена штриховая горизонтальная линия, вдоль которой в нескольких точках проводилось измерение спектров теплового излучения на протяжении 0.715 мм. На линии обозначена текущая позиция точки R регистрации спектров теплового излучения. Размер обозначения точки R определял размер площадки на поверхности расплава (d=37 μm), излучение которой регистрировалось. Минимальное деление шкалы микроскопа равно 50 mm., β - угол между касательной к образующей поверхности капли расплава и осью Z. β=15° для точек регистрации спектров в эксперименте; Fig. 2 is an image of the growth region of the Er 3+ : YAG crystal fiber. The photograph shows a dashed horizontal line along which the thermal radiation spectra were measured at several points over a length of 0.715 mm. The line indicates the current position of the point R of registration of thermal radiation spectra. The size of the point designation R determined the size of the area on the melt surface (d = 37 μm), the radiation of which was recorded. The minimum division of the microscope scale is 50 mm., Β is the angle between the tangent to the generatrix of the surface of the melt drop and the Z axis. Β = 15 ° for the points of recording the spectra in the experiment;

фиг.3 - графики cпектров теплового излучения для двух поляризаций, измеренные в точке R, отмеченной кружком на штриховой линии на фиг.2. Jz - ось поляризатора ориентирована вдоль цилиндрической оси образца Z, Jx - ось поляризатора направлена горизонтально, перпендикулярно оси Z. Спектральный диапазон, для которого определялся показатель преломления показан на графике заштрихованной областью; Fig. 3 shows graphs of the thermal radiation spectra for two polarizations, measured at the point R, marked with a circle on the dashed line in Fig. 2. Jz - the axis of the polarizer is oriented along the cylindrical axis of the sample Z, Jx - the axis of the polarizer is directed horizontally, perpendicular to the axis Z. The spectral range for which the refractive index was determined is shown on the graph by the shaded area;

фиг.4 - показаны плоскость падения (оранжевый цвет) и плоскость, проведённая через точки измерения спектров (окружность обозначена пунктиром). На фиг.4 обозначены: r - радиус капли расплава в плоскости измерения спектров, R - позиция точки измерения одного из спектров, γ - угол падения излучения со стороны расплава в плоскости падения, ψ - угол преломления в воздухе между выходящим лучом и нормалью к поверхности N; Fig. 4 shows the plane of incidence (orange) and the plane drawn through the points of the spectra measurement (the circle is indicated by the dotted line). Figure 4 denotes: r is the radius of the melt droplet in the plane of measurement of the spectra, R is the position of the measurement point of one of the spectra, γ is the angle of incidence of radiation from the side of the melt in the plane of incidence, ψ is the angle of refraction in air between the outgoing beam and the normal to the surface N;

фиг.5 - схема хода лучей в расплаве в проекции на плоскость XY, x-координата точки R по оси X; Fig. 5 is a diagram of the path of rays in the melt in projection onto the XY plane, the x-coordinate of the point R along the X-axis;

фиг.6 - расчетные функции спектральной плотности интенсивности теплового излучения для двух поляризаций Jx, Jz и их разности Jx-Jz по координате x для случая β=15°, представленные для демонстрации метода измерения; 6 - calculated functions of the spectral density of the intensity of thermal radiation for two polarizations Jx, Jz and their difference Jx-Jz along the x coordinate for the case β = 15 °, presented to demonstrate the measurement method;

фиг.7 - профиль спектральной плотности интенсивности теплового излучения в диапазоне 550-620 нм для двух поляризаций по координате Х. Окружностями выделены экспериментальные точки при x=0,27 mm, значения интенсивности которых получены по спектрам, показанным на фиг.3; Fig. 7 shows the profile of the spectral density of the intensity of thermal radiation in the range of 550-620 nm for two polarizations along the X coordinate. The experimental points at x = 0.27 mm are marked with circles, the intensity values of which were obtained from the spectra shown in Fig. 3;

фиг.8 - расчетная зависимость относительной величины максимума функции max(Q(x,n) от показателя преломления плотной среды; Fig. 8 - calculated dependence of the relative value of the maximum of the function max (Q (x, n) on the refractive index of a dense medium;

фиг.9 - экспериментальные и расчетные значения Q(x,n) для n=1,84.Fig. 9 - experimental and calculated values of Q (x, n) for n = 1.84.

фиг.10 - показаны плоскость падения (оранжевая) и плоскость, перпендикулярная Z, проходящая через точки сканирования излучения (светлая). В этой плоскости угол ϕ задает координаты точки сканирования R1. В плоскости падения обозначен ход луча в расплаве под углом полного внутреннего отражения. Касательная к поверхности расплава, проведенная в плоскости XZ, образует угол β с осью Z. 10 shows the plane of incidence (orange) and the plane perpendicular to Z passing through the scanning points of the radiation (light). In this plane, the angle ϕ defines the coordinates of the scanning point R 1 . In the plane of incidence, the path of the ray in the melt at the angle of total internal reflection is indicated. The tangent to the surface of the melt, drawn in the XZ plane, makes an angle β with the Z axis.

фиг.11 - показано положение плоскости падения для точки R2 в случае ϕ≈π/6. Стрелками показано направление вектора электрического поля Ep, параллельного плоскости падения, и Es - перпендикулярного этой плоскости.Fig. 11 shows the position of the plane of incidence for the point R 2 in the case of ϕ≈π / 6. The arrows show the direction of the electric field vector Ep, parallel to the plane of incidence, and Es - perpendicular to this plane.

ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ CARRYING OUT THE INVENTION

[026] Для осуществления заявляемого способа была использована экспериментальная схема, состоящая из установки по выращиванию монокристаллического волокна (МКВ) методом LHPG (Laser Heating Pedestal Method) (на чертежах не показана) и измерительного стенда для регистрации спектров теплового излучения образца Er3+: YAG в процессе роста кристаллического волокна, принципиальная cхема которого представлена на фиг.1. Подробное описание установки по выращиванию монокристаллического волокна методом LHPG содержится в статье [Г.А. Буфетова, В.В. Кашин, Д.А. Николаев, С.Я. Русанов, В.Ф. Серегин, В.Б. Цветков, И.А. Щербаков, А.А. Яковлев, Квантовая электроника, 2006, 36:7, 616-619]. В указанной установке излучение CO2-лазера (на чертежах не показан) с помощью специальной оптической системы формирует аксиально-симметричную область нагрева 10 у поверхности образца исследуемого материала, состоящего из заготовки 5, области расплава 11 и растущего монокристаллического волокна 6 (фиг. 1). В результате нагрева заготовки 5 образуется область расплав 11.[026] To implement the proposed method, an experimental scheme was used, consisting of an installation for growing monocrystalline fiber (MCF) by the LHPG (Laser Heating Pedestal Method) method (not shown in the drawings) and a measuring stand for recording the thermal radiation spectra of the Er 3+ : YAG sample during the growth of a crystalline fiber, a schematic diagram of which is shown in Fig. 1. A detailed description of the installation for growing a single crystal fiber by the LHPG method is contained in the article [G.А. Bufetova, V.V. Kashin, D.A. Nikolaev, S. Ya. Rusanov, V.F. Seregin, V.B. Tsvetkov, I.A. Shcherbakov, A.A. Yakovlev, Quantum Electronics, 2006, 36: 7, 616-619]. In this installation, the radiation of a CO 2 laser (not shown in the drawings) with the help of a special optical system forms an axially symmetric heating region 10 at the surface of a sample of the material under study, consisting of a workpiece 5, a melt region 11 and a growing single-crystal fiber 6 (Fig. 1) ... As a result of heating the workpiece 5, a melt region 11 is formed.

[027] На фиг.2 показано увеличенное изображение образца, состоящего из заготовки 5, области расплава 11 и растущего монокристаллического волокна 6. Спектры теплового излучения расплава 11 последовательно регистрировались в наборе точек вдоль штриховой линии, показанной на фиг.2.[027] Figure 2 shows an enlarged view of a sample consisting of a preform 5, a melt region 11, and a growing monocrystalline fiber 6. The thermal radiation spectra of the melt 11 were sequentially recorded at a set of points along the dashed line shown in Figure 2.

[028] Тепловое излучение из области расплава 11 регистрировалось с помощью измерительного экспериментального стенда (фиг.1) в плоскости оптического изображения исследуемого образца.[028] Thermal radiation from the region of the melt 11 was recorded using a measuring experimental stand (figure 1) in the plane of the optical image of the test sample.

[029] Схема измерительного экспериментального стенда (фиг.1) включает в себя спектроанализатор 1, например, Ocean Optics USB4000-UV-VIS-ES (OSA), волоконный вход OSA 2, представлявший собой оптическое многомодовое волокно, образец исследуемого материала, состоящий из заготовки 5, области расплава 11 и растущего монокристаллического волокна 6, расположенных вдоль вертикальной оси Z, сферическое зеркало 7, экран 8 и поляризатор 9. Диаметр растущего монокристаллического волокна 6 составляет 620 мкм, заготовки 5 исследуемого материала около 1200 мкм, область расплава 11 имела протяженность приблизительно 1300 мкм вдоль вертикальной оси Z и имела форму капли (фиг.2).[029] The scheme of the measuring experimental stand (figure 1) includes a spectrum analyzer 1, for example, Ocean Optics USB4000-UV-VIS-ES (OSA), OSA fiber input 2, which was an optical multimode fiber, a sample of the material under study, consisting of preforms 5, melt regions 11 and growing monocrystalline fiber 6 located along the vertical Z axis, spherical mirror 7, screen 8 and polarizer 9. The diameter of growing monocrystalline fiber 6 is 620 μm, preform 5 of the material under study is about 1200 μm, melt region 11 has a length approximately 1300 μm along the vertical Z-axis and was in the form of a drop (figure 2).

[030] Спектры излучения нагретой области расплава 11 кристалла Er3+:YAG регистрировались в плоскости изображения области расплава 11 на экране 8 с помощью оптического спектроанализатора 1.[030] The emission spectra of the heated region of the melt 11 of the Er 3+ : YAG crystal were recorded in the image plane of the region of the melt 11 on the screen 8 using an optical spectrum analyzer 1.

[031] Для получения изображения области расплава 11 было использовано сферическое зеркало 7 с алюминиевым напылением (F=100 mm), отображающее область расплава 11 в плоскость экрана 8 с линейным увеличением x2.7. Изображение области расплава 11 формировалось параксиальными пучками теплового излучения 3, падающими на зеркало 7 с отклонением от нормали не более 3°, пучки теплового излучения 3-4 лежали в горизонтальной плоскости XY.[031] To obtain an image of the region of the melt 11, a spherical mirror 7 with aluminum sputtering (F = 100 mm) was used, which displays the region of the melt 11 in the plane of the screen 8 with a linear magnification x2.7. The image of the melt region 11 was formed by paraxial beams of thermal radiation 3 incident on the mirror 7 with a deviation from the normal of no more than 3 °, beams of thermal radiation 3-4 were in the horizontal XY plane.

[032] В плоскости изображения образца, состоящего из заготовки 5, области расплава 11 и растущего монокристаллического волокна 6, в прорези экрана 8, установленного для контроля качества изображения, устанавливался торец 12 оптического волокна 2, служившего входом OSA (спектральное разрешение прибора не хуже 2 нм). Волоконный вход OSA 2 имел возможность смещения в плоскости экрана 8 для регистрации спектров теплового излучения расплава 11 в последовательности точек вдоль выбранного направления по изображению расплава 11. Дополнительно перед экраном 8 был размещен поляризатор 9, ось которого ориентировалась вертикально (вдоль оси Z) или горизонтально (вдоль оси X). Диаметр сердцевины (100 μm) многомодового оптического волокна 2 определял размер площадки (фиг.2) на поверхности расплава 11 (d=37 μm), излучение которой регистрировалось. Соответственно, пространственное разрешение спектров теплового излучения расплава 11 равно 37 μm.[032] In the plane of the image of the sample, consisting of preform 5, melt region 11 and growing monocrystalline fiber 6, end face 12 of optical fiber 2, which served as OSA input (spectral resolution of the device is not worse than 2 nm). Fiber input OSA 2 had the ability to shift in the plane of the screen 8 to record the thermal radiation spectra of the melt 11 in a sequence of points along the selected direction in the image of the melt 11. Additionally, a polarizer 9 was placed in front of the screen 8, the axis of which was oriented vertically (along the Z axis) or horizontally ( along the X axis). The core diameter (100 μm) of the multimode optical fiber 2 determined the size of the area (Fig. 2) on the surface of the melt 11 (d = 37 μm), the radiation of which was recorded. Accordingly, the spatial resolution of the thermal radiation spectra of melt 11 is 37 μm.

[033] В процессе эксперимента с помощью спектроанализатора 1 регистрировались спектры излучения в разных точках на поверхности области расплава 11. Это излучение было поляризованного в двух взаимно перпендикулярных направлениях: с вектором электрического поля, ориентированным вдоль и перпендикулярно оси Z. Jx - ось поляризатора 9 направлена горизонтально, Jz - ось поляризатора 9 направлена вертикально. Соответствующая компонента выделялась с помощью поляризатора 9, расположенного перед входным торцом 12 волоконного входа OSA 2.[033] During the experiment, using a spectrum analyzer 1, the emission spectra were recorded at different points on the surface of the melt region 11. This radiation was polarized in two mutually perpendicular directions: with the electric field vector oriented along and perpendicular to the Z axis. Jx - the polarizer 9 axis is directed horizontally, Jz - the axis of the polarizer 9 is directed vertically. The corresponding component was isolated using a polarizer 9 located in front of the input end 12 of the OSA 2 fiber input.

[034] Положение площадки поверхности расплава 11, спектр которой регистрировался, для краткости обозначено как точка R (см. фиг.2). Угловая апертура регистрируемого излучения расплава 11 (0.011 rad) была существенно меньше угловой апертуры волоконного входа OSA 2 (0.22 rad). Глубина резкости оптической системы регистрации излучения позволяла одновременно получать четкое изображение как центральной, так и краевых зон исследуемого расплава 11. В экспериментах измерялись спектры теплового излучения, исходящего из элемента поверхности капли расплава 11 в точках, расположенных вдоль горизонтальной линии (см. фиг.2, пунктирная линия). Спектральная чувствительность измерительного тракта (OSA) 2 была калибрована по эталону абсолютно черного тела (метрологическая лампа накаливания ТРУ 1100-2350). Поэтому по спектрам фактически определялась величина спектральной плотности интенсивности излучения

Figure 00000001
в различных точках изображения расплава 11 вдоль его диаметра для горизонтальной и вертикальной поляризаций. Величина
Figure 00000001
пропорциональна средней интенсивности излучения в спектральном диапазоне измерений (область интегрирования 550-620 нм, см.фиг.3).[034] The position of the area of the surface of the melt 11, the spectrum of which was recorded, for brevity is designated as point R (see figure 2). The angular aperture of the detected radiation from the melt 11 (0.011 rad) was significantly smaller than the angular aperture of the OSA 2 fiber entrance (0.22 rad). The depth of field of the optical radiation registration system made it possible to simultaneously obtain a clear image of both the central and edge zones of the investigated melt 11. In the experiments, the spectra of thermal radiation emanating from the surface element of the melt droplet 11 were measured at points located along the horizontal line (see Fig. 2, dotted line). The spectral sensitivity of the measuring path (OSA) 2 was calibrated against an absolute black body standard (metrological incandescent lamp TRU 1100-2350). Therefore, the spectra were actually used to determine the spectral density of the radiation intensity
Figure 00000001
at various points in the image of the melt 11 along its diameter for horizontal and vertical polarizations. The quantity
Figure 00000001
is proportional to the average radiation intensity in the spectral range of measurements (integration area 550-620 nm, see figure 3).

Figure 00000002
Figure 00000002

Где λ1 = 550 нм λ2=620 нмWhere λ1 = 550 nm λ2 = 620 nm

[035] У краев изображения шаг регистрации излучения по расплаву 11 составлял 8 μm, в центре - 35 μm, диаметр расплава в плоскости регистрации излучения составлял 715 μm. Для всех точек R по линии регистрации излучения угол наклона касательной к поверхности по отношению к оси Z составлял β =15°.[035] At the edges of the image, the step of registration of radiation over the melt 11 was 8 μm, in the center - 35 μm, the diameter of the melt in the plane of registration of radiation was 715 μm. For all points R along the line of radiation registration, the angle of inclination of the tangent to the surface with respect to the Z axis was β = 15 °.

[036] Из расчета следует, что разность интенсивности двух поляризаций

Figure 00000003
для излучения, вышедшего из расплава 11 в воздух, имеет ярко выраженный максимум в интервале углов падения со стороны расплава 11 от угла Брюстера до угла полного внутреннего отражения (фиг.6). Величина этого максимума, как показывают простые расчеты по формулам Френеля, почти линейно зависит от ПП. Это дает возможность определить ПП расплава 11 путем измерения угловой зависимости интенсивности прошедшего света для двух поляризаций. Для получения угловой зависимости двух разных поляризаций можно измерить диаграмму направленности интенсивности излучения от одной и той же излучающей площадки в области расплава 11, смещая приемник по окружности вокруг нее. Но в случае исследования капли расплава 11 это трудно реализуемо. В то же время осевая симметрия и однородность расплава 11 в капле создает возможность получения аналогичной информации путем анализа излучения в точках, расположенных на линии перпендикулярной оси области расплава 11 (см. схему, представленную на фиг.5), при условии, что излучение распространяется в одном направлении (направлении наблюдения). Интервал от угла полного внутреннего отражения до угла Брюстера в плотной среде определяет рабочий интервал измерения спектров теплового излучения в зависимости от угла при определении ПП расплава 11 заявляемым способом (фиг.6).[036] From the calculation it follows that the difference in the intensity of the two polarizations
Figure 00000003
for radiation released from the melt 11 into the air, has a pronounced maximum in the range of angles of incidence from the side of the melt 11 from the Brewster angle to the angle of total internal reflection (Fig. 6). The magnitude of this maximum, as shown by simple calculations using the Fresnel formulas, almost linearly depends on the RI. This makes it possible to determine the RI of the melt 11 by measuring the angular dependence of the intensity of the transmitted light for two polarizations. To obtain the angular dependence of two different polarizations, it is possible to measure the directional diagram of the radiation intensity from the same emitting area in the region of the melt 11, displacing the receiver in a circle around it. But in the case of studying the melt droplet 11, this is difficult to implement. At the same time, the axial symmetry and homogeneity of the melt 11 in the drop makes it possible to obtain similar information by analyzing the radiation at points located on the line perpendicular to the axis of the region of the melt 11 (see the diagram shown in Fig. 5), provided that the radiation propagates in one direction (direction of observation). The interval from the angle of total internal reflection to the Brewster angle in a dense medium determines the working interval of measuring the spectra of thermal radiation depending on the angle when determining the PP of the melt 11 by the claimed method (Fig. 6).

[037] Проведение измерения спектров теплового излучения в зависимости от угла падения γ осуществлялось путем перемещения точки наблюдения R по линии, перпендикулярной оси Z (фиг.1 и 5). Положение точки R однозначно определяет угол падения γ излучения на поверхность раздела расплава 11 и воздуха (фиг.4). Перемещение точки наблюдения R соответствует перемещению торца 12 волоконного входа OSA 2 по изображению капли расплава 11 в плоскости изображения 8 (фиг. 1).[037] Measurement of the spectra of thermal radiation depending on the angle of incidence γ was carried out by moving the observation point R along a line perpendicular to the Z axis (figure 1 and 5). The position of the point R uniquely determines the angle of incidence of γ radiation on the interface between the melt 11 and air (figure 4). The movement of the observation point R corresponds to the movement of the end face 12 of the fiber inlet OSA 2 in the image of the melt drop 11 in the plane of the image 8 (Fig. 1).

[038] В результате значительное упрощение схемы реализации способа достигается за счет некоторого усложнения расчетов, так как положение плоскости падения в таком случае постоянно изменяется относительно системы отсчета XYZ при изменении положения точки R (см. фиг.10 и 11). [038] As a result, a significant simplification of the method implementation scheme is achieved due to some complication of the calculations, since the position of the plane of incidence in this case constantly changes relative to the XYZ reference system when the position of the point R changes (see Figs. 10 and 11).

[039] На фиг. 7 показаны профили спектральной плотности интенсивности излучения для двух составляющих поляризации

Figure 00000004
и
Figure 00000005
вдоль линии сканирования, измеренные по изображению расплава 11. Для удобства данные для
Figure 00000006
и
Figure 00000005
на фиг.7 нормированы на 2·max(
Figure 00000004
). Рабочий диапазон 550-620 нм для определения n расплава 11 был выбран вне полос поглощения иона Er3+ и для расплава 11 и для кристалла Er3+:YAG. Форма графиков на фиг.7 имеет характерный вид для угловой зависимости пропускания поляризованного излучения в соответствии с формулами Френеля. Для разных поляризаций в средней части изображения расплава 11 (фиг.7) интенсивности
Figure 00000004
и
Figure 00000007
близки по величине, а на краях они заметно отличаются. Отличие по амплитуде видно на фиг.3, где приведены спектры для двух поляризаций, измеренные в точке x=0.27 mm.[039] FIG. 7 shows the profiles of the spectral density of the radiation intensity for two components of polarization
Figure 00000004
and
Figure 00000005
along the scanning line, measured from the melt image 11. For convenience, the data for
Figure 00000006
and
Figure 00000005
in Fig. 7 are normalized to 2 max (
Figure 00000004
). The working range of 550-620 nm for determining n of melt 11 was chosen outside the absorption bands of the Er 3+ ion for both melt 11 and the Er 3+ : YAG crystal. The shape of the graphs in Fig. 7 has a characteristic form for the angular dependence of the transmission of polarized radiation in accordance with the Fresnel formulas. For different polarizations in the middle part of the image of the melt 11 (Fig. 7), the intensities
Figure 00000004
and
Figure 00000007
are close in size, but at the edges they differ markedly. The difference in amplitude is seen in Fig. 3, which shows the spectra for two polarizations measured at the point x = 0.27 mm.

[040] Расчеты показывают (фиг.8), что зависимость разности

Figure 00000008
от показателя преломления расплава 11 позволяет по относительной величине наблюдаемого максимума этой функции определить величину показателя преломления n. [040] Calculations show (Fig. 8) that the dependence of the difference
Figure 00000008
from the refractive index of the melt 11 allows the relative value of the observed maximum of this function to determine the value of the refractive index n .

[041] Спектры теплового излучения, исходящего из элемента поверхности капли расплава 11, регистрировались в одинаковых условиях, поэтому значения интенсивности всех измеренных спектров получены в одних и тех же относительных единицах. Это позволяет оценивать отношение абсолютных величин интенсивности измеренных спектров и сравнивать их с аналогичными расчетными результатами. [041] The spectra of thermal radiation emanating from the surface element of the melt droplet 11 were recorded under the same conditions, so the intensity values of all measured spectra were obtained in the same relative units. This makes it possible to estimate the ratio of the absolute values of the intensity of the measured spectra and compare them with similar calculated results.

[042] На основании расчета величин

Figure 00000004
,
Figure 00000007
и их разности
Figure 00000004
-
Figure 00000007
была определена безразмерная функция Q(x,n), как функция показателя преломления n и координаты x[042] Based on the calculation of the values
Figure 00000004
,
Figure 00000007
and their differences
Figure 00000004
-
Figure 00000007
the dimensionless function Q (x, n) was defined as a function of the refractive index n and coordinates x

Figure 00000009
Figure 00000009

[043] Далее было найдено значение n , при котором достигалось наилучшее соответствие расчетных и экспериментальных значений для max(Q(x,n)) (фиг.9). Выбор в качестве нормирующей величины максимального значение интенсивности

Figure 00000010
для каждого данного n связан с тем, что локальный максимум
Figure 00000011
при угле Брюстера регистрируется в измерениях наиболее точно (кривая
Figure 00000012
на фиг.7).[043] Further, the value was found n , at which the best agreement between the calculated and experimental values for max (Q (x, n)) was achieved (Fig. 9). Selection of the maximum intensity value as a normalizing value
Figure 00000010
for each given n is connected with the fact that the local maximum
Figure 00000011
at the Brewster angle is recorded in measurements most accurately (the curve
Figure 00000012
in Fig. 7).

[044] Расчетная кривая Q(x,n) (фиг.9) была построена по экспериментальным данным с использованием метода наименьших квадратов. Интервал значений ПП с учетом точности измерений указан двумя штрихами на расчетном графике max(Q(x,n)) на фиг.8. Температура расплава 11 в области регистрации спектров теплового излучения Т=2400±30 К была определена по наклону спектров в координатах Вина.[044] The calculated Q (x, n) curve (Fig. 9) was constructed from experimental data using the least squares method. The interval of PP values, taking into account the measurement accuracy, is indicated by two strokes in the calculated graph max (Q (x, n)) in Fig. 8. The temperature of melt 11 in the region of registration of thermal radiation spectra T = 2400 ± 30 K was determined from the slope of the spectra in the Wien coordinates.

[045] Полученное в итоге значение ПП равно n=1.84±0.01. Вариации угла наклона β в пределах ± 2 град и вариации коэффициента поглощения α = 25-35 см-1 при таком способе определения n не влияют на полученный результат.[045] The resulting PP value is n = 1.84 ± 0.01. Variations in the angle of inclination β within ± 2 degrees and variations in the absorption coefficient α = 25-35 cm -1 with this method of determining n do not affect the result.

[046] Значения спектральной плотности интенсивности излучения для двух поляризаций, измеренные в эксперименте, приведены на фиг 7. Отличие правого и левого значения функций Jx и Jz связано с тем, что в реальном эксперименте центр области нагрева расплава 11, обладающей формой кольца, может быть несколько смещен относительно оси растущего монокристаллического волокна 6. В результате нагрев капли расплава 11 и интенсивность теплового излучения с одной стороны области расплава 11 оказались несколько выше, чем с другой стороны (температура, определенная по наклону спектров в координатах Вина, отличалась на 30К). При определении функции max(Q(x,n)) это отличие не играет существенной роли благодаря тому, что каждое крыло графиков интенсивности Jx и Jz (фиг. 7) при обработке экспериментальных результатов нормируется на свое максимальное значение

Figure 00000013
.[046] The values of the spectral density of the radiation intensity for two polarizations, measured in the experiment, are shown in Fig. 7. The difference between the right and left values of the functions Jx and Jz is due to the fact that in a real experiment the center of the heating region of the melt 11, which has a ring shape, can be slightly displaced relative to the axis of the growing single-crystal fiber 6. As a result, the heating of the melt droplet 11 and the intensity of thermal radiation on one side of the melt region 11 turned out to be slightly higher than on the other side (the temperature determined from the slope of the spectra in the Wien coordinates differed by 30K). When determining the function max (Q (x, n)), this difference does not play a significant role due to the fact that each wing of the intensity graphs Jx and Jz (Fig. 7), when processing experimental results, is normalized to its maximum value
Figure 00000013
...

[047] Точность определения ПП таким методом зависит в первую очередь от стационарности формы и размера капли расплава 11 в процессе роста кристаллического волокна. [047] The accuracy of determining the RI by this method depends primarily on the stationarity of the shape and size of the melt droplet 11 during the growth of the crystal fiber.

[048] Таким образом, заявляемым способом измерен ПП расплава кристалла Er:YAG при температуре около 2400 °К, который оказался равным 1.84±0.01.[048] Thus, the claimed method measured the RI of the Er: YAG crystal melt at a temperature of about 2400 ° K, which turned out to be equal to 1.84 ± 0.01.

[049] Подтверждение реализации заявляемого способа приведено для расплава исследуемого материала, но для оптически изотропного материала в твердом состоянии при высокой температуре заявляемый способ тоже может быть реализуем, при условиях, не изменяющих сущность предложенного способа, раскрытой в независимом пункте формулы изобретения, а именно - при условии достаточной чувствительности аппаратуры регистрирующей тепловое излучение нагретого образца из исследуемого материала и оптического качества его поверхности, т.е. поверхность не шероховатая и потери на рассеяние при прохождении границы раздела сред пренебрежимо малы по сравнению с интенсивностью пошедшего света, которая описывается формулами Френеля.[049] Confirmation of the implementation of the proposed method is given for the melt of the test material, but for an optically isotropic material in a solid state at a high temperature, the proposed method can also be implemented, under conditions that do not change the essence of the proposed method, disclosed in the independent claim, namely - provided that the equipment is sufficiently sensitive for recording the thermal radiation of a heated sample made of the material under study and the optical quality of its surface, i.e. the surface is not rough and the scattering losses when passing through the interface between the media are negligible compared to the intensity of the transmitted light, which is described by the Fresnel formulas.

Claims (8)

1. Cпособ измерения показателей преломления оптических материалов в твердом состоянии или в виде расплава, характеризующийся тем, что 1. A method for measuring the refractive indices of optical materials in the solid state or in the form of a melt, characterized in that образец исследуемого материала нагревают до температуры, позволяющей регистрировать его тепловое излучение; a sample of the test material is heated to a temperature that allows recording its thermal radiation; определяют угловые диаграммы интенсивности теплового излучения, исходящего из элемента поверхности образца исследуемого материала для двух взаимно перпендикулярных поляризаций;determine the angular diagrams of the intensity of thermal radiation emanating from the surface element of the sample of the material under study for two mutually perpendicular polarizations; определяют максимальное значение разности диаграмм интенсивности теплового излучения, зависящее от показателя преломления образца исследуемого материала, которое достигается в диапазоне от угла Брюстера до угла полного внутреннего отражения;determine the maximum value of the difference between the diagrams of the intensity of thermal radiation, depending on the refractive index of the sample of the investigated material, which is achieved in the range from the Brewster angle to the angle of total internal reflection; по величине максимального значения разности диаграмм интенсивности теплового излучения рассчитывают показатель преломления образца исследуемого материала; the value of the maximum value of the difference in the intensity diagrams of thermal radiation calculate the refractive index of the sample of the material under study; при этом в качестве зондирующего излучения при измерениях используют собственное тепловое излучение образца исследуемого материала.in this case, the intrinsic thermal radiation of the sample of the investigated material is used as the probe radiation in the measurements. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что измерения проводят в области длин волн относительной прозрачности образца исследуемого материала.2. The method according to claim 1, characterized in that the measurements are carried out in the wavelength region of the relative transparency of the sample of the material under study. 3. Способ по п.1, отличающийся тем, что угловые диаграммы интенсивности излучения образца исследуемого материала определяют путем измерения потоков теплового излучения в плоскости увеличенного оптического изображения образца исследуемого материала, полученного в параксиальных пучках собственного теплового излучения образца. 3. The method according to claim 1, characterized in that the angular radiation intensity diagrams of the sample of the test material are determined by measuring the fluxes of thermal radiation in the plane of the magnified optical image of the sample of the test material obtained in the paraxial beams of the sample's own thermal radiation.
RU2020113918A 2020-04-19 2020-04-19 Method of measuring refractive indices of optical materials in solid state or in form of melt RU2733391C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2020113918A RU2733391C1 (en) 2020-04-19 2020-04-19 Method of measuring refractive indices of optical materials in solid state or in form of melt

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2020113918A RU2733391C1 (en) 2020-04-19 2020-04-19 Method of measuring refractive indices of optical materials in solid state or in form of melt

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2733391C1 true RU2733391C1 (en) 2020-10-01

Family

ID=72926849

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2020113918A RU2733391C1 (en) 2020-04-19 2020-04-19 Method of measuring refractive indices of optical materials in solid state or in form of melt

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2733391C1 (en)

Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5288232A (en) * 1976-01-17 1977-07-23 Katsukawa Heitarou Circulation method of regenerating sulfuric acid electrolyte for treating aluminum or its alloy
RU2153475C1 (en) * 1999-04-22 2000-07-27 Государственное унитарное предприятие Центральный научно-исследовательский институт комплексной автоматизации легкой промышленности Method of removing chromium(iii) from waste waters
RU2164895C2 (en) * 1999-06-21 2001-04-10 Открытое акционерное общество "Нижнекамскнефтехим" Method of removing aluminum compounds from waste waters
RU2253102C1 (en) * 2003-12-18 2005-05-27 Федеральное государственное унитарное предприятие Научно-исследовательский институт комплексных испытаний оптико-электронных приборов и систем (ФГУП НИИКИ ОЭП) Method of determining of optical media refractivity non-linearity
RU2004133038A (en) * 2002-04-10 2005-08-10 Бейкер Хьюз Инкорпорейтед (Us) Borehole Refractometer and Spectrometer of Weakened Reflected Light and Method for Measuring the Refractive Index of Fluids
FR2879291A1 (en) * 2004-12-10 2006-06-16 Commissariat Energie Atomique BRAGG ANGLE NETWORK REFRACTOMETER USING THE OPTICAL POWER DIFRACTED TO THE CONTINUUM OF RADIATIVE MODES.
RU2468997C1 (en) * 2011-09-06 2012-12-10 Леонид Асхатович Мазитов Method purifying waste water from aluminium ions
CN103706326A (en) * 2013-12-25 2014-04-09 中国科学院合肥物质科学研究院 Preparation method of natural mineral-loaded nanometer fluorine removal agent
RU2568225C1 (en) * 2014-06-10 2015-11-10 Акционерное общество "Калужский научно-исследовательский институт телемеханических устройств"(АО "КНИИТМУ") Method of extracting copper (+2) from spent solutions
RU2644471C2 (en) * 2016-06-28 2018-02-12 Акционерное общество "Калужский научно-исследовательский институт телемеханических устройств" Method of utilization of a processed solution of anodic oxidation of aluminum and its alloys

Patent Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5288232A (en) * 1976-01-17 1977-07-23 Katsukawa Heitarou Circulation method of regenerating sulfuric acid electrolyte for treating aluminum or its alloy
RU2153475C1 (en) * 1999-04-22 2000-07-27 Государственное унитарное предприятие Центральный научно-исследовательский институт комплексной автоматизации легкой промышленности Method of removing chromium(iii) from waste waters
RU2164895C2 (en) * 1999-06-21 2001-04-10 Открытое акционерное общество "Нижнекамскнефтехим" Method of removing aluminum compounds from waste waters
RU2004133038A (en) * 2002-04-10 2005-08-10 Бейкер Хьюз Инкорпорейтед (Us) Borehole Refractometer and Spectrometer of Weakened Reflected Light and Method for Measuring the Refractive Index of Fluids
RU2253102C1 (en) * 2003-12-18 2005-05-27 Федеральное государственное унитарное предприятие Научно-исследовательский институт комплексных испытаний оптико-электронных приборов и систем (ФГУП НИИКИ ОЭП) Method of determining of optical media refractivity non-linearity
FR2879291A1 (en) * 2004-12-10 2006-06-16 Commissariat Energie Atomique BRAGG ANGLE NETWORK REFRACTOMETER USING THE OPTICAL POWER DIFRACTED TO THE CONTINUUM OF RADIATIVE MODES.
RU2468997C1 (en) * 2011-09-06 2012-12-10 Леонид Асхатович Мазитов Method purifying waste water from aluminium ions
CN103706326A (en) * 2013-12-25 2014-04-09 中国科学院合肥物质科学研究院 Preparation method of natural mineral-loaded nanometer fluorine removal agent
RU2568225C1 (en) * 2014-06-10 2015-11-10 Акционерное общество "Калужский научно-исследовательский институт телемеханических устройств"(АО "КНИИТМУ") Method of extracting copper (+2) from spent solutions
RU2644471C2 (en) * 2016-06-28 2018-02-12 Акционерное общество "Калужский научно-исследовательский институт телемеханических устройств" Method of utilization of a processed solution of anodic oxidation of aluminum and its alloys

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Shankar Krishnan et al. Refractive Index of liquid Aluminum Oxide at 0.6328 μm, J Am Ceram SOC, 74 [4] 881-83 (1991). *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7091476B2 (en) Scanning probe microscope assembly
US6229138B1 (en) Scanning probe microscope assembly and method for making confocal, spectrophotometric, near-field, and scanning probe measurements and associated images
JPH0317505A (en) Method and device for measuring thickness of thin-film
JPH0228536A (en) Measurement of contact angle
CN101017083A (en) High-density multi-channel detection device
US10718673B2 (en) Thermal property probe
KR20190118603A (en) Systems and Methods for Use in Ellipsometry with High Spatial Resolution
CN101165471A (en) Multi-angle multi-channel detection device
CN108593563A (en) Optical material test method and optic analytical instrument used
CN109341554B (en) Device and method for measuring film thickness
RU2733391C1 (en) Method of measuring refractive indices of optical materials in solid state or in form of melt
JPH03107745A (en) Method and device for light scattering measurement
Graebner Measurement of thermal diffusivity by optical excitation and infrared detection of a transient thermal grating
CN110530821B (en) A kind of measuring device and measuring method of refractive index of optical material
JP2015232450A (en) Film thickness measurement method and film thickness measurement device
Bufetova et al. Determination of sapphire crystal melt refractive index in visible range
JP3716305B2 (en) Internal reflection type two-dimensional imaging ellipsometer
US20240280357A1 (en) Method and apparatus for micromachining a sample using a focused ion beam
JP2012052997A (en) Optical measurement method and optical measurement device for measuring apparent refraction factor of rough surface of solid body
Yin et al. Measurement of refractive index of GaP crystal over a large temperature range using interferometry
Tang et al. Using imaging ellipsometry to determine angular distribution of ellipsometric parameters without scanning mechanism
Urbanczyk et al. Novel bifunctional systems for measuring the refractive index profile and residual stress birefringence in optical fibers and preforms
Stewart et al. Thermal imaging studies of laser irradiated coated optical surfaces
Hsu et al. Accurate measurements of refractive indices for dielectrics in an undergraduate optics laboratory for science and engineering students
Gross et al. Testing the Quality of Optical Materials