Laboratory of Optical and Quasioptical Investigation and Optoelectronic Devices Design for Infocommunication Systems

Grant of the President of Ukraine (GP/F56/167)

Назва

Розробка програмно-апаратного комплексу для експериментальних вимірювань показників заломлення анізотропних матеріалів у діапазоні від видимих до міліметрових довжин хвиль

Основна ідея

Основна ідея проекту полягала в створенні програмно-апаратного комплексу для вимірювань показника заломлення матеріалів інтерферометрично-поворотним методом, який може бути адаптований для широкого діапазону довжин хвиль. За рахунок розроблення і впровадження алгоритмів опрацювання експериментальних даних, сумісних з сучасними середовищами роботи засобів автоматизації експерименту LabVIEW, було підвищено точність визначення показника заломлення матеріалів як для міліметрового так і для видимого діапазонів вимірювання.

Головні результати

Було розроблено методику проведення вимірювань із врахуванням непаралельності робочих поверхонь вимірювального зразка або їх запланованої клиновидності, що була перевірена експериментально на прикладі кристалів ніобату літію та кристалічного кварцу. Тривалість одного вимірювання не перевищувала 5 хв., що підтверджує можливість проведення експрес-аналізу досліджуваних матеріалів.

Програмно-апаратний комплекс, який був розроблений в рамках проекту, а також вдосконалена нами методика вимірювання показників заломлення ізотропних та анізотропних досліджуваних матеріалів із врахування неплоскопаралельності граней зразка, дозволили зменшити великі матеріальні затрати на підготовку високоякісних плоскопаралельних зразків для досліджень, позбутися систематичної похибки і підвищити точність визначення показників заломлення для зразків із неконтрольованою непаралельністю поверхонь. Крім того, було проведено апробацію роботи створеного програмно-апаратного комплексу на прикладі зразків оптичного скла (n = 1,52±0,02), кварцу (n = 2,10±0,02), сапфіру (n = 3,12±0,02) та евлітину (n = 2,02±0,02) на створеній експериментальній установці для міліметрового діапазону довжин хвиль.

Також, було проведено апробацію роботи програмно-апаратного комплексу на прикладі досліджуваних зразків із ніобату літію та кристалічного кварцу у видимому діапазоні довжин хвиль, для яких було уточнено значення показників заломлення. А саме, на довжині хвилі ? = 0,6328 мкм та кімнатній температурі значення досліджуваних зразків становлять no = 2,2865±0,0001, ne = 2,2028±0,0002 та no = 1,5432±0,0004, ne = 1,5525±0,0005. У порівнянні з іншими аналогічними пристроями для проведення вимірювань показників заломлення досліджуваних зразків розроблений комплекс є дешевим більше, ніж в 10 разів. Однією із можливих галузей застосування є виробництво інструментів і обладнання для вимірювання, досліджень та навігації.

Рекомендації

Розроблений програмно-апаратний комплекс керування експериментом і опрацювання результатів вимірювань у сучасному інженерному середовищі National Instruments LabVIEW, а також апаратні та програмні рішення можуть бути використані у навчальному процесі і наукових дослідженнях кафедр фотоніки та телекомунікацій. Даний комплекс може бути також впроваджений для автоматизації подібних науково-дослідних установок, а також в інших експериментальних лабораторіях та наукових інститутах чи безпосередньо на виробництві різноманітних опто-електронних елементів, зокрема на НВП "Карат" (м. Львів), Львівському і Ужгородському національних університетах, Львівському (м. Львів) і Чернівецькому (м.Чернівці) відділеннях Інституту проблем матеріалознавства НАН України (м. Київ), Інституті фізики НАН України (м. Київ), Інституті фізики напівпровідників ім. В.Є.Лашкарьова НАН України (м. Київ), НТК "Інститут Монокристалів" НАН України (м. Харків), ФТІНТ НАНУ ім. Б. І. Вєркіна (м. Харків), Київському національному університеті імені Тараса Шевченка та Національному технічному університеті України "Київський політехнічний інститут" (м. Київ) та інших наукових чи виробничих лабораторіях. Наукові і практичні результати дисертації доцільно також використати в учбовому процесі Національного університету "Львівська політехніка" (м. Львів).