(49-1) 03 * << * >> * Русский * English * Содержание * Все выпуски

Оптическое измерение характеристик тонких пленок с помощью спиральных зонных пластинок
А.Г. Налимов 1,2, Е.С. Козлова 1,2, С.С. Стафеев 1,2, В.В. Котляр 1,2, В.В. Подлипнов 1,2

1 Институт систем обработки изображений, НИЦ «Курчатовский институт»,
443001, Россия, г. Самара, ул. Молодогвардейская, д. 151;
2 Самарский национальный исследовательский университет имени академика С.П. Королёва,
443086, Россия, г. Самара, Московское шоссе, д. 34

  PDF, 2472 kB

DOI: 10.18287/2412-6179-CO-1493

Страницы: 21-29.

Аннотация:
В работе предложен способ измерения физических характеристик плоских тонких образцов (тонких пленок) – толщины, показателя преломления и наклона. Измерения осуществляются с помощью вихревой спиральной зонной пластинки, формирующей три максимума интенсивности, которые вращаются при удалении от плоскости зонной пластинки. Погрешность измерения наклона образца составляет доли градуса, погрешность измерения его толщины – менее 5 нм. Моделирование показало, что после металинзы формируются три максимума интенсивности, которые вращаются в пространстве с угловой скоростью 136°/мкм, что почти вдвое больше, чем в аналогичных работах.

Ключевые слова:
спиральная зонная пластинка, сенсор толщины, сенсор перемещения.

Благодарности
Работа выполнена при поддержке Российского научного фонда (грант 23-12-00236) (моделирование), а также по государственному заданию НИЦ «Курчатовский институт» (разработка программного обеспечения).

Цитирование:
Налимов, А.Г. Оптическое измерение характеристик тонких пленок с помощью спиральных зонных пластинок / А.Г. Налимов, Е.С. Козлова, С.С. Стафеев, В.В. Котляр, В.В. Подлипнов // Компьютерная оптика. – 2025. – Т. 49, № 1. – С. 21-29. – DOI: 10.18287/2412-6179-CO-1493.

Citation:
Nalimov AG, Kozlova ES, Stafeev SS, Kotlyar VV, Podlipnov VV. Optical measurement of characteristics of thin films using a spiral zone plate. Computer Optics 2025; 49(1): 21-29. DOI: 10.18287/2412-6179-CO-1493.

References:
  1. Abramochkin E, Volostnikov V. Spiral-type beams. Opt Commun 1993; 102(3-4): 336-350. DOI: 10.1016/0030-4018(93)90406-u.
  2. Abramochkin E, Losevsky N, Volostnikov V. Generation of spiral-type laser beams. Opt Commun 1997; 141(1-2): 59-64. DOI: 10.1016/S0030-4018(97)00215-0.
  3. Schechner YY, Piestun R, Shamir J. Wave propagation with rotating intensity distributions. Phys Rev E 1996; 54(1): R50. DOI: 10.1103/PhysRevE.54.R50.
  4. Paakkonen P, Lautanen J, Honkanen M, Kuittinen M, Turunen J, Khonina SN, Kotlyar VV, Soifer VA, Friberg AT. Rotating optical fields: Experimental demonstration with diffractive optics. J Mod Opt 1998; 45(11): 2355-2369. DOI: 10.1080/09500349808231245.
  5. Daria VR, Palima DZ, Glückstad J. Optical twists in phase and amplitude. Opt Express 2011; 19(2): 476-481. DOI: 10.1364/OE.19.000476.
  6. Bekshaev AYa, Soskin MS, Vasnetsov MV. Angular momentum of a rotating light beam. Opt Commun 2005; 249(4-6): 367-378. DOI: 10.1016/j.optcom.2005.01.046.
  7. Greengard A, Schechner YY, Piestun R. Depth from diffracted rotation. Opt Lett 2006; 31(2): 181-183. DOI: 10.1364/OL.31.000181.
  8. Pavani SRP, Piestun R. High-efficiency rotating point spread functions. Opt Express 2008; 16(5): 3484-3489. DOI: 10.1364/OE.16.003484.
  9. Litvin IA, Dudley A, Forbes A. Poynting vector and orbital angular momentum density of superpositions of Bessel beams. Opt Express 2011; 19(18): 16760-16771. DOI: 10.1364/OE.19.016760.
  10. Rop R, Dudley A, Lopez-Mariscal C, Forbes A. Measuring the rotation rates of superpositions of higher-order Bessel beams. J Mod Opt 2012; 59(3); 259-267. DOI: 10.1080/09500340.2011.631714.
  11. Kotlyar VV, Khonina SN, Skidanov RV, Soifer VA. Rotation of laser beams with zero of the orbital angular momentum. Opt Commun 2007; 274(1): 8-14. DOI: 10.1016/j.optcom.2007.01.059.
  12. Dorrah AH, Zamboni-Rached M, Mojahedi M. Controlling the topological charge of twisted light beams with propagation. Phys Rev A 2016; 93(6): 063864. DOI: 10.1103/physreva.93.063864.
  13. Backlund MP, Lew MD, Backer AS, Sahl SJ, Grover G, Agrawal A, Piestun R, Moerner WE. The double-helix point spread function enables precise and accurate measurement of 3D single-molecule localization and orientation. Proc SPIE 2013; 8590: 85900L. DOI: 10.1117/12.2001671.
  14. Li H, Yun X, Zhang Y, Wang F, Huang W. Optimization of Fresnel-zones-based Double Helix Point Spread Function and measurement of particle diffusion coefficient. Opt Commun 2022; 502: 127411. DOI: 10.1016/j.optcom.2021.127411.
  15. Jin C, Zhang J, Guo C. Metasurface integrated with double-helix point spread function and metalens for three-dimensional imaging. Nanophotonics 2019; 8(3): 451-458. DOI: 10.1515/nanoph-2018-0216.
  16. Volostnikov VG, Vorontsov EN, Kotova SP, Losevsky NN, Prokopova DV, Razueva EV, Samagin SA. Generation of two-lobe light fields with a rotating intensity distribution under propagation for single emitter spectroscopy. EPJ Web of Conferences 2016; 132: 02012. DOI: 10.1051/epjconf/201713202012.
  17. Kotlyar VV, Stafeev SS, Nalimov AG, Schulz S, O'Faolain L. Two-petal laser beam near a binary spiral axicon with topological charge 2. Opt Laser Technol 2019; 119: 105649. DOI. 10.1016/j.optlastec.2019.105649.
  18. Kozlova ES, Stafeev SS, Podlipnov V, Fomchenkov S, Kotlyar VV. Theoretical and experimental study of spiral zone plates in aluminum thin film. 2021 Int Conf on Information Technology and Nanotechnology (ITNT) 2021: 1-4. DOI: 10.1109/ITNT52450.2021.9649231.

© 2009, IPSI RAS
Россия, 443001, Самара, ул. Молодогвардейская, 151; электронная почта: journal@computeroptics.ru; тел: +7 (846) 242-41-24 (ответственный секретарь), +7 (846) 332-56-22 (технический редактор), факс: +7 (846) 332-56-20