https://doi.org/10.15407/iopt.2020.55.151

Optoelectron. Semicond. Tech. 55, 151-155 (2020)

A.V. Samoylov


OPTIMIZATION OF THE DESIGN OF POLYMER QUARTER SUPERACHROMATIC WAVEPLATES


Si-CN films exhibit high mechanical and optoelectronic properties such as photoconductivity, photoluminescence, variable energy gap in the range of 1.37-5.2 eV, high mechanical and thermal strength, low thermal expansion, which allows them to be used in semiconductor devices. and in microelectronic mechanical systems. They are obtained by chemical deposition methods, and to activate the reaction using thermal heating, plasma or ultraviolet radiation, and by physical methods of deposition at relatively low temperatures by magnetron sputtering. The structure of the films can vary from microcrystalline to amorphous, the main influence being the deposition temperature. Chemical bonding in films is carried out mainly due to the interaction of Si-N, Si-C, C-C, C-N. Despite a significant amount of experimental work to study the properties of Si-C-N films, there are virtually no studies of films deposited by plasma chemical methods using hexamethyldisilazane as the main precursor. The review analyzes the influence of the main parameters of plasma chemical deposition, such as substrate temperature, reagent flow rate, high-frequency discharge power and displacement on the substrate on the physical properties of the films. It is shown that the main mechanism of transport of charge carriers in the investigated films is the space charge limited current. Based on electrical measurements, a number of band parameters as well as parameters of deep traps in a-SiCN films were estimated for the first time.

Keywords: amorphous SiCN films, plasma chemical deposition, band parameters, trap states

Quarter superachromatic waveplates are widely used to convert linear polarization to circular

polarization, for polarization measurements, to prevent back reflection of radiation in optical isolators.

The theory of creation of multicomponent quarter waveplates, their design parameters and spectral characteristics

are considered. Multicomponent polymer superachromatic waveplates can consist of any odd number of components

symmetrically located relative to the central one.

The regularities of the influence of the design of multicomponent quarter superachromatic waveplates on the

region of their achromatization and the shape of the curve of the dependence of the phase shift on the wavelength are

investigated.

A technology for the production of waveplates has been developed, during which it turned out to be possible to

control their phase shift. This made it possible to vary within insignificant limits the value of the angles between the

optical axes of the components of the plates, while controlling the change in the course of the spectral dependence of

the phase shift of wave plates with slightly different parameters.

Optimization of the design for five- and seven-component quarter superachromatic waveplates has been carried

out.

It has been shown experimentally that variation in the angles of rotation of the middle component in five- and

seven-component of quarter waveplates leads to a change in the overall monotonic course of the dependence, and

symmetric variation in the angles of rotation of the outer components leads to a shift in the dependence along the

ordinate axis. Thus, it is possible to achieve, on the one hand, an expansion of the spectral region of achromatization of

the waveplates, and on the other, an increase in the accuracy of the phase shift for a certain spectral region.

Keywords: quarter superachromatic waveplates, design optimization, optical axis rotation.

References

1. Yu Wang, Yumin Liu, Jing Li, Chang Liu, Zhongyuan Yu, Han Ye & Li Yu. Broadband Ultrathin Transmission Quarter Waveplate with Rectangular Hole Array Based on Plasmonic Resonances. Nanoscale Research Letters. Vol. 14, Article number: 384 (2019).

https://doi.org/10.1186/s11671-019-3200-y

2. Suchada Satirachat, Prapa Boonrod, Warunee Kerdsang, Nichapa Haisirikul, Suebtarkul Suchat. Polarization State Control by using Rotating Quarter Wave Plate for the Measurement by Light. Procedia Engineering.Vol. 8. 2011. P. 243-247.

https://doi.org/10.1016/j.proeng.2011.03.045

3. Baatarchuluun Tsermaa, Byeong Kwan Yang and Jin Seung Kim. Construction of a Broad-Band Optical Isolator by Using an Achromatic Circular Polarizer. Journal of the Korean Physical Society. Vol. 48, No. 5. May 2006. R. 892-896.

4. V.A.Kucherov. Mnogokomponentnye simmetrichnye ahromaticheskie fazovye plastinki. 1.Rasshirenie pancharatnamovskoj sistemy na sluchaj proizvolnogo chisla komponent. Fotometricheskie i polyarimetricheskie issledovaniya nebesnyh tel. Kiev: Nauk. Dumka, 1985. S.152-160.

5. V.A.Kucherov. Mnogokomponentnye simmetrichnye ahromaticheskie fazovye plastinki. 2.Sostavnye fazosdvigateli s nebolshim chislom elementov. Kinematika i fizika nebesnyh tel. 1986. T.2, №1. S.82-87.

6. V.A.Kucherov. Mnogokomponentnye simmetrichnye ahromaticheskie fazovye plastinki. 3.Teoreticheskoe modelirovanie opticheskih svojstv 10-elementnoj kvarcevoj fazosdvigayushej sistemy. Kinematika i fizika nebesnyh tel. 1986. Tom.2, №2. S.59-66.

7. V.A.Kucherov, V.S.Samojlov. Mnogokomponentnaya ahromaticheskaya fazovaya plastinka. Optiko-mehanicheskaya promyshlennost. 1987. №8. S.41-44.

8. A.Kucherov, V.S.Samojlov. Superahromaticheskaya fazovaya plastinka. Optiko-mehanicheskaya promyshlennost. 1987. №9. S.57-58.

9. V.A.Kucherov. Spektropolyarimetriya Yupitera v polosah poglosheniya metana. Dissertaciya na soiskanie uchenoj stepeni kandidata fiziko-matematicheskih nauk. Kiev, Glavnaya Astronomicheskaya Observatoriya Nacionalnoj Akademii nauk Ukrainy. 1986.

10. V.A.Kucherov, V.S.Samojlov, O.I.Bugaenko, Ahromaticheskaya fazovaya plastinka, a.s.№1300304. Byul.№12 ot 3.03.1987.

11. A.V.Samoylov, V.S.Samoylov, A.P.Vidmachenko, A.V.Perekhod. Achromatic and super-achromatic zero-order wave plates. Journal of Quantitative Spectroscopy & Relative Transfer. Vol. 88. 2004. R.319-325.

https://doi.org/10.1016/j.jqsrt.2003.12.034

12. A. V. Samoĭlov, V. S. Samoĭlov, A. S. Klimov, E. A. Oberemok. Properties of multicomponent achromatic and superachromatic zero-order waveplates. Journal of Optical Technology. Vol. 76, Issue 5. R. 312-315 (2009).

https://doi.org/10.1364/JOT.76.000312

А.В. Самойлов

Оптимізація конструкції полімерних чвертьхвильових суперахроматичних пластин

Чвертьхвильові суперахроматичні пластини широко використовуються для перетворення

лінійної поляризації в кругову, для поляризаційних вимірювань, для запобігання зворотного відображення

випромінювання в оптичних ізоляторах.

Розглянуто теорію створення багатокомпонентних чвертьхвильових пластин, їх конструктивні параметри

і спектральні характеристики. Багатокомпонентні полімерні суперахроматичні хвильові пластини можуть

складатися з будь-якого непарного числа компонентів, симетрично розташованих відносно центрального.

Досліджено

закономірності

впливу

конструкції

багатокомпонентних

чвертьхвильових

суперахроматичних пластин на область їхньої ахроматизації і форму кривої залежності фазового зсуву від

довжини хвилі.

Розроблено технологію виробництва хвильових пластин, в процесі якої виявилося можливим

контролювати їх фазовий зсув. Це дозволило змінювати в незначних межах значення кутів між оптичними

осями компонентів пластин, контролюючи при цьому зміну ходу спектральної залежності фазового зсуву

хвильових пластин з параметрами, що незначно відрізняються.

Проведена оптимізація конструкції для п'яти- і семикомпонентних чвертьхвильових суперахроматичних

пластин.

Експериментально показано, що варіація значення кутів повороту середньої компоненти в п'яти- і

семикомпонентних чвертьхвильових пластинах призводить до зміни загального монотонного ходу залежності,

а симетрична варіація кутів повороту крайніх компонент призводить до зміщення залежності по осі ординат.

Отже, можна досягати як розширення спектральної області ахроматизації хвильової пластини, так і збільшення

точності фазового зсуву для певної спектральної області.

Ключові слова: чвертьхвильові суперахроматичні хвильові пластини, оптимізація конструкції, поворот

оптичних осей.