ITMO
en/ en

ISSN: 1023-5086

en/

ISSN: 1023-5086

Научно-технический

Оптический журнал

Полнотекстовый перевод журнала на английский язык издаётся Optica Publishing Group под названием “Journal of Optical Technology“

Подача статьи Подать статью
Больше информации Назад

DOI: 10.17586/1023-5086-2026-93-02-79-87

УДК: 53.083

Методика технологического контроля шероховатости и дефектной структуры поверхности монокристаллов ZnGeP2 методами когерентной оптики

Буримов Н.И., Журин Т.А., Шандаров С.М., Юдин Н.Н., Худолей А.Л., Слюнько Е.С., Подзывалов С.Н., Кальсин А.Ю., Зиновьев М.М., Кузнецов В.С., Лысенко А.Б.
Ссылка для цитирования:

Буримов Н.И., Журин Т.А., Шандаров С.М., Юдин Н.Н., Худолей А.Л., Слюнько Е.С., Подзывалов С.Н., Кальсин А.Ю., Зиновьев М.М., Кузнецов В.С., Лысенко А.Б. Средства технологического контроля шероховатости и дефектной структуры поверхности монокристаллов ZnGeP2 методами когерентной оптики // Оптический журнал. 2026. Т. 93. № 2. С. 79–87. http://doi.org/10.17586/1023-5086-2026-93-02-79-87  

Burimov N.I., Zhurin T.A., Shandarov S.M., Yudin N.N., Khudoley A.L., Slyunko E.S., Podzyvalov S.N., Kalsin A.Yu., Zinovev M.M., Kuznetsov V.S., Lysenko A.B. Means of technological control of roughness and defect structure of the surface of ZnGeP2 single crystals by coherent optics methods [in Russian] // Opticheskii Zhurnal. 2026. V. 93. № 2. P. 79–87. http://doi.org/10.17586/1023-5086-2026-93-02-79-87

Ссылка на англоязычную версию:
-
Аннотация:

Предмет исследования. Предметом исследований являются параметры шероховатости, полученные методами когерентной оптики, полированных поверхностей, монокристаллических материалов ИК-диапазона, на примере монокристалла ZnGeP2. Цель работы — создание способа оценки шероховатости поверхности кристаллов дифосфида цинка-германия ZnGeP2, который возможно использовать и интегрировать в процесс полировки на основе методов когерентной оптики. Основные результаты. Разработана методика оценки качества обработки поверхности кристаллов с применением пространственного фильтра. Разработана экспериментальная установка, позволяющая оценить качество полировки поверхности кристаллов ZnGeP2. Измерения интенсивности рассеянного при отражении от поверхности кристалла излучения, обусловленного её шероховатостью, проводились с использованием системы линз и пространственного фильтра, подавляющего постоянную составляющую в спектре излучения. В качестве источника излучения использовался твердотельный лазер с длиной волны 532 нм и мощностью 20 мВт. В качестве измерителя интенсивности рассеянного излучения использовался фотодиод ФД-24К, подключённый к универсальному вольтметру В7-40/5. Измерения значений интенсивности были проведены для 6 образцов кристаллов с различным качеством обработки их граней. Практическая значимость. Проведённая верификация полученных экспериментальных данных с использованием промышленного профилометра показывает применимость разработанной методики для качественной оценки шероховатости поверхности оптических ИК-материалов, в том числе, имеется возможность интегрировать данный метод в процесс полировки. 

Ключевые слова:

дифосфид цинка-германия, ZnGeP2, оценка качества обработки поверхности кристаллов, полировка поверхности кристаллов, промышленный профилометр

Благодарность:
работа выполнена в рамках Госзадания Министерства науки и высшего образования Российской Федерации на 2023–2025 гг. (Задание FEWM-2023-0012)

Коды OCIS: 190.4400, 120.3940, 120.6660, 240.5770, 240.5450

Список источников:
  1. Gerhard C., Stappenbeck M. Impact of the polishing suspension concentration on laser damage of classically manufactured and plasma post-processed Zinc crown glass surfaces // Appl. Sci. Appl. Phys. 2018. № 8. P. 15562. https://doi.org/10.3390/app8091556
  2. Romanovskii O.A., Sadovnikov S.A., Kharchenko O.V. et al. Development of near/mid IR differential absorption OPO lidar system for remote gas analysis of the atmosphere / Remote sensing of clouds and the atmosphere XXIV // Proc. SPIE 11152. Strasbourg, France. 9 October 2019. P. 111520V. https://doi.org/10.1117/12.2532038
  3. Shi C., Ermold M., Oulundsen G. et al. CO2 and CO laser comparison of glass and ceramic processing / High-power laser materials processing: Applications, diagnostics, and systems VIII // Proc. SPIE 10911. San Francisco, California, United States. 27 February 2019. P. 109110M. https://doi.org/10.1117/12.2516966
  4. Mitrofanov A.V., Sidorov-Biryukov D.A., Rozhko M.V., Voronin A.A., Glek P.B., Ryabchuk S.V., Zheltikov A.M. Relativistic nonlinear optical phenomena in the field of subterawatt laser pulses // JETP Letters. 2020. V. 105. № 5. P. 17−23. https://doi.org/10.1103/physreva.105.053503
  5. Zhu X.L., Weng S.M., Chen M., Sheng Z.M., Zhang J. Efficient generation of relativistic near-single-cycle mid-infrared pulses in plasmas // Light Science & Applications. 2020. V. 9. № 1. P. 1−9. https://doi.org/10.1038/s41377-020-0282-3
  6. Pires H., Baudisch M., Sanchez D., Hemmer M., Biegert J. Ultrashort pulse generation in the mid-IR // Progress in Quantum Electronics. 2015. V. 43. P. 1−30. https://doi.org/10.1016/j.pquantelec.2015.07.001
  7. Das S. Optical parametric oscillator: status of tunable radiation in mid-IR to IR spectral range based on ZnGeP2 crystal pumped by solid state lasers // Opt. Quant. Electron. 2019. V. 51. № 3. P. 1−47. https://doi.org/10.1007/s11082-019-1782-3
  8. Hemming A., Richards J., Davidson A.A., Carmody N., Bennetts S., Simakov N., Haub J. 99 W mid-IR operation of a ZGP OPO at 25% duty cycle // Opt. Express. 2013. V. 21. № 8. P. 10062−10069. https://doi.org/10.1364/OE.21.010062
  9. Haakestad M.W., Fonnum H., Lippert E. Mid-infrared source with 0.2 J pulse energy based on nonlinear conversion of Q-switched pulses in ZnGeP2 // Opt. Express. 2014. V. 22. № 7. P. 8556−8564. https://doi.org/10.1364/OE.22.008556
  10. Qian C., Yao B., Zhao B., Liu G., Duan X., Ju Y., Wang Y. High repetition rate 102 W middle infrared ZnGeP2 master oscillator power amplifier system with thermal lens compensation // Optics Letters. 2019. V. 44. № 3. P. 715−718. https://doi.org/10.1364/OL.44.000715
  11. Suratwala T.I., Miller P.E., Bude J.D., Steele W.A., Shen N., Monticelli M.V., Feit, M.D., Laurence T.A., Norton M.A., Carr C.W. HF-based etching processes for improving laser damage resistance of fused silica optical surfaces // Journal of the American Ceramic Society. 2011. V. 94. P. 416–428. https://doi.org/10.1364/OE.24.000199
  12. Пшеницын В.И. Эллипсометрия модифицированных поверхностных слоев и шероховатых поверхностей оптических материалов // Автореферат докт. дисс. Санкт-Петербург: Государственный оптический институт им. С.И. Вавилова, 1994. 42 с.

Pshenitsyn V.I. Ellipsometry of modified surface layers and rough surfaces of optical materials // Abstract of the doctoral thesis Diss. St. Petersburg: State Optical Institute named after S.I. Vavilov, 1994. 42 p.

  1. Verozubova G.A., Gribenyukov A.I., Mironov Yu.P. Two-temperature synthesis of ZnGeP2 // Inorgan. Mater. 2007. V. 43. P. 1040–1045. https://doi.org/10.1134/s0020168507100020
  2. Blunt L., Jiang X. Advanced techniques for assessment surface topography: development of a basis for 3D surface texture standards ”surfstand”. London: Kogan Page Science, 2003. 355 p.
  3. ISO 25178-2:2012 Geometrical product specifications (GPS) — surface texture: Areal — Part 2: Terms, definitions and surface texture parameters.
  4. ASME B46.1-2009 Surface Texture (Surface Roughness, Waviness, and Lay), American national standard.