Диссертация (1102700), страница 18
Текст из файла (страница 18)
Поляризация детектируемого излучения ВГ параллельна линейной поляризации излучения накачки.В ходе данного эксперимента были проведены измерения азимутальных зависимостей интенсивности p- или s-поляризованного излучения ВГ112в диапазоне углов падения от 0◦ до 40◦ при циркулярно поляризованномизлучении накачки. Также для некоторых углов падения в качестве поляризации накачки были использованы все состояния поляризации возникающие при повороте четвертьволновой пластинки на 180◦ .На рисунке 4.12 представлены зависимости интенсивности излучения ВГ от угла поворота образца (вертикальная ось) и угла поворота четвертьволновой пластинки (горизонтальная ось) для двух энантиомеров вслучае нормального падения излучения накачки, нулевой азимутальныйугол соответствует параллельности одной из сторон образца, анализируемой поляризации ВГ и плоскости поляризации излучения накачки приуглах поворота четвертьволновой пластинки 0◦ , 90◦ , 180◦ , 270◦ , при повороте четвертьволновой пластинки на углы 45◦ , 225◦ поляризация накачкистановится правой циркулярной, при углах 135◦ , 315◦ - левой.
Из данныхграфиков видно наличие эффекта ЦДВГ при любом азимутальном положении образца, причем данный эффект имеет разный знак для энантиомеров.Также следует отметить следующие особенности данных графиков: при линейно поляризованном излучении накачки все зависимости демонстрируютсимметрию 4 порядка, что соответствует симметрии элементарной ячейкиобразца, в то время как в случае циркулярно поляризованного излучениянакачки зависимости являются изотропными.Аналогичные зависимости были исследованы и для угла падения 10◦(рис.
4.13) для p- и s-поляризации излучения ВГ. Видно, что в данномслучае уже практически для всех углов поворота четвертьволновой пластинки азимутальные зависимости интенсивности ВГ имеют симметриючетвертого порядка. Также видно, что в данных условиях уже нельзя однозначно сказать о знаке эффекта ЦДВГ в зависимости от азимутального угла структуры из-за сильной анизотропии. Следует отметить, что вслучае s-поляризованного излучения ВГ генерация при циркулярно поляризованном излучении накачки является более эффективной, чем прилинейной, в то время как при p-поляризованном излучении накачки наблюдается обратная ситуация. Еще одной особенностью азимутальных зависимостей интенсивности ВГ при циркулярно поляризованном излучениинакачки является то, что они сдвинуты друг относительно друга, причемдля s-поляризованного излучения ВГ сдвиг больше и близок к 90◦ .Рассмотрим отдельно азимутальные зависимости интенсивности ВГ113а)Рис.
4.13 .б)Графики зависимостей интенсивности излучения ВГ от азимутального углаобразца (вертикальная ось) и четвертьволновой пластинки (горизонтальная ось) для образцаG-Ci2-400 при угле падения излучения накачки 10◦ и p- (а) и s-поляризованном (б) излученииВГ. Углы поворота четвертьволновой пластинки 45◦ , 225◦ соответствуют правой циркулярнойполяризации, 135◦ , 315◦ - левой.при циркулярно поляризованном излучении накачки (рис. 4.14).
Видно,что при нормальном падении (рис. 4.14.а) зависимости изотропны и, какследствие, параметры эффекта ЦДВГ не зависят от азимутального положения образца. Для определения характера излучения на частоте ВГ принормальном падении была измерена индикатриса рассеяния излучения ВГ,результаты представлены на рисунке 4.14.в.
Видно, что имеется пик, соответствующий направлению «на просвет», с угловой шириной около 5◦ , чтосоответствует угловой апертуре системы детектирования. При угле падения излучения накачки 10◦ азимутальные зависимости излучения ВГ становятся анизотропными и демонстрируют симметрию 4 порядка, при этомзнак эффекта зависит от азимутального положения структуры.В дальнейшем эффект ЦДВГ исследовался для углов падения, лежащих в диапазоне от 0◦ до 40◦ .
По следующим формулам были рассчитаны114,100090180.270360( )(a)..25..80,,206015(c)10550-20-10010,Рис. 4.14 .2004590135 180 225 270 315 360.,.График зависимости интенсивности ВГ для право- (закрашенные символы)и лево-циркулярно (незакрашенные символы) поляризованного излучения накачки при нормальном падении (а) и при угле падения 10◦ (б). Индикатриса рассеяния излучения ВГ принормальном падении и право-циркулярном поляризованном излучении накачки (в). Все зависимости приведены для образца G-Ci2-400численные значения, характеризующие эффект ЦДВГ [30]:SHGCDp =Ipright − Iplef t,Ipright + Iplef tIsright − Islef t,SHGCDs = rightIs+ Islef t(4.6)где Ijk - интенсивность излучения ВГ, j обозначает поляризацию излученияВГ, k обозначает поляризацию излучения накачки (right - правая циркулярная поляризация, left - левая циркулярная поляризация).
Далее дляустранения влияния анизотропии образца на исследуемый эффект вычислялось усредненное по всем азимутальным положениям структуры среднеезначение циркулярного дихроизма < CDp > и < CDs >.Графики зависимостей усредненного значения ЦДВГ от угла падения излучения накачки для различных образцов и поляризаций излучения115накачки приведены на рис. 4.15. Видно, что в целом для всех исследованных углов падения излучения накачки значения ЦДВГ сравнительнонебольшие (|CD| < 10%). Зависимости для разных энантиомеров являются качественно одинаковыми и отличаются только знаком.
При увеличенииугла падения в случае p-поляризованного излучения ВГ значение ЦДВГначинает уменьшаться и в диапазоне углов падения от 15◦ до 20◦ для обоих энантиомеров достигает 0% и меняет знак. В случае s-поляризованногоизлучения ВГ среднее значение ЦДВГ также уменьшается при увеличенииугла падения, но при этом не меняет знак, а стремится к нулевому значению. Таким образом, при увеличении угла падения параметры эффектациркулярного дихроизма сильно меняются, но средние значения, тем неменее, позволяют однозначно идентифицировать энантиомеры для обеихисследованных поляризаций ВГ.88(a)6( )6<CD >4S4<CD >2200-2-2-4<CD ><CD >CD, %<CD>, %P-4SP-6-6-8-8-10-100102030,40.0102030,40.Рис. 4.15 . Графики зависимости усредненной величины циркулярного дихроизма от углападения излучения накачки для p- (закрашенные символы) и s- (незакрашенные символы)поляризованного излучения ВГ для образцов G-Ci1-400 (а) и G-Ci2-400 (б)Если рассмотреть азимутальные зависимости эффекта ЦДВГ (представлены на рис.
4.16 для угла падения 15◦ , среднее значение ЦДВГ притаком угле падения излучения накачки равно 0), то можно увидеть, что ониявляются сильно анизотропными. При азимутальных углах 0◦ , 45◦ и т.д.116циркулярный дихроизм равен нулю, также в этих точках происходит сменазнака циркулярного дихроизма.
Следует обратить внимание на то, что приопределенных азимутальных положениях образца значение ЦДВГ доходитдо больших значений по сравнению с усредненным по всем азимутальнымположениям и достигает 60% в рассмотренном здесь случае. Также стоит отметить, что азимутальные зависимости циркулярного дихроизма вслучае p- и s-поляризованного излучения ВГ сдвинуты друг относительнодруга на угол 45◦ . При этом зависимости для одной поляризации ВГ, норазных образцов, также сдвинуты друг относительно друга на 45◦ , что позволяет говорить о возможности однозначной идентификации энантиомеровпри любом одинаковом азимутальном положении структур.,045901351804590135180.22527031536027031536040CD, %200-20-40(a)60CD, %40200-20-40-60(b)-800225,Рис. 4.16 ..Графики зависимости величины циркулярного дихроизма от азимутальногоугла структуры при угла падения 15◦ для p- (закрашенные символы) и s- (незакрашенныесимволы) поляризованного излучения ВГ для образцов G-Ci1-400 (а) и G-Ci2-400 (б)Также был исследован эффект циркулярного дихроизма на частотеизлучения накачки (рис.
4.17). Для этого в упоминавшейся выше экспериментальной установке ФЭУ были заменены на фотодиоды, работавшиев режиме обратного смещения. Был исследован тот же диапазон угловпадения, что и при исследовании эффекта ЦДВГ. В случае нормально-117,1.301.301.281.281.261.26..,го падения излучения накачки азимутальная зависимость коэффициентапропускания была также изотропной, при увеличении угла падения зависимость начинала проявлять симметрию 4 порядка. При этом значениякругового дихроизма, рассчитанные по формулам, аналогичным 4.6, оказались значительно меньше полученных в квадратичном отклике. Так, длявсех исследованных углов падения среднее значение кругового дихроизмаоказалось менее 1%.1.24..1.241.221.221.201.201.181.181.161.1604590135 180 225 270 315 360,04590135 180 225 270 315 360,.а)б)Рис. 4.17 .
Графики зависимостей коэффициента пропускания образца G-Ci2-400мутального угла при нормальном падении (а) и угле падения.10◦от ази-(б) при право- (закрашенныесимволы) или лево- (незакрашенные символы) циркулярно поляризованном излучении накачки. Прошедшее излучение имело p-поляризацию.4.4.3.Обсуждение результатовДля описания данного результата можно рассмотреть симметриюкомпонент тензора квадратичной восприимчивости χ̂(2) в дипольном приближении.
Элементарная ячейка исследуемых образцов имеет симметрию4 порядка. Введем систему координат, аналогичную приведенной на рисунке 3.9: оси x и y располагаются в плоскости образца параллельно егосторонам, ось z перпендикулярна плоскости структуры. В этом случае следует рассмотреть два преобразования системы координат: поворот на 90◦(x → −y y → x) и на 180◦ (x → −x y → −y). В таком случае ненулевыми остаются следующие компоненты [13], [14]: χzzz , χzxx = χzyy , χxxz =χyyz , χxyz = −χyxz .
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
