ЛЬВІВСЬКИЙ НАЦІОНАЛЬНИЙ УНІВЕРСИТЕТ

ІМЕНІ ІВАНА ФРАНКА

КУШНІР

ОЛЕГ СТЕПАНОВИЧ

УДК 548.0:535.5; .56; .36

КРИСТАЛООПТИЧНІ ВЛАСТИВОСТІ ПРОСТОРОВО

МОДУЛЬОВАНИХ І ДИХРОЇЧНИХ МАТЕРІАЛІВ

01.04.10 – фізика напівпровідників і діелектриків

Автореферат

дисертації на здобуття наукового ступеня

доктора фізико-математичних наук

Львів – 

Дисертацією є рукопис.

Робота виконана на кафедрі нелінійної оптики Львівського національного уні-верситету імені Івана Франка Міністерства освіти і науки України.

Офіційні опоненти:

доктор фізико-математичних наук, професор Височанський Юліан Миронович, завідувач кафедри фізики напівпровідників, директор науково-дослідного Інституту фізики та хімії твердого тіла Ужгород-ського національного університету;

доктор фізико-математичних наук, професор Слободянюк Олександр Валентинович, професор кафедри експериментальної фі-зики Київського національного університету імені Тараса Шев-ченка;

доктор фізико-математичних наук, професор Романюк Микола Олексійович, професор кафедри експериментальної фізики Львів-ського національного університету імені Івана Франка.

Провідна установа: Дніпропетровський національний університет, фізичний факультет, Міністерство освіти і науки України, м. Дніпро-петровськ.

Захист відбудеться 12 квітня 6 року о 1530 год. на засіданні спе-ці-а-лі-зованої вченої ради Д .051.09 при Львівському національному уні-вер-си-те-ті імені Івана Франка за адресою: 79005, м. Львів, вул. Кирила і Мефодія, 8, Ве-лика фізична аудиторія.

З дисертацією можна ознайомитись у науковій бібліотеці Львівського наці-о-нального університету імені Івана Франка за адресою: 79005, м. Львів, вул. Драго-ма-нова, 5.

Автореферат розісланий 9 березня  року.

Учений секретар

спеціалізованої вченої ради,

доктор фіз.-мат. наук, професор Павлик Б. В.

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Актуальність теми. З уваги на високу чутливість оп-тичних сприй-нятностей до тонких де-талей структурної організації та енерге-тичної будови напівпро-відників і діе-лектриків дослі-дження їхніх оптико-спект-ральних властивостей особливо акту-альні. Вивчення закономір-ностей поши-рення електромагнітних хвиль і крис-тало-оп-тичних характеристик цих матеріалів, які пов’язані з анізотропі-єю оптич-них сприй-нят-ностей і є безпосереднім наслідком їх-ньої структурної анізо-тропії, є на-дій-ним мето-дом діагнос-тики фізичних властивостей напів-провідників і діелект-риків.

Хоча сьо-годні це коло проблем – уже сфор-мована галузь, ос-нов-ний доробок тут переважно стосується прозо-рих і макро-ско-піч-но однорідних об’єктів. Водночас у фундаментальному плані ці-кавими є матеріали з поглинанням і просторово моду-льованими надструктурами різної фізичної природи, на-приклад, на-пів-провідникові гете-ро-структури, багатошарові діелектричні матеріали, полідоменні фази в неліній-них діе-лектриках, які часто мають ширший спект-р елемен-тар-них збу-джень, порів-няно з макроскопічно однорідними матеріалами. Вони пер-спек-тивні й щодо прак-тич-них за-стосувань в опто-електроніці й матеріало-знавст-ві, зокрема через можли-вості ство-рення та вдосконалення неруйнівних і експрес-ме-то-дів діагностики ма-теріалів і пристроїв перетворення електро-магнітного ви-промі-ню-вання. Серед моду-льо-ваних об’єктів чільне місце належить крис-талам із не-су-мір-ною (НС) модуля-цією, що при-вертають увагу “мезоскопічною” неодно-рід-ні-стю та деякою схо-жіс-тю до наноструктур, які тепер широко до-слі-джують. Пи-тання вия-вів НС модуляції та-кож по-в’язані з деяки-ми загальними проблеми наслідків симетрії, зокрема, принципу Ней-ма-на.

Факт структурної анізотропії переважної більшості напівпровідникових мате-ріа-лів і скінченність ширини забороненої зони зумовлюють потребу належного вра-хуван-ня анізотропії не тільки заломлення, а й поглинання (тобто дихроїзму), і від-повід-но-го впливу на характеристики електромагнітних хвиль, зокрема поляризацію. Попри великий доробок у галузі оптичної анізотропії об’єк-тів з поглинанням цих хвиль, загалом вона розроблена слабше і теоретич-но, і екс-периментально. Рідко ко-ли аналіз дове-дено до результатів, які безпо-се-редньо цікавлять експери-мента-торів, – парамет-рів поляризації та інтенсивності світ-ла, що пройшло кристал, який характе-ризується конкретним набором параметрів анізо-тропії, а деколи не з’ясова-ний навіть характер поляри-зації нормальних хвиль (НХ), які поширюються в середо-ви-щі. Часто моду-льо-вані об’єкти вважають ізотропними або розгляда-ють лише най-простіші ти-пи оптичної анізотропії.

Про-грес у галузі стримується складністю електромагнітного ана-лізу цих об’єк-тів і недо-статньою розробленістю надійних наближених методів із напе-ред відомою сфе-рою за-стосовності. Це особливо стосується ускладнених випадків матеріалів із просто-ровою диспер-сією (ПД) для електромагнітних хвиль, що володіють оптичною активні-стю (ОА) і тому виявляють анізотропію для лінійно та циркулярно по-ляризо-ваних хвиль, матеріалів із рефракційною й абсорбційною анізотропією складних ти-пів і поєд-нанням модуляції та дихроїзму. Щоб встановити надійну інформацію про фізичні процеси в досліджуваних матеріалах, їхню структуру і вплив моду-ляції та анізотропії, потрібно також розв’язати проблеми підвищення точності екс-перимен-тальних ме-тодів і усунення помилок інтерпретації, пов’язаних із надмірною спроще-ністю моделі анізо-тропного кристала, взаємовпливом різних кристалооптич-них явищ, а також упли-вом інтерференційних ефектів через багатократні відбивання світла (БВС) у зразку, особ-ливо актуальним у випадку лазерних джерел.

Ці міркування доводять актуальність до-слі-дження кристалооптичних власти-востей анізотропних діелект-ричних і напівпро-відникових мате-ріалів з просторовою модуляцією – з погляду і на-укових, і практичних перспектив.

Зв’язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Дисертаційна ро-бота виконана на кафедрі нелінійної оптики Львівського національного універси-тету імені Івана Франка в рамках науково-дослідних програм і тематичних планів фізичного факультету та факультету електроніки. Автор – як виконавець – брав участь у таких держбюджетних наукових темах: Фо–074Б “Вивчення кристало-оптичних явищ та фазових переходів в діелектричних матеріалах оптоелектроніки” (№ держ-реєстрації 0194VO15650, 1994–1996), Фе–284Б “Аномальна оптична анізо-тропія в діелектричних та напівпровідникових кристалах” (0197VO18121, 1997–1999), Фо–35Б “Оптико-спек-тральні властивості фероїків” (0100VO01465, 2000–2002), Фе–25Б “Аномальна по-ве-дін-ка оптичних характеристик кристалів в області фазових переходів та ізотропної точ-ки” (0100VO01412, 2000–2002), Фо–95Б “Термо-хромні та неспівмірні фазові переходи у фе-роїках” (0101VO01426, 2001–2003) і Фе–140Б “Оптичні характеристики кристалів в око-лі фазових переходів та ізотропних точок” (0103VO01937, 2003–2004).

Мета і задачі дослідження. Об’єктом дослідження є явища анізотропії діе-лект-риків і напівпровідників, що виявляються у взаємодії з електромагнітним ви-проміню-ванням, а предметом дослідження – кристалооптичні явищаоптична в анізо-тропнихія цих матеріалах матеріалів за наявності просторової модуляції та поглинання. Мета роботи полягає у встановленні законо-мір-нос-тей впливу структурної модуляції та на анізотропії анізотропію діелектричних і напівпровідни-ко-вих матеріалів погли-нання гіротропних діелектричних і напівпровідни-кових матеріалів іта з’ясу-вання з’ясу-ванні ви-явів цього впли-ву в температурній і спектральній по-ведінці характеристик оп-тичної ані-зо-тропії.

Досягнення поставленої мети було досягнуто завдяки застосуванню таких тео-ре-тичних і експериментальних методів дослідження: для визначення оптичних ха-рактеристик анізотропних модульованих структур було застосовано методи феноме-но-логіч-ної електро-ди-наміки суцільних середовищ (теорію зв’язаних хвильмод, теорію Борна для ОА, хвильо-ве та і дисперсійне рівняння електро-магнітної теорії, оператор-ний ме-тод Джон-са, зокрема, диференціальні рівняння для просторової еволюції векторів Джон-са та і па-раметрів по-ляризації світла), стандартні методи теорії твердого тіла, ана-ліз на-слідків точкової си-метрії і принципу Онзагера, прийоми математичного аналі-зу та лі-нійної ал-гебри тощо; ву аналізірозробленні вживаних методик експерименту засто-совано стан-дартні мат-ричні мето-ди розрахун-ку поляризаційно-оптичних систем; для підго-товки зраз-ків для досліджень і експериментальних вимірювань використано комплексну нуль-поля-ри-мет-ричну методику визначення параметрів оптичної анізо-тропії й ти-пові методи орієн-тації, контро-лю оп-тичної якості зразків і визначен-ня коефіцієнтів поглинання, ліній-ного двопроменезаломлення (ЛДЗ), ОА, і повороту кристало-фі-зичних осейоптичної індикатриси (ПКОІ), а також стандартні методи оброблення да-них вимірювань.

Для досягнення поставленої в роботі мети було розв’язано такі задачі:

· аналіз, вдосконалення й апробація експериментальних методик вивчення крис-талооп-тич-нихої дослі-дженьанізотропії; врахування взаємовпливу різних явищ та і впливу БВС у зраз-ках;

· систематичні експериментальні дослідження впливу модуляції різних типів, тем-пературної еволюції структури та фазових перетворень на оптичну анізотропію прозорих історово поглинаючих модульованих матеріалів;

· з’ясування сфери застосовності наближених феноменологічних методів елект-ро-магнітної теорії анізотропних модульованих середовищ; аналіз за а їхньою допомо-гою цих методів поляризації світ-ла хвиль і крис-талооптичнихої явищ ванізотропії гіротроп-них мо-дульова-них структурах матеріалів різ-ної при-ро-ди з нелокальним відгуком; та з’ясування закономірностей виявів моду-ляції;

· встановлення механізмів ПД і гіротропії просторово модульованих суцільних се-редовищ і ді-електричних кристалів з НС надструктурою; розрахунки відповідних ха-рак-теристик для НС фаз кристалів групи A2BX4 з НС модуляцією;

· встановлення основних закономірностей впливу дихроїзму анізотропії поглинання на по-ляризацію світ-ла, спосте-режувані явища оптичної анізотропії і та спектри пропускан-ня напівпровідникових криста-лівматеріа-лів;

· аналіз явищ синхронізму (квазісинхронізму) взаємодіючих хвиль у багато-ша-ро-вих гіро-тропних структурах і напівпровідниках з “ізотропною точкою” (ІТ); з’ясу-вання основних характе-рис-тик вузько-смугових спектральних фільтрів електромаг-нітного випромі-нювання на їхній основі.

Наукова новизна одержаних результатів. У результаті теоретичних і експери-ментальних досліджень, виконаних у дисерта-ційній роботі, вперше одер-жано та-кі наукові результати:

1. Розвинуто наближений підхід до опису інтерференційних явищ внаслідок БВС в одновісних кристалах із загальним типом анізо-тро-пії. Передба-чено явище “спостережуваного” дихроїзму, що виникає через БВС, та якісні від-мін-ності виявів БВС у кристалах з при-родною ОА й ефек-том Фарадея. Кількісно про-інтер-претовано явища в тонких на-пів-провіднико-вих плас-тинках. Екс-перимен-тально ви-явлено вплив БВС на оп-тичну анізотропію герма-нату свинцю Pb5Ge3O11, (N(CH3)4)2ZnCl4 (TMA-Zn), ні-обату лі-тію, дифосфіду цин-ку a-ZnP2 та ін-ших матеріа-лів і вста-новлено при-чини неод-но-рід-но-сті фазо-вих пласти-нок на основі кварцу, ніобату літію і слю-ди.

2. За допомогою операторного методу Джонса систематично описано явища оптичної анізотропії кристалів для ускладне-них випадків наяв-ності мо-дуляції, по-глинан-ня, гіротропії і БВС. Аналіз модульованих структур, що відповідає гранично-му випад-ку електромаг-нітної те-орії для слабкої анізотропії та в “параболічному” на-ближенні, охопив широкий діапазон просторових періодів моду-ля-ції, різні модульо-вані пара-метри, співвідношення величин ЛДЗ і ОА, форми хвилі мо-ду-ляції та гра-ничні умови для неї. Встановлено зв’язок між спостережу-ваними парамет-ра-ми ані-зотропії та періодом модуляції, що узгоджується з експериментами для полідомен-них кристалів германату свинцю, тригліцин-сульфату (ТГС) і дейтерова-ного ТГС.

3. На підставі розрахунків поляризації світла та розвинутого методу ефектив-них па-раметрів анізотропії подано інтер-претацію явища синх-ро-нізму (або ква-зі-синхронізму) хвиль у багатошарових і синусоїдально модульованих діелектричних струк-турах і напів-провідниках з погли-нанням та ІТ. Встановлено законо-мірності для спект-рів пропускання ланцюжкових структур на гіротроп-них крис-талах.

4. Показано, що за наявності анізотропії в неоднорідних середовищах вико-нан-ня умови набли-ження геометричної оптики не гарантує дотримання умов на-бли-ження повільної зміни амплітуд хвиль. Запропоновано феноменоло-гіч-ний опис ПД у просторово модульо-ваних су-цільних середовищах і діелектричних кристалах. Дове-дено можливість існу-вання різно-виду ПД, що залежить від відношення радіуса нело-кальності відгуку і масштабу не-однорідності. Вста-новлено зако-номір-но-сті для “спо-стережуваної” гіротропії ді-електриків групи A2BX4 з НС моду-ляцією.

5. Виявлено специфічні наслідки НС модуляції в оп-тич-ній анізо-тро-пії криста-лів TMA-Zn, біс-мо-ди-фіка-ції (C3H7NH3)2CuCl4 (PACC), a-ZnP2 і тетрабо-рату літію Li2B4O7 (ТБЛ). Пока-зано, що для центроси-мет-рич-них кристалів групи A2BX4 на-дій-на екс-пери-ментальна реєстрація впливу ме-зо-скопіч-ної модуля-ції в ОА утруд-нена й потре-бує підвищення поляриметричної чутли-вості, а темпе-ра-турна поведінка оп-тич-ної ані-зо-тро-пії ацент-ричних a-ZnP2 і ТБЛ визнача-ється ево-люцією структури.

6. У практичному наближенні слабкої анізо-тропії встановлено закономірності кристало-оптичних явищ у високосиметричних дихроїч-них матеріалах і доведено іс-тотність впливу ди-хроїзму на поляриза-цію елект-ромагнітних хвиль. Продемонстро-вано можливість поляриметрич-ної діагностики наслідків структурної анізотро-пії цих матеріалів у поглинанні Ана-літично описано поляризацію НХ і світла на виході крис-талів для більшості випадків поєд-нання параметрів анізо-тро-пії. До-ведено, що за умов ме-зоскопічної модуляції і наяв-ності анізо-тропії для за-лом-ле-ння і погли-нання поляри-за-ція НХ не зво-диться до ві-домої для інших систем.

7. Принципові розбіжності теорії зв’я-заних хвиль і числен-них даних експери-мен-ту для спектрів поляризованого і непо-ляризо-ваного пропускання напівпровідни-кових кристалів халькопі-ритів, вюрцитів і сфалеритів поблизу ІТ пояснено шляхом враху-вання лінійного дихро-їзму (ЛД). Узагаль-нено теорію зв’язаних хвиль для ви-падку комплексно-го фазового неузгодження і опис фі-льтрів на кристалах з ЛД. Знайдено кіль-кісні за-коно-мірності для спостере-жу-ваного в ІТ дихроїзму.

Практичне значення одержаних у роботі експериментальних і теоретичних ре-зультатів стосується найперше оптоелектроніки, поляриметрії та матеріалознавст-ва. Вони пропонують нові можливості для досліджень структури анізотропних діе-лектри-ків та напівпро-відників і створення пристроїв керування електромагнітним ви-проміню-ванням. Зокрема:

· запропоновані теоретичні підходи та результати можна застосу-вати для інших складних для аналізу типів конденсованих систем із просторовою мо-дуля-ці-єю і об’єктів з анізотропією по-глинання електромагнітного випромінювання, наприк-лад наноструктур, хвилеводів, рідких крис-талів, анізотропних лазерних резо-наторів;

· удосконалення комплексного нуль-поляриметричного методу й традицій-них ме-тодик кристалооптики підвищило їхню точність і усунуло помилки інтерпретації, що дає змогу вивчати тонкі явища впливу структурної анізотропії та неоднорідності;

· результати для впливу БВС на оптичні параметри потрібно враховувати у ви-вченні оптичних властивостей кристалічних пластинок, вони перспективні також для лазерної інтерференційної термометрії та колориметрії твердих тіл;

· методика контролю параметрів якості фазових пластинок має практичне зна-чен-ня для поляризаційної оптики, прикладної еліп-сометрії та розроблення елементів ін-терфе-рен-ційно-поляризаційних фільтрів різних типів;

· результати для вузькосмугових ланцюжкових фільтрів шольцівського типу мають посприяти їхньому вдосконаленню, найперше поліпшенню спектральної ви-бір-ковості;

· встановлені закономірності впливу анізотропії поглинання на параметри фільтрів на напівпровідниках з ІТ особливо актуальні для фільтрів з робочими дов-жинами хвиль в ультра-фіолетовій ділянці спектра;

· кількісний опис важливих для практичної кристалооптики параметрів поляри-за-ції світла на виході кристалів з поглинанням можна використати в експеримен-тальних дослідженнях, зокрема для цілеспрямованого пошуку нових і перспектив-них для прак-тичного застосування явищ.

Особистий внесок здобувача. Автор самостійно здійснив постановку загаль-ної проблеми, вибір напрямку, мети і задач досліджень, а також засобів їхнього роз-в’язан-ня. Основні наукові результати та по-ложення, які відображають новизну робо-ти і сфор-мульовані у в її висновках, належать авторові.

Особистий внесок автора полягає у вдосконаленні експе-ри-ментальних мето-дик дослідження, розвиткові й систематичному застосу-ванні наближених методиків вивчен-ня впливу модуляції на анізотропію та кристалооптичні властивості, одер-жанні пере-важ-ної більшості конкретних теоретичних і експериментальних результа-тів, їхньому уза-гальненні й ви-вченні можливостей прикладних застосувань.

Значну частину результатів було обговорено з проф. О. Г. Влохом, який при-вер-нув увагу автора до проблем анізотропних модульо-ваних матеріалів, а такожі проф. І. І. По-ло-винком., які привернули увагу автора до питань анізотропії модульо-ваних і погли-наю-чих кристалів. Удоско-налення окремих компонентів апаратної та про-грамної частин експе-римен-таль-ної установ-ки нуль-поляриметра запропонував доцпроф. Я. І. Шо-па і реалізував здо-бу-вач О. А. Бевз. Більшість експериментальних дослі-джень впливу мо-дуляції і дих-ро-їз-му автор виконав самостійно, а частину ре-зуль-та-тів для ТБЛ [623027,823632], дей-теро-ва-но-го ТГС [7433,835147] і a-ZnP2 [774541,785349] одержано за участю здо-бу-вача О. А. Бев-за, а для крис-талів PACC [574945,81,3235046,5551] – спіль-но з аспмол. наук. співр. Р. Я. Шопою. Дані для спон-тан-них явищ у ферої-ках [564238,835147] та мож-ли-во-сті ком-пенса-ції ЛДЗ у мо-ду-льованих криста-лах [1712421,2825,1724339,204] було об-гово-рено з доц. Л. П. Луців-Шумським. Деякі резуль-тати для про-пу-скання криста-лів побли-зу ІТ [1918,39620,408,4252926,4495450] здо-буто вна-слідок об-го-ворення з доц. В. А. Гра-бовсь-ким, а також зав. лабораторії О. С. Дзен-дзе-лю-ком. Аб-солютне ЛДЗ ок-ре-мих крис-талів при кім-нат-ній темпе-ратурі було ви-зна-чено з допо-могою доц. В. Й. Стад-ника, а спектри по-гли-нання крис-талів a-ZnP2 – доцпроф. В. Б. Ка-пус-тя-ни-ка і асист. Ю. М. Кор-ча-ка. Симетрію мік-роскопіч-но-го діе-лек-трич-но-го тензо-ра в рамках підходів [3733,2634036,274,2754440] переважно про-аналізовано спільно з канд. фіз.-мат. наук Л. О. Ло--коть, а окре-мі ре-зультати одержа-но завдяки обго-во-рен-ню зі ст. наук. співр. ІФКС НАНУ А. М. Швай-кою. Для аналізу автор ви-користав ре-зуль-тати кван-тово-меха-нічних об-чис-лень ком-понент діелектричної про-никності та гіра-цій-ного тензора [2643531,2843834,2884642,2894743] і роз-рахунків мето-дом збурень для не-однорідних бло-хів-сь-ких хвиль в мо-дульо-ва-них се-редовищах [2522,2082623,209,2233229,224], виконаних канд. фіз.-мат. наук Л. О. Ло-коть. В огля-до-вих під-роз-ділах 1.1, 2.1 і 5.1 роботи, де описано стан пробле-ми та по-ставлено задачі дослі-дже-ння, критично про-аналізовано окремі результати канди-дат-сь-кої ди-сер-тації ав-тора.

Кристали для досліджень було вирощено на кафедрі нелінійної оптики, а та-кож у лабораторіях Львівського НВП “Карат”, Ін-ту фізичної оптики, Київського ви-щого тан-кового інженерного училища, НТО АН Білорусі, Ін-ту кристалографії РАН і люб’язно надано ст. наук. співр. С. А. Свелебою, проф. І. М. Болестою, докт. фіз.-мат. наук Я. В. Бура-ком, проф. А. В. Кітиком і проф. Л. А. Шуваловим.

Статті [58,79,86,88,11114,–1161212,173,177,178,273,394,409] є одноосібними. Практич-но в усіх спільних працях, які відо-бра-жають основні результати дисертації, внесок автора визначальним переважає й полягає в тому, що йому належить:

[1716,672320,693430,71] – розробкапробація методівметодики, підготовка і проведення експерименту, об-роб-лення да-них, аналітичні розрахунки, аналіз та ін-терпретація результатів;

[623027,7433,3632,774541,78,82,835147,5349] – розроблення експериментальних методик, проведення експе-ри-менту за участю співавторів, оброблення даних, аналіз та інтерпретація;

[574945,81,3235046,–5248,5551325] – планування та рівна участь в експерименті, переважаюча участь в аналізі результатів;

[564238] – вдосконалення методики, підготовка і проведення експерименту, оброблення даних вимірювань, перева-жаюча участь в аналізі та інтерпретації;

[1414–,1615,1817–211951,60,117,1712421,2724–2926,3935,,1724339,1964844,203,204,396,408,412,425,428,429,431,4495450] – вибір мо-делі та ро-бочих методів, аналі-тичні розрахунки, аналіз та інтерпретація результатів;

[1951313] – аналітичні розрахунки, чисельне моделювання і пояснення частини ре-зультатів експериментів;

[22,2082522,2623–210,223,224,2693128,3229] – вибіррозробка моделі та, вибір робочих методів, переважна біль-шість розра-хунків, аналіз та інтерпретація;

[3733,2634036,4137,2744440–276] – вибір моделі та робочих методіврозробка моделі, вибір робочих методів, участь в розра-хун-ках, аналізі та інтерпретації результатів;

[2643531,283,2843834,2884642,2894743] – основні припущення, та розробка моделіь опису, переважаюча участь в аналізі та інтер-пре-тації результатів.

Постановку завдань досліджень У у всіх переважній більшості опублі-ко-ваних роботахіт постановку проблеми та завдань досліджень здійс-нено авто-ром, або за його активною співучастю. крім статей [15,1615,1817,602119,21022,412,429,431], де завдання поставлено спільно з проф. Вло-хом О.Г., і роботи статті [1951313]. У всіх статтях за темою дисертації, крім За винятком роботи [1951313], аАв-торові нале-жить нале-жать формулю-вання тих основних основних більшості висновків у статтях, на яких ґрунтовано за темоювисновки ди-сертації, і таа їхнєтакож особисте визначальний внесок у на-писання статейя робіт.

Апробація результатів дисертації. Основні результати дисертації обгово-ре-но, зокрема, на Міжнародній конференції з аперіодич-них кристалів (Ле-Діаблеретс, Швейцарія, 1994), IX Міжнародному симпозіумі із за-стосу-вань сегнетоелектриків (Пенсильванія, США, 1994), Україн-сько-польській школі з сег-нетоелектриків і фазо-вих переходів (Ужгород, 1994), Міжнародній кон-ференції OPTDIM'95 (Київ, 1995), Міжнародній конференції до 150-річчя I. Пулюя (Львів, 1995), Міжнародній конфе-ренції з поляриметрії та еліпсометрії (Казімєж Доль-ни, Польща, 1996), III Європей-ській конференції із застосувань полярних діе-лектриків (Блед, Слове-нія, 1996), XXII Міжнародній школі та III Українсько-польсь-кій конферен-ції з фізики сегнетоелект-риків (Кудова, Польща, 1996), IV Українсько-польській конфе-ренції з фі-зики сегне-тоелектриків з фазових переходів і фізики сег-нетоелектриків (Дні-пропет-ровськ, 1998), IX Євро-пейській конференції з сегнето-електрики (Прага, Чехія, 1999), Міжна-родній школі “Оптоелект-ронні та гібридні оп-тичні/двійкові системи для обробки зображень/сигналів (Львів, 1999), I Укра-їнській школі-семінарі з фізики сег-нето-елект-риків та споріднених матеріалів (Львів, 1999), II Між-народному Смакуловому симпозі-умі (Тернопіль, 2000), Міжнародній конфе-ренції з параметричної оптики (Львів, 2001), VIII Міжнародному семінарі з фізики та хімії твердого тіла (Львів, 2002), Юві-лейній міжнародній конференції до 100-річчя дня народження О. Стасіва (Львів, 2003).

Публікації. За матеріалами дисертації опубліковано понад 80 праць обсягом понад 27 друк. арк. Основні результати роботи висвітлено в 55 51 статтіях у у фахових жур-налах та і збір-никах на-уко-вих праць.

Структура та обсяг роботи. Дисертаційна робота складається із вступу, шес-ти розділів, висновків, списку використаних джерел і додатка. Її загальний обсяг –389 сторінок (у т. ч. суто машинописного тексту основної частини дисерта-ції – 275 с., обсяг додатка – 5 с.). Вона містить 92 рисунки і 10 таблиць, які на-ве-де-но за текстом (49 с.), і 450 бібліографічних найменувань (38 с.).

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ

У вступі обґрунтовано актуальність теми дисертації, сформульовано мету і за-дачі дослідження, описано наукову новизну та практичне значення одержаних ре-зультатів, а також подано інформацію про особистий внесок здобувача, апробацію результатів роботи, її структуру та публікації.

Перший розділ дисертаційної роботи присвячено розвиткові експерименталь-них методик досліджень явищ анізотропії, які виявляються у взаємодії кристалів з електромагнітними хвилями. Переважно слабкі анізотропія й модуляція впли-вають найперше на поля-ризацію, а не фазові швидкості та коефіцієнти загасання хвиль, то-му більшість вжитих у роботі методів – поляриметричні, де вимірювани-ми пара-мет-рами є азимут (c) і еліптичність (e) світла на виході кристала. Особливої ваги надано підвищенню точності експерименту через усунення систематич-них поми-лок або помилок інтерпретації, пов’язаних із неврахуванням недосконалості вимірю-валь--ної апаратури, взаємного впливу різних кристалооптичних ефектів і на-слідків БВС.

У першому підрозділі зроблено огляд відомих методів визначення параметрів оптичної анізотропії. Зокрема за основу було взято комплексну методику універ-сального нуль-поляриметра, засади якої ми розробили раніше. Вона дає змо-гу одно-часно знаходити ЛДЗ, циркулярне двопроменезаломлення (ЦДЗ) вна-слідок гірації, ЛД і циркулярний дихроїзм (ЦД), а для низькосимет-ричних кристалів – кут орієн-та-ції кристалофізичних осей (або кут ПОІПКО).

Предметом подальшого теоретичного та експеримен-таль-ного аналізу стали джерела і способи усунення систематичних по-ляримет-рич-них похибок через “дрейф нуля” системи реєстрації, розсіяння світла на дефектах (наприклад, росто-вих) у до-сліджуваних зразках і їхніх доменах, вплив неякіс-них поверхонь зразка, “неод-норід-но напружених” оптичних вікон тер-мостата й недо-сконалостей компенсатора. Дове-де-но, що параметри неідеальності, які входять у вирази для ефективних поляри-мет-ричних величин, пов’язані не з окреми-ми оптичними, меха-нічними та електрон-ними елементами і вузлами поляриметра, а характеризу-ють поляриметр загалом. За-про-поновано метод поляриметричної орієнтації монокристалів з точні-стю до  рад. Аналіз слабких і сильних сторін методики засвідчує її кон-курент-носпромож-ність по-рів-няно із сучасними методами типу HAUP (High-accuracy universal polarimeter).

У першому розділі також вдосконалено низку стандартних методик, зокрема Се-нармона та методи вимірювання ОА і ЦД у слабкоанізотропних напрямках по-ши-рен-ня світла, і наведено дані для чутливості й точності основних вжитих методів.

Аналіз літератури показав, що вплив інтерференційних явищ через БВС на оп-тико-спектральні ха-рактеристики діелектриків і напівпровідників переважно роз-гля-дали в неявному припущенні про їхню ізотропію. Тому наступним ета-пом був сис-те-матичний кількісний опис БВС у високосиметричних анізотропних матеріалах, який за умови слабкості анізотропії виконано в рамках операторного ме-тоду Джонса. Одер-жано базову мат-рицю Джонса (МД) (F – амплітудний множник, якого не наводимо), що пов’язує між со-бою компоненти попе-речних частин елект-рич-них полів світлової хвилі на вході та виході кристала за присут-ності БВС:

(1)

де знаки “” що стосуються відповідно випадків природної та магніт-ної (фарадеїв-ської) гірації, приводять до істотної відмінності виявів БВС для них. У форму-лі (1) – це коефіцієнт відбиван-ня для однієї поверхні, a – серед-ній ко-ефіцієнт поглинання НХ, b = h – се-редня зміна абсолютної фази НХ при од-но-крат-ному проходженні кристалічної пластинки, і – комплексні “різ-ниця фаз” і “числова еліптич-ність” НХ ( – середній показник заломлення, h = 2pd/l, , , , , d – товщина кристала, l – довжина хвилі у вакуумі).

Аналіз (1) засвідчив “ефективний” дихроїзм через БВС, що існує навіть за відсутності “іс-тинного” дихроїзму (). При він опи-сується виразом, де – різ-ниця фаз. Надалі одержа-но кількісні співвідно-шення для впливу БВС на оптичні параметри, ви-мі-ряні в рамках основ-них методик дослідження кристалів. Зокрема стандартний вираз для про-пу-скання, усередненого за спектраль-ни-ми осциляціями через БВС, виявляє-ться коректним ли-ше за низки додаткових умов. Для азимутів поляризації світла, що падає на кристал, (),() і без такого усереднення та при

R << 1, d = 0 маємо відповідно   

(2)

Формули (2) дають кількісну інтерпретацію відомих з літератури спектраль-них ос-циляцій пропускання тонких пластинок In2Se, GeSe2 і SnS.

Розгляд БВС поширено на випадок реальних кристалічних пластинок із розсі-янням і неплоскопаралельними поверхнями та частково на шаруваті кристали, а та-кож проілюстровано на прикладі інтерпретації спектрів відбивання кристалів SnS. Крім того, наведено експериментальні результати для різних параметрів, методик і матеріалів (TMA-Zn, Pb5Ge3O11, a-ZnP2). Вони кількісно описані в рамках запро-понованого підходу і тому демонструють його коректність.

У першому розділі описано також апробацію універсального нуль-поля-римет-ра для розв’язання задачі контролю однорідності номіналу фазового зсуву у по-пе-речно-му перерізі ко-мерційних кристалічних пластинок на основі крис-талів квар-цу, LiNbO3 і слюди (, де s – ці-лий порядок, , , тощо). Відпо-відні результати (приклади наведено на рис. і в табл. 1) дали змогу встановити при-чини просторової неоднорідності фазових пластинок.

У другому розділі наведено резуль-тати до-сліджень оптичної анізо-тропії крис-талічних кристалооптичних ха-рак-теристик анізо-тропних ді-електриків з мак-роско-піч-ною модуля-ці-єю, типо-вою, зокре-ма, для багато-шаро-вих струк-тур, лан-цюж-ків крис-таліч-них плас-ти-нок і ста-тис-тично пе-ріо-дичних полі-доменних фе-роїків. В ог-ля-до-вому під-розділі зга-дано ос-новні під-хо-ди до опису моду-льованих матеріалів крис-талів і наявні в літе-ратурі резуль-тати за пред-метом. Для аналі-зу ви-пад-ку малої гли-би-ни модуляції обра-но достатньо по-тужний опе-раторний ме-тод, бо теорія зв’я-заних хвиль мод фактично не звертаєть-ся до стану по-ляризації НХ і харак-теру ре-зультуючої оп-тичної анізотро-пії.

Поляриметричні експерименти для кристалів Pb5Ge3O11 і ТГС показа-ли, що ве-личини компонент тензора гірації і кута ПОІПКО, пов’язаних пов’язаних з модуляцією, у полідо-мен--нних фазах менші відповідно за і 0,01 град. Ці результати пояснено шля-хом розрахунку параметрів анізотропії структур з П-подібною хвилею модуляції (рис. ). Еліптичність НХ через ОА для структури рис. ,б визначається вира-зом

(3)

Таблиця 1

Параметри просторового розподілу фазового зсуву для пластинок кристалів кварцу.

Криста-лічна

плас-тин-ка | Середній фа-зовий зсув <Dn>, град | Максималь-ний фа-зо-вий зсув Dn max, град | Мінімаль-ний фазо-вий зсув Dn min, град | Відхи-лен-ня (<x2>)1/2, град | Відносне від-хи-лення, %

P1 | 92,16 | 95,84 | 88,78 | 1,54 | 1,7

P2 | 95,68 | 108,42 | 92,05 | 2,43 | 2,5

P3 | 182,93 | 183,72 | 175,15 | 4,43 | 2,4

де, , а n і D характе-ризують окремі шари (пів-періоди мо-дуляції). Для періодів моду-ляції, харак-тер-них для доменної структури ( мкм), і за умови відно-шення до амплі-тудного (“локального”) параметра n ста-новить, і відсут-ні будь-які особливості спостережуваної гірації в околі температур, при яких за-гальна різниця фаз, де s – цілі числа. Це доб-ре корелює з усіма даними експе-рименту.

Підтверджують висновки тео-рії і ре-зу-льтати комплексних досліджень кристало-оп-тич-них власти-востей (ЛДЗ, ОА, ЛД і ПОІПКО) рівноважної шару-ватої багатошаро-вої до-мен-ної структури в дей-теро-ва-ному ТГС (ДТГС, ступінь дей-те-рування ). Із аналі-зу поляриметричного пара-метра

(4)

де – феноменологічний параметр розсіяння світла в зразку, виявлено не-значний за-лишковий ЛД ( см, де). Досягнута точ-ність реєстра-ції ПОІПКО (~ 0,001 град), за нашими даними, є найвищою в таких вимі-рю-ваннях. Тем-пературні зміни ЛДЗ і ПОІПКО в сегнетоелектричній фазі, пояснені на під-ставі квад-ра-тичного зв’язку зі спонтанною електричною поляризацією, засвідчують значні елект-рооптичні нелінійності. Порівняння з кристалами ТГС показує, що дей-теру-ван-ня приводить до майже однакових змін електрооптичних коефіцієнтів ЛДЗ і ПОІПКО (і, відповідно), хоча вплив на гі-рацію іс-тотно інший (для).

Наступним пунктом досліджень було з’ясування потенційних можливостей поляримет-ричних методик визначення параметрів багато“шаруоватої” доменної будови струк-тури фе-ро-їків різних типів у напрямку просвічування зондувальним проме-нем. Як ос-новний приклад, було обрано структуру, у якій домени відрізняються за напрям-ками крис-та-ло-фізичних осей (кут розвороту). Встановлено вираз для кута “зага-сання” крис-тала між схрещеними поляризаторами:

(5)

де, , і – фазові зсуви НХ у проти-лежних шарах-доменах через ЛДЗ. Це дає змогу реєструвати уніполярність і орієн-товні товщини доменів. Зокрема для тригональних подвійних молібдатів і вольфраматів (KSc(MoO4)2 та ін., , див. рис. ) залежності від параметра демонструють своєрідну “масштабну інварі-антність” – фактичну незалеж-ність функції від в області малих, де d – товщина доменів.

Зважаючи на попередні літера-турні дані, ми докладно вивчали “резо-нансні” кристалооптичні явища в багатошарових структурах або ланцюжках кристалів зі зна-козмінними парамет-ра-ми ОА і ПОІПКО. Встановлено точні умови та вияви цих явищ для різних моду-льованих параметрів і граничних умов для фази модуляційної хвилі. У рамках теорії зв’язаних мод вони від-повідають фазовому квазісинхро-ніз-мо-ві взає-моді-ючих хвиль, недостатньо конкретизо-ваному за наслідками для поляриза-ції світ-ла. Для структури рис. ,б “резо-нанс” для спостережуваної ОА і компенсація зазви-чай домінуючого ЛДЗ досяга-єть-ся на довжині хвилі, для якої і.

На підставі цих результатів у ро-боті запропоновано новий тип вузько-смугових поляризаційно-інтерферен-ційних спектральних фільтрів, у яких ланцюжок 2m+1 гіротропних крис-та-лів поміщено між схреще-ними поля-ри-за-то-рами. Диспер-сія пара-метра n зу-мовлює принципові відмінності їх-ньо-го пропу-скання, по-рівняно з відо-ми-ми фільт-ра-ми Шольца, зо-крема, можли-вість ефек-тивного “га-сіння” не-бажа-них го-ловних мак-си-му-мів (див. рис. ). Із рис. вид-но “гло-бальну” та “ло--кальну” асимет-рію про-пускан-ня – від-мін-ності функції (де – нор-мова-на на p різ-ни-ця фаз НХ у криста-ліч-них пластин-ках) для різних головних екс-тремумів і довго- та корот-кохви-льо-вих око-лів кожного з них, відповідно. Для вузь-кого околу голов-ного максимуму одержано

(6)

де, – дис-персійний коефіці-єнт, і. Вираз (6) зводи-ть-ся до стан-дартної функції, ві-до-мої з літератури, лише за гіпоте-тичної умови відсутності дисперсії ОА (). Ми також визначи-ли основні характеристики фільт-рів – вільний спектральний діапазон, півширину смуги пропускання, доб-ротність, контрастність і положення та пропу-скання в побіч-них максиму-мах. Усі вони виявля-ють асиметрію, яку можна опису-ва-ти функціями довго- і ко-роткохви-льових відхилень (рис. , встав-ка). Для легко до-сяг-ненних значень параметрів маємо пів-ширини ~ 0,1 – 10 нм.

Щоб вияснити вплив форми хвилі модуляції на спостережувану анізотропію, було досліджено властивості матеріалів із синусоїдально модульованими діелект-рич-ними параметрами для напрямку поширення світла вздовж осі модуляції z (див. рис. ). У розгляді альтернативних практичних випадків і бу-ло застосовано відповідно метод диференційних МД та аналіз просто-рової еволюції стану поляризації світла. Для ідентифікації спостережуваних явищ в ускладненому випадку анізотропних неоднорідних матеріалів у роботі розвинуто підхід “ефектив-них” НХ і кристалооптич-них ефектів, що полягає у знаходженні “пе-редавальної” мат-риці для компонент електричного поля електромаг-ніт-ної хвилі на вході та вихо-ді скінченної кристалічної пластинки та визначенні наявних явищ і відповідних пара-метрів на підставі її власних векторів і значень, які не залежать від біжучої коорди-нати. Загалом матриця може не мати аналогів в однорідних ма-теріалах і може не володіти властивостями МД.

Властивості синусоїдально модульованих матеріалів і шаруватих багатошарових структур ви-явилися якісно схо-жими. Якщо не розглядати не підтверджені в експериментах за-лежні від тов-щини кристала явища, то при порівняно великих періодах модуляції ефек-тив-ні пара-метри анізотропії модульованих матеріалів близькі до амплітудних, за умови квазі-син-хро-нізму (або, де і – від-по-від-но хвильові вектори НХ і модуляції) значно перевищують їх, а при малих вели-чина спостережуваних ОА та ПОІПКО монотонно залежить від відно-шення , пря-муючи до нуля в границі (де a – параметр гратки). Зокре-ма для типових шаруватих доменоподібних структур маємо або для ефективної компоненти гіраційного тензора. Спроба роз-гля-нути ви-падок мезоскопічної модуляції () засвідчує критичність моделі до граничних умов, яка послаб-лю-ється за умови припущення.

У третьому розділі розглянуто оптичну анізотропію діелектриків із сину-соїдальною НС модуляцією, що володіють просторовою дисперсією. НС характер модуляції приводить до появи в їхній структурі порівняно довгохвильових мотивів (або навіть). Виконаний аналіз різних фізичних властивостей таких об’єктів наштовхує на думку про потребу враховувати мезоскопічні неоднорідно-сті в описі їхньої кристалооптич-нихої властивостейанізотропії. Першим кроком у цьому на-прямку було вста-новлення співвідношень електромагнітної теорії та наближених під-ходів аналізу мо-дульованих матеріалів. Встановлено, що операторний підхід Джонса, теорія зв’яза-них хвиль мод у застосуванні до кристалооптики та відомий підхід М. Борна до опи-су прозорих кристалів матеріалів із ЛДЗ і та ОА близькі за характером припущень і фактично вжива-ють набли-ження слабкості оптичної анізотропії (, де  – за-гальне ком-плексне двопро-ме-незаломлення (ДЗ)). На підставі відомої аналогії між часовою динамікою спіну в магнітному полі та просторовою еволюцією стану поля-ри-зації світла в рам-ках джонсівського підходу для неоднорідних матеріалів з’ясо-ва-но, що останній при-датний за додаткової умови.

Кількісний аналіз показав, що нормалізована диференційна МД слабкоані-зо-тропного, слабконеоднорідного або макроскопічно однорідного середовища по-в’я-зана з його “поперечним” діелект-ричним тензором eT співвідношенням

(7)

де – одинична матриця 2x2. Крім того, “параболічне” наближення (“повіль-ність” просторових змін діелектричних параметрів або мовою теорії зв’яза-них хвиль мод – на-ближення повільно змінних амплітуд) і геометрико-оптичне наближення, що еквіва-лентні для ізотропних середовищ (або, де і – відповідно просторово усереднені в масштабах l показник заломлення і ска-лярна діе-лектрична про-ник-ність), виявляються нееквівалентними для анізотропних середо-вищ. А саме, тоді пер-ше з них (переформульоване до або) загалом не зво-ди-ть-ся до другого і безпосередньо з нього не ви-пли-ває. Тому можуть трапитися си-туації (наприклад, у НС кристалах), коли середо-ви-ще не розсіює світла, але окремі модульовані ком-поненти його діелектричного тен-зора, що не да-ють визначального внеску до по-казни-ків заломлення НХ, швидко змі-ню-ють-ся в просторі. Останнє уне-можливлює викори-стання наближених прийомів електро-маг-нітного аналізу і потре-бує безпосе-реднього розв’язування хвильового рівняння. Аналіз відповідних результатів для матеріалів з НС модуляцією кристалів показує істотні відмін-ності від да-них, здобутих у рам-ках джонсівського числення.

Одержані результати стали поштовхом до глибшого аналізу особливостей оп-тичної анізотропії неоднорідних суцільних діелектричних середовищ, гі-рація у яких є одним з наслідків про-сторової не-локальності відгуку на електромаг-нітну хвилю або ПД (, де D і E – відповідно індукція і на-пруженість по-ля хви-лі, – ядро нелокального матеріального рівняння (МР)). Показано, що найко-ректніше вира-ження просторової залежності ядра для неоднорідних середо-вищ, су-міс-не з принципом Онзагера, передбачає представлення, де, , a і b – ненульові кон-станти. Скінченність масштабу змін влас-ти-во-стей сере-довища потребує узагальнення сутності ПД до за-лежності ін-дук-ції в точці r не тільки від поля, але й від матеріальних параметрів у цій точці та її око-лі. За умови слабкості явищ ПД (as/l, as/lm , де as – радіус не-локальності) фе-номе-нологічний розгляд приводить до наближеного “квазілокаль-но-го” МР

(8)

де співвідношення, , і визначають матеріальні тензори при,. У границі МР стає суто локальним (). Фор-мула (8) дає змогу виділити “польовий” та “матеріальний” типи ПД, пов’язані відповідно з не-однорід-ніс-тю поля хвилі та середовища, а реакція неоднорідних середо-ви-щ з ПД та без неї на однорідне зовнішнє поле за-галом буде різною.

Інтерпретація результатів феноменології показала, що “матеріальна” ПД пер-шого порядку пропонує новий механізм спостережуваної гіротропії (нену-льової еліп-тичності НХ). Він пов’яза-ний зі скінчен-ні-стю параметра відношення as/lm, що від-різ-ня-єть-ся від традиційного трактування гіротропії як наслідку скіченності відношення розмі-рів атомів, молекул або відстаней між вуз-лами гратки дов-жини елект-ромагнітної хвилі порівняно здо дов-жини елект-ромагнітної хвилі розмірами атомів, молекул або відстані між вуз-лами гратки(відношення Больцмана). Вказано на об’єкти та умови, за яких нові ефекти істотні.

Надалі ми аналізували ПД в кристалічних матеріалах, зо-крема з НС надструк-турою. Одержано мікроскопічне МР у фур’є-просторі хвильо-вих векторів

(9)

де j – фаза хвилі НС модуляції, h – узагальнені вектори оберненої гратки, що врахо-вують надструктуру та періодичності, індуковані неоднорідними зовнішніми діями. Згідно з (9), ПД у кристалах виражається залежністю діелектричної проник-ності не лише від хвильового вектора світла k, а від аргумента, що є визначеною комбі-наці-єю () хвильових векторів. За відсутності модуляції () і ПД маємо. Для ПД першого порядку ці висновки узгоджуються з результата-ми докладного аналізу симетрійних властивостей і загальної структури мікроскопіч-них фур’є-компонент діелектричного тензора НС кристалів на оптичних частотах, що наведені в роботі. Зокрема, виходячи з принципу Онзагера та умови відсутності дисипації електромагнітної енергії, було виражено умови ермітовості ді-електричної проникності в координатному та фур’є-просторі.

Для НС діелектричних кристалів групи A2BX4 показано, що відома з літерату-ри гіпотеза про існу-вання гігантської ПД сумнівна. Тоді спрощений розгляд єдиної “довгохвильової” мезо-ско-пічної періодичності (,або) і випадку слабких модуляції та ПД дає змогу одер-жати наближені вирази для полів неоднорідних блохівських хвиль у се-редовищі та параметри поля-ризації “ефективних” НХ. Зокрема зміни показників заломлення і ЛДЗ квадратично пов’язані з амплітудою модуляції, а для еліптичностей НХ маємо

(10)

де – залежні від амплітуд модульованих параметрів і відношення вели-чини, j0 j, j1 j qd, Dk2 – k1)d – різниця фаз, а присутність множників зумовлена попереднім наближенням (порівн. із формулою (3)). Аналізуючи формули (10) і вирази для азимутів НХ, приходимо до висновку, що НХ неорто-гональ-ні навіть у наближенні слабкої анізотропії, модулі їхніх еліп-тичностей різні, а вели-чини містять внески і ПОІПКО, і кута неортого-наль-ності великих осей еліпсів поляризації НХ. Отже, “швидка” НС мо-дуляція при-во-дить до фактич-но-го зниження симетрії кристаламатеріалу, характер поляризації НХ та і крис-тало-оптичні явища в якому не зводяться до жодного стандартного типу, відомо-го для прозорих немоду-льованих матеріалів. Така ситуація дещо схожа, зокрема, до ви-падку співіснування анізотропії за-ломлення та погли-нан-ня (див. розділ 5).

Якщо фаза хвилі модуляції на межах кристала фіксована, то за альтернативних гра-ничних умов j1 j0n+1)p, j0 чи p) або j1 j0 pn, j0 p/2 одержу-ємо грубі оцінки  , g33  або  , g33 . Як наслідок специфіки структури та симетрії НС фаз у крис-талах родини A2BX4 і мализни, ре-єстрація анізотропії для циркулярно поляризова-них хвиль через “матеріальну” ПД у них істотно утруднена або не-мож-лива. Проте оста-точні ви-сновки можна зробити на підставі експеримен-тальних фактів.

З уваги на це четвертий розділ містить результати експериментального ви-вчення оптич-ної анізотропії матеріалів з мезоскопічною НС модуляцією різних ти-пів. Серед криста-лооптичних явищ у z-зрізі TMA-Zn найбільшу увагу було зосере-джено на заборонених точ-ковою си-метрією ОА та ПОІПКО. Докладний аналіз даних ви-мірювань (див. рис. ) показує, що ПОІПКО нульовий у межах похибки експери-менту, а одно-значний вибір між ви-пад-ками наявності залишко-вої гірації () і ціл-ковитої відсут-ності ефек-ту загалом утруднений. За відсут-ності ЛДЗ така величи-на відповідала б по-воро-тові площини поляризації лише  град/мм, що мо-же пояснюватися не тільки “матеріальною” ПД, але й впли-вом дефектів струк-тури кристала та пінін-гом хвилі модуляції на сумірних значен-нях.

Висновки феноменологічної моделі, наведеної в розділі 3, узгоджу-ю-ться з більшістю недавніх літературних даних за предметом і нашими резуль-татами для шаруватих кристалів PACC з НС фазою типу re-enter. Спостережуваний ПОІПКО тут менший за 0,01 град, а оцінка максимальної величини ОА визначається екс-перимен-тальною точністю (), яка для PACC ниж-ча, ніж для TMA-Zn, через за-лишкове розсіяння світла в зразках. Експерименти дали також змогу зареєструвати ЛД ( см при T   К, що корелює з даними спектральних вимірювань) і слабкий вплив БВС, який виявляється стримувальним фактором у встановленні впливу фазових переходів на параметри анізотропії.

Додаткові дослідження ЛДЗ в PACC за методом Сенармона показали значну неліній-ність його температурної поведінки в інверсійній парафазі та істотність флуктуацій па-раметра порядку біля точок фазових переходів другого роду. Для встанов-лення відповідних термодинамічних характеристик таких кристалів за-пропо-новано аналіз флуктуацій ОА. У наближенні першої флуктуаційної по-прав-ки до тео-рії Ландау одержано залежність температурної похідної квадрату ОА:

(11)

де – відносна температура, – постійні, – стрибок в наближенні серед-нього поля, а індекси “+” і “–” стосу-ють-ся діапазонів відповідно вище та нижче від точки Кюрі.

Ми не обмежувалися тільки центросиметричними НС фазами, а вивчали також вплив НС структури на параметри анізотропії ацентричних кристалів. Зокре-ма було досліджено ЛДЗ, ЛД і показ-ник заломлення широкозонних напівпровід-никових кристалів a-ZnP2 (точкова симетрія 422), які володі-ють НС надструктурою “інтерфейсного” типу. Виявлено, що температурні зміни ЛДЗ і ( К, рис. )