Generace druhé harmonické na tenkých vrstvách

Bc. Jakub Lukeš

Master's thesis

Second-harmonic generation in thin films

Abstract:

Diplomová práce se zabývá generací druhé harmonické a jejím využitím při charakterizaci optických tenkých vrstev. Teoretická část je rozdělena na tři kapitoly. První kapitola se věnuje nelineární optice, konkrétně jevu generace druhé harmonické. Druhá kapitola je úvodem do problematiky laserem indukovaných změn v materiálu a třetí kapitola se zabývá optickými tenkými vrstvami. V experimentální části je popsáno pozorování zesílení druhé harmonické na vzorcích SiOxNy během jednotlivých měření. Toto zesílení je dále podrobeno zkoumání z hlediska vlivu intenzity dopadajícího záření, materiálu substrátu a stechiometrie vrstvy. Dále je zde zkoumána závislost účinnosti generace druhé harmonické na různých parametrech vrstvy jako je poměr kyslíku a dusíku ve vrstvě, tloušťka dané vrstvy, či typ substrátu, na kterém je vrstva deponována. Z měření vyplývá, že vrstvy SiOxNy na substrátech BK7 generují druhou harmonickou dominantně na rozhraní mezi vrstvou a substrátem. V experimentální části jsou dále diskutovány problémy spjaté jak se samotným měřením, tak i s následným vyhodnocováním dat a interpretací výsledků.

Abstract:

This diploma thesis is focused on the second harmonic generation and its application in optical thin film characterization. The theoretical part is divided into three chapters. The first chapter is devoted to nonlinear optics, specifically to the second harmonic generation phenomenon. The second chapter is an introduction to laser-induced damage threshold (LIDT) and the third chapter deals with optical thin films. The experimental part describes the observation of enhancement of second harmonic generation during measurements of SiOxNy samples. This enhancement is further investigated in terms of the effect of incident radiation intensity, substrate material, and layer stoichiometry. Furthermore, there we studied the dependence of the efficiency of the second harmonic generation on various parameters of the thin film such as the ratio between oxygen and silicon in the layer, the thickness of the layer, or the type of substrate, on which is the layer deposited. The measurements indicate that the SiOxNy thin films on a BK7 substrate generate the second harmonic mainly at the interface between the layer and the substrate. In the experimental part, the problems connected to measurements themselves and issues with the evaluation of data are also discussed.

Keywords

Optická tenká vrstva, Generace druhé harmonické, Charakterizace tenkých vrstev, Elektrická susceptibilita, Si3N4 SiOxNy, Fotogalvanický efekt

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 16. 5. 2022

Thesis defence

• Supervisor: RNDr. Karel Žídek, Ph.D.

Technical University of Liberec

Faculty of Mechatronics, Informatics and Interdisciplinary Studies

Master programme / field:
Applied Sciences in Engineering / Applied Sciences in Engineering