A Faster, More Accurate Way of Characterizing Cube Beamsplitters

Význam tématu

Cube beamsplitters (CBS) jsou klíčové optické komponenty používané v široké škále aplikací od spotřební elektroniky po laserové interferometry. Přesná charakterizace jejich přenosových, odrazových a absorpčních vlastností je nezbytná pro návrh, kontrolu kvality a spolehlivost v rutinní produkci.

Cíle a přehled studie

Studie se zaměřila na automatizovanou in situ spektrofotometrickou analýzu CBS pomocí Agilent Cary 7000 UMS bez nutnosti přemísťování vzorku. Cílem bylo získat konzistentní spektrální data pro přenos, odraz a vypočítat absorpci s vysokou produktivitou a opakovatelností.

Použitá metodika a instrumentace

Metoda zahrnovala měření transmise (T) pod úhlem dopadu 0° a reflexe (R) pod 90° téhož svazku světla pro s- a p-polarizaci. Absorpce byla vypočítána jako A=1–T–R. Vzorek byl umístěn v optické souřadnici se středem v ohnisku paprsku a systém Cary 7000 UMS automaticky ovládal úhel dopadu a pozici detektoru.

• Spektrální rozsah: 500–720 nm, krok 1 nm, rozlišení 5 nm, průměrovací čas 0,5 s
• Vzorek: 25 mm kubický CBS s dielektrickou vrstvou TiO2/SiO2, lepený optickým lepidlem
• Použité zařízení: Agilent Cary 7000 Universal Measurement Spectrophotometer

Hlavní výsledky a diskuse

• Pro s-polarizaci při 633 nm: reflexe R≈99,34 %, transmise T≈0,04 %
• Pro p-polarizaci při 633 nm: transmise T≈98,19 %, reflexe R≈0,11 %
• Absorpce je minimální, celkové ztráty (1–R–T) sledované kontinuálně přes spektrum
• In situ měření bez pohybu vzorku eliminuje zdroje artefaktů jako změny úhlu dopadu a neuniformita vrstvy

Přínosy a praktické využití metody

• Rychlá, automatizovaná a bezobslužná analýza vhodná pro vysokokapacitní QA/QC
• Vyšší přesnost díky eliminaci chyb způsobených přemísťováním vzorků
• Možnost detailní kontroly polarizačních vlastností pro optimalizaci optických systémů

Budoucí trendy a možnosti využití

• Rozšíření měření do UV a NIR spektra pro různé materiály substrátů
• Integrace s automatickými výrobními linkami a systémy pro průběžnou kontrolu kvality
• Využití pokročilých algoritmů a strojového učení pro analýzu spektrálních dat
• Vývoj kompaktnějších a víceúčelových spectrofotometrů pro in situ nasazení

Závěr

Agilent Cary 7000 UMS prokázal schopnost poskytovat rychlá a přesná in situ měření transmise, reflexe a absorpce u cube beamsplitters bez nutnosti pohybu vzorku. Tato metoda přináší významné zlepšení v reproducibilitě a efektivitě analýzy, což se příznivě promítá do vývoje a kontroly kvality optických komponent.

Reference

• Amotchkina TV et al. Oscillations in Spectral Behavior of Total Losses (1−R−T) in Thin Dielectric Films. Optics Express 2012, 20(14), 16129–16144.