게시 및 게시 날짜 : 2022/01/18

듀얼 빗 분광학을 사용한 평평한 광학 재료에 대한 초고-고화 된 바카라 사이트률 및 두께 측정 방법

-광학 요소의 예상한 고정밀 설계-


연구 당시, 연구 그룹은 Sugihara Kana (현재 완료), Keio University, 과학 대학원, 전 정규 강사 Okano Masato (현재 국방 대학교 부교수), Watanabe Shinichi, Okubo Akira의 수석 연구원, INTECTRESUREMENTION SPERSUCTIONS, INTECTION SPERSUCTIONS, INTECHERATURE SPERSUCTIONS, OKUBO AKIRA, Watanabe Shinichi 교수로 구성되었습니다 고급 산업 과학 기술 및 이나바 하즈 타임 (Inaba Hajime)의 이사 인 연구 그룹은 매우 높은 정확도로 플랫 플레이트 재료의 두께 및 바카라 사이트률을 동시에 측정했습니다

광학 렌즈와 같은 광학 요소의 설계에서 재료를 구성하는 재료가 사용됩니다바카라 사이트률(※ 1)을 정확하게 결정하는 것이 필수적입니다 광학 렌즈 처리 전에 평평한 재료의 정확한 두께를 결정하는 것이 중요합니다 이번에는 빛의 위상 변화의 양은 직접적이고 정확하게 측정 할 수 있습니다Dualcom 분광기(*2)를 사용하여, 우리는 다중 파장에 대해 비접촉 및 정확하게 정확하게 평평한 실리콘 재료의 두께 및 바카라 사이트률을 동시에 측정하는 방법을 개발했습니다 이 방법은 여전히 ​​평평한 모양으로 궁극적 인 정확도를 갖는 재료의 바카라 사이트률을 측정 할 수있는 혁신적인 방법입니다 향후, 다양한 광학 물질의 정확한 바카라 사이트률 측정을위한 응용은 광학 요소의 고 ​​정밀도 설계로 이어질 수 있습니다

이 연구 결과는 2022 년 1 월 12 일 (현지 시간)에 발표 될 예정입니다Optics Express"

1 이 연구의 핵심 요점

  • 이중 COM 분광법을 사용하여 평평한 광학 재료의 두께 및 바카라 사이트률을 측정하는 새로운 방법이 개발되었습니다
  • 샘플 처리가 필요하지 않은 동시 측정 방법으로서 실리콘 평면 판의 가장 높은 두께 측정 정확도 (상대 값 3 x 10-6) 및 바카라 사이트률 측정 정확도 (상대 값 2 x 10-5)
  • 다양한 광학 재료의 두께 및 바카라 사이트률을 정확하게 측정함으로써, 우리는 광학 요소와 장치의 고 정밀도 설계를 기대합니다
 

2 연구 배경 및 결과 개요

바카라 사이트률은 재료의 기본 물리적 수량 중 하나입니다 두 재료 사이의 바카라 사이트률의 차이는 렌즈를 사용하여 광 수집의 기초를 형성하는 인터페이스에서 빛이 바카라 사이트되게합니다 광의 바카라 사이트 각도는 바카라 사이트률에 의존하기 때문에 광학 렌즈와 같은 광학 요소를 설계 할 때 요소를 구성하는 재료의 바카라 사이트률을 정확하게 결정해야합니다 또한, 광학 렌즈는 일반적으로 평평한 유리를 연마하여 만들어집니다 따라서, 평평한 판 모양의 재료의 바카라 사이트률과 두께를 동시에 측정 할 수있는 기술을 갖는 것이 매우 편리합니다

분광 기술은 고대부터 높은 정확도로 바카라 사이트률 값을 얻기 위해 사용되었습니다 특히,최소 처짐 방법(*3)은 가장 정확한 방법으로 알려져 있으며 상대적 정확도는 2 × 10-6그러나, 최소 편향 방법은 재료를 프리즘 모양으로 처리해야하므로 복잡한 전처리가 필요합니다 광의 위상 변화량을 정확하고 직접 측정 할 수있는 듀얼 COMB 분광법을 사용함으로써, 우리는 프리즘 형태로 재료를 처리하면서도 높은 정확도로 프리즘 모양으로 재료를 처리하지 않고 넓은 파장 범위에 걸쳐 바카라 사이트률과 두께를 동시에 측정하는 방법을 개발했습니다

 

3 연구 내용 및 결과

이 연구에서, 바카라 사이트률을 갖는 잘 알려진 재료 인 실리콘 플레이트가 샘플로 사용되었다 이중 콤 분광법을 사용하여 152 μm 내지 157 μm의 파장에 걸쳐 샘플을 통해 투과 된 광의 투과율 및 위상 변화를 조사 하였다 그림 (a)는 실리콘 플레이트가 있거나없는 간섭 시간 파형을 보여줍니다 실리콘 플레이트가있는 경우, 샘플의 앞뒤에서 다중 광 반사 (다중 반사)가 발생하여 이로 인해 발생하는 신호가 발생합니다 이 신호는 재료 내부의 빛의 위상 변화의 양을 반영합니다 이 다중 반사 신호를 상세하게 분석함으로써, 실리콘 플레이트 내부의 빛의 위상 변화의 양과 각 파장에서 바카라 사이트률을 결정했습니다

일반적으로, 샘플의 두께는 길이의 표준 인 "광 파장"에 비해 매우 크며, 샘플에 몇 개의 파장의 빛이 존재하는지 명확하지 않기 때문에 관찰 된 빛의 위상 변화도 정확하게 알려져 있지 않습니다 이로 인해 측정 된 바카라 사이트률의 정확도가 낮습니다 각 주파수에서 위상 변화의 측정 된 값의 변화를 억제하기 위해 데이터 통합을 계속함으로써, 샘플에 얼마나 많은 파장의 빛이 존재하는지를 결정하는 새로운 분석 방법을 개발함으로써, 샘플의 바카라 사이트률 및 두께 측정의 정확도가 극적으로 향상되었습니다 또한,이 방법을 사용하면 넓은 파장 범위에 걸쳐 매우 정확한 바카라 사이트률 측정을 동시에 수행 할 수 있습니다 도 (b)는이 방법을 사용하여 측정 된 실리콘 플레이트의 바카라 사이트률의 광학 주파수 의존성을 보여준다 예를 들어, 정확도는 1550 nm의 파장에서 347563의 바카라 사이트률 측정 값에 대해 6 × 10-5(상대 값 : 2 × 10-5) 동시에 샘플 두께는 520473 μm이고 정확도는 15 nm (상대 값 : 3 × 10-6)의 높은 정확도로 두께를 결정하는 데 성공했습니다

이 실험에서 환경 온도 평가가 부족하기 때문에 실리콘 플레이트의 바카라 사이트률의 상대적 정확도는 2 × 10-5에 남아 있지만 측정 된 값의 변화 (표준 편차)는 4 × 10-6| 및 정확도 평가 결과에 따라 일반적인 고정밀 주변 온도 평가가 수행되면 상대적 정확도는 4 × 10이며 이는 최소 방삭 방법의 측정 정확도와 동일합니다-6를 믿는다 달성 할 수 있습니다 앞으로는 주변 온도를 신중하게 측정하면서도 정확하게 평가하고 다양한 광학 재료의 정확한 바카라 사이트률 값을 조사합니다

 

4 미래 개발

향후, 우리는이 방법을 적용하여 다양한 광학 재료의 바카라 사이트률과 듀얼 콤 분광법을 사용한 추가 고정화 물리적 특성을 정확하게 측정 할 것입니다

그림 1

그림 (a) : 실리콘 플레이트의 유무에 관계없이 이중 COM 분광법에 의해 측정 된 간섭 시간 파형
그림 (b) : 이번에 결정된 실리콘 플레이트의 바카라 사이트률 (삽입은 확대 된 뷰)입니다

원래 종이 정보

k A Sumihara, S Okubo, M Okano, H Inaba 및 S Watanabe, "듀얼 콜 스펙트럼에 의한 광학적 두꺼운 분산 재료의 두께 및 바카라 사이트률의 초고전적인 결정",Optics ExpressVol 30, 2734-2747 (2022)
doi : 101364/oe445134


용어집

*1 바카라 사이트률
진공 상태에서 빛의 속도c및 물질의 빛의 속도v의 비율로 표현 된 금액 동일한 두께의 경우, 재료 내부의 광상 변화의 양은 큰 바카라 사이트률을 갖는 재료보다 커집니다[참조로 돌아 가기]
*2 Dualcom Spectroscopy
넓은 파장 범위에서 동일한 주파수 간격으로 많은 레이저로 진동하는 두 개의 "광학 주파수 빗 광원"을 사용하는 방법, 많은 레이저가 동일한 주파수 간격으로 단계적으로 진행되며 간섭계 측정을 사용하여 넓은 파장에 대한 1 빗소의 빗질 및 위상의 빗자루의 변화량을 정확하게 결정합니다[참조로 돌아 가기]
*3 최소 처짐 방법
사고와 프리즘 형태의 재료에 대한 단색 평행 광선의 방출 된 광선 사이의 최소 각도 (하락 각도)를 검사함으로써 높은 정확도를 가진 재료의 바카라 사이트률을 측정하는 방법[참조로 돌아 가기]


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