High Volume Optical Component Testing

Význam tématu

Vysoce přesné stanovení optických vlastností tenkých vrstev je klíčové pro kontrolu kvality optických povlaků používaných v přístrojové technice, telekomunikacích a dalších oborech. Tradiční přístupy vyžadují samostatné měření odrazivosti a propustnosti, což vede k chybám způsobeným přesunem vzorku a změnou úhlu dopadu. Metoda Multi-Angle Photometric Spectroscopy (MPS) integrovaná v Agilent Cary 7000 Universal Measurement Spectrophotometer (UMS) s automatickým podavačem pevných vzorků (Solids Autosampler) umožňuje měření z téhož bodu bez opětovné polohy vzorku.

Cíle a přehled studie

Studie demonstruje zvýšení produktivity a snížení nákladů na analýzu prostým nasazením automatizovaného systému pro vícenásobné měření odrazivosti a propustnosti na jednotném vzorku i na řadě vzorků. Prokázána je shoda naměřených dat s teoretickými hodnotami vypočtenými z Fresnelových rovnic pro různé úhly dopadu a polarizace.

Použitá metodika a instrumentace

Metoda MPS umožňuje sekvenční měření absolutní speculární odrazivosti a přímé propustnosti v rozsahu vlnových délek 250–2500 nm při úhlech dopadu od téměř normálního až po 82°. Data se sbírají pro S a P polarizaci, přičemž jsou odečteny signály z kladných i záporných úhlů a následně průměrně korigovány.

Použitá instrumentace

• Agilent Cary 7000 Universal Measurement Spectrophotometer (UMS) pro MPS
• Agilent Solids Autosampler pro automatické podávání až 32 vzorků

Hlavní výsledky a diskuse

Jednovzorková analýza 1 mm křemene prokázala výbornou shodu s Fresnelovými výpočty v rozsahu úhlů 0–82°. Vícevzorková analýza 11 kusů 1 mm křemene proběhla automaticky za méně než 8 hodin, přičemž průměrné odchylky od teorie zůstaly v řádu stovek setin procenta. Stabilita systému a přesnost montáže vzorků zajistily reprodukovatelnost a kontinuální sběr bez uživatelského zásahu.

Přínosy a praktické využití metody

Zavedení Cary 7000 UMS s automatickým podavačem snižuje dobu a náklady na QA/QC optických povlaků, odstraňuje chybovost při přemísťování vzorků a umožňuje spolehlivou výrobu vysoce přesných optických komponent. Data lze využít pro validaci návrhů povlaků i pro zpětné inženýrství složitých vrstev.

Budoucí trendy a možnosti využití

Další rozvoj automatizovaných MPS systémů směřuje k rozšíření měření difúzní odrazivosti a propustnosti, integraci polarizační kontroly a analýze nestandardních tvarů vzorků. Vysoká automatizace umožní kontinuální monitorování výrobních linek a rychlou adaptaci na složité vícevrtstvé struktury.

Závěr

Agilent Cary 7000 UMS s Solids Autosampler nabízí plně automatizované vícenásobné měření odrazivosti a propustnosti z jednoho bodu vzorku s velmi nízkými odchylkami oproti teoretickému modelu. Systém významně zvyšuje produktivitu a spolehlivost QA/QC optických povlaků a snižuje náklady na analýzy.

Reference

• Death D.L.; Francis R.J.; Bricker C.; Burt T.; Colley C. The UMA: A new tool for Multi-angle Photometric Spectroscopy. Proceedings of the Optical Interference Coatings (OIC) OSA Topical Meeting, Canada, 2013.
• Tikhonravov A.V.; Amotchkina T.V.; Trubetskov M.K.; Francis R.J.; Janicki V.; Sancho-Parramon J.; Zorc H.; Pervak V. Optical characterization and reverse engineering based on multiangle spectroscopy. Applied Optics 2012, 51, 245–254.
• Amotchkina T.V.; Trubetskov M.K.; Tikhonravov A.V.; Janicki V.J.; Sancho-Parramon J.; Razskazovskaya O.; Pervak V. Oscillations in the spectral behavior of total losses (1–T–R) in dielectric films. Optics Express 2012, 20, 16129–16144.
• Amotchkina T.V.; Trubetskov M.K.; Tikhonravov A.V.; Schlichting S.; Ehlers H.; Ristau D.; Death D.L.; Francis J.J.; Pervak V. Quality control of oblique incidence optical coatings based on normal incidence measurement data. Optics Express 2013, 21, 21508–21522.