光學系列之光學元件基本用語

2021-12-31 半導體視界


光學元件基本用語

1、面精度

       面型精度由精密拋光表面與理想平面的偏差量來表徵。因為使用可以測量波面的幹涉儀來測量,所以也被稱為反射波面精度。

       面型精度的幹涉條紋數單位是[λ]。λ是幹涉儀所使用的氦氖雷射器的波長632.8nm。另外,表徵面型精度有兩個參數,即PV值和RMS值:

      根據經驗RMS值是PV值的1/3左右。因為像平面這類的簡單形狀,大多使用PV值來表示,所以一般的面型精度使用PV值表示。例如,面型精度的PV值是1/2λ時,表示與理想平面的最大偏差值是316.4nm。

2、表面質量(劃痕、麻點)

       表徵精密拋光或鍍膜後的表面缺陷標準。劃痕為線狀缺陷,麻點為點狀缺陷。劃痕-麻點為20-10時,表示沒有寬度大於20µm的劃痕,沒有寬度大於100µm的麻點。

3、雷射損傷閾值

      當高功率的脈衝雷射照射到光學元件時,可能會造成光學元件的鍍膜或玻璃材料的損傷。當光學元件開始遭到損傷時的雷射能量密度(J/cm2)被稱為雷射損傷閾值。

      通過比較光學元件的雷射損傷閾值與所使用的雷射能量密度,選擇高雷射損傷閾值的光學元件。但是,100mJ/cm2以下的脈衝雷射(脈衝時間10ns)或0.5W以下的連續雷射幾乎不存在雷射損傷閾值問題。

       注:能量密度 [J/cm2] = 雷射能量 [J] / (π × 光束半徑 [cm]2)

4、P偏光,S偏光

      當光線斜入射到玻璃表面時,其反射率會隨入射光線的偏光方向而發生變化。在玻璃表面的法線和入射光束所構成的平面內振動的光波被稱為P偏光,與P偏光正交方向振動的光波被稱為S偏光。其他方向的偏振狀態可以認為是不同比例的P偏光和S偏光合成的結果。

      P偏光和S偏光的反射率由入射角度和玻璃的折射率所決定,因為他們遵循的法則不同,所以P偏光和S偏光的反射率也是不同的。

5、光束偏轉角

      在雷射束光路中插入光學元件時,光束方向會發生偏轉,與原光束方向相比所偏轉的角度稱為光束偏轉角。光束偏轉角由光學元件的平行度和折射率決定。

6、偏心

      以透鏡的外徑為基準,如果是理想透鏡,在轉動透鏡時,透過光束或者聚光光束將不會變動,如果理想透鏡的光軸,和透鏡外徑的中心軸存在角度偏差時,透過光束將按周圍軌跡運動。與轉動軸相比透過光束所擺動的角度稱為偏心。

7、反射率,透過率隨波長變化特性

      在分光鏡等元件中,一般只說明了透過率的特性曲線,沒有給出反射率的特性曲線。因為多層電解質膜是沒有吸收的,將特性曲線的縱軸倒過來,就可以很容易地推測出其反射率。( 因為鉻膜有吸收,1 - 透過率≠反射率。

      另外,測量結果中的入射角度和偏光方向是有規定的。在反射率測量的時候,入射角度為5°或者45°,在透過率測量的時候,入射角度為0°或者45°。

      反射型光學元件在45°角入射時,P偏光和S偏光的曲線都有發表。這是因為多層電解質膜的反射率特性隨偏光方向變化很大。但是有時受到版面限制。

      曲線中沒有發布P偏光和S偏光的的結果,這時發布的結果為P偏光和S偏光的平均值。

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