LaserEllips™: nota de aplicación de medición de polarización de retardo de fase

La mayoría de las superficies de los componentes ópticos muestran polarizabilidad isotrópica. Sin embargo, la incidencia no normal puede romper la simetría, dando como resultado reflexiones y absorciones dependientes de la polarización. Es necesario tener especial cuidado cuando un sistema de transporte de haz debe proporcionar una polarización bien definida. Como ejemplo, considere los varios reflejos de 90 grados que se producen en la guía del haz de un robot de corte por láser. Para preservar la polarización circular deseada, se deben emplear diseños especiales de reflectores de fase cero. La verificación de la tolerancia de fase deseada hace necesario el desarrollo de dispositivos de medición de polarización.

Principio de la operación

El concepto de diseño general se muestra en la Figura 1. Consiste en una fuente de láser que ilumina la muestra bajo prueba, un polarizador giratorio y un detector.

El haz reflejado por la muestra se transmite a través de un polarizador. La relación de potencia medida r₀ ₌ P _₱ /Pₐ _y la potencia máxima que se produce en una orientación del polarizador a₀ _se registran mediante el software. El retardo de fase se relaciona con la relación de potencia y la orientación del polarizador mediante las ecuaciones que se muestran en la Figura 2. El retardo de fase se puede calcular a partir de los datos de medición mediante optimización por mínimos cuadrados.

Las especificaciones clave de la elipsometría láser se enumeran a continuación. Hasta donde sabemos, todavía no ha habido ningún producto comercial en el mercado que cumpla propósitos similares de medición óptica láser:

Ilustramos la determinación de los ángulos de polarización utilizando los siguientes datos de medición. La traza periódica mide un rayo láser polarizado linealmente ya que la potencia se reduce a cero. Por ejemplo, cuando el tiempo de la señal de máxima potencia se superpone con la aparición del pico de la señal del codificador en el cuadro inferior, se sabe que la orientación del campo eléctrico de polarización del láser coincide con la orientación de los polarímetros.

Aplicaciones

Dentro del régimen visible, la elipsometría láser se usa comúnmente para medir el espesor y el índice de refracción. El desarrollo de un sistema de medición de retardo de fase dio como resultado una instrumentación de polarización precisa y compacta para rayos láser de infrarrojo medio y cercano. Las aplicaciones con haces industriales de alta potencia incluyen la prueba y el ajuste de la linealidad ideal o la circularidad de la polarización. Otras aplicaciones incluyen pruebas de componentes y, en general, elipsometría infrarroja.