LaserEllips™: Medição de Polarização de Retardo de Fase Nota de Aplicação

A maioria das superfícies de componentes ópticos exibem polarizabilidade isotrópica. No entanto, a incidência não normal pode quebrar a simetria, resultando em reflexões e absorções dependentes da polarização. Cuidado especial é necessário quando um sistema de transporte de feixe deve fornecer uma polarização bem definida. Como exemplo, considere as várias reflexões de 90 graus que ocorrem na guia de feixe de um robô de corte a laser. Para preservar a polarização circular desejada, projetos especiais de refletores de fase zero devem ser empregados. A verificação da tolerância de fase desejada torna necessário o desenvolvimento de dispositivos de medição de polarização.

Princípio de operação

O conceito geral do projeto é mostrado na Figura 1. Ele consiste em uma fonte de laser que ilumina a amostra em teste, um polarizador rotativo e um detector.

O feixe refletido pela amostra é transmitido através de um polarizador. A razão de potência medida r_{_o} = P _{_min} /P _{_max} e a potência máxima que ocorre em uma orientação do polarizador a_{_o} são registradas usando o software. A retardância de fase está relacionada à razão de potência e à orientação do polarizador pelas equações abaixo na Figura 2. A retardância de fase pode ser calculada a partir dos dados de medição usando otimização por mínimos quadrados.

As principais especificações da elipsometria a laser estão listadas abaixo. Até onde sabemos, ainda não existem produtos comerciais no mercado que atendam a propósitos de medição óptica a laser semelhantes:

Ilustramos a determinação dos ângulos de polarização usando os seguintes dados de medição. O traço periódico mede um feixe de laser linearmente polarizado desde que a potência cai para zero. Por exemplo, quando o tempo do sinal de potência máxima se sobrepõe à ocorrência do pico do sinal do codificador na caixa inferior, sabe-se que a orientação do campo elétrico de polarização do laser coincide com a orientação dos polarímetros.

Aplicações

Dentro do regime visível, a elipsometria a laser é comumente usada para medições de espessura e índice de refração. O desenvolvimento de um sistema de medição de retardo de fase resultou em instrumentação de polarização compacta e precisa para feixes de laser de infravermelho próximo e infravermelho médio. Aplicações com feixes industriais de alta potência incluem o teste e ajuste da linearidade ou circularidade ideal da polarização. Outras aplicações incluem testes de componentes e, em geral, elipsometria infravermelha.