2.2.3.4. Определение оптической однородности германия в инфракрасной области спектра интерферометрическим способом3

Оптическая однородность монокристаллов германия определялась интерферометрическим методом на длине волны 3,39 мкм по измеренной топографии деформаций волнового фронта, прошедшего через контролируемый образец, с учетом измеренных ошибок поверхностей заготовок.

Проведение измерений

Для определения однородности показателя преломления в работе реализован интерферометрический метод переворачивания (рис. 2.6).

Описание метода

Однородность показателя преломления определяется по четырем интерферометрическим измерениям в четырех схемах контроля, где измеряются:

- деформации волнового фронта интерферометрической схемы W₁,

- деформации волнового фронта, прошедшего через заготовку W₂,

- деформации волнового фронта, отраженного от первой поверхности заготовки W₃,

- деформации волнового фронта, отраженного от второй поверхности заготовки W₄.

Рис. 2.6. Схема измерений в методе переворачивания.

- развернутый вокруг оси поворота волновой фронт W₄, S - развернутая вокруг оси поворота ошибка калибровки интерферометра S, δ - среднеквадратичная погрешность определения деформации волнового фронта из-за неоднородности заготовки, ε - среднеквадратичная случайная погрешность интерферометра

При всех измерениях необходимо соблюдать правило знаков.

Для определения деформаций волнового фронта интерферометрической схемы Wi интерференционную картину от плоского эталонного зеркала с помощью юстировочных подвижек зеркала настраивают на вертикальные полосы (10 - 15 полос).

Математическое выражение для Wi:

где C - погрешность поверхности плоского эталонного зеркала; S - системная ошибка; k_j- константа.

Для определение деформаций волнового фронта W₂, прошедшего через заготовку, заготовку при помощи подвижек изделиедержателя наклоняют в горизонтальной плоскости до исчезновения интерференционных полос от поверхностей. Далее с помощью юстировочных подвижек эталонного зеркала интерферометр настраивают на вертикальные полосы (10 - 15 полос).

Математическое выражение для W₂:

где А, В и C - погрешности передней поверхности, задней поверхности и плоского эталонного зеркала; ∏o- номинальный показатель преломления; Δ - отклонение волнового фронта из-за оптической неоднородности пластины; S - системная ошибка; k₂- константа.

Для определения деформаций волнового фронта, отраженного от первой поверхности заготовки W₃, заготовку устанавливают в изделиедержатель ребром клина в горизонтальной плоскости. C помощью юстировочных подвижек изделиедержателя интерферометр настраивают на вертикальные полосы (10 - 15 полос). Математическое выражение для W₃:

где А - погрешность передней поверхности; S - системная ошибка, k₃- константа.

Для определения деформаций волнового фронта, отраженного от второй поверхности заготовки W4, заготовку разворачивают на 180 град относительно горизонтальной оси и устанавливают в изделиедержатель ребром клина в горизонтальной плоскости. C помощью юстировочных подвижек изделиедержателя интерферометр настраивают на вертикальные полосы (10 - 15 полос). Математическое выражение для W₄:

58

где В - погрешность второй поверхности, 2S - системная погрешность, k₄- константа.

Вычитая из деформаций волнового фронта, прошедшего через заготовку, деформации, связанные с поверхностями и деформации волнового фронта интерферометрической схемы и решая систему линейных уравнений относительно Δ, получаем следующее выражение для деформаций волнового фронта из-за неоднородности материала заготовки:

Для получения неоднородности показателя преломления деформации волнового фронта необходимо умножить на длину волны и разделить на среднюю толщину образца.

где λ - рабочая длина волны, d -толщина образца

Данные для расчета по формуле (1) берутся из результатов обработки интерферограмм, полученных в четырех схемах контроля. Обработка интерферограмм и расчет по формуле (2) производится по программе "WinFringe"в режиме «Операции с волновыми фронтами».

Распределение неоднородности показателя преломления по площади заготовки представляется в виде топограммы или сечений (выводится как стандартная функция из программы "WinFringe").

2.2.3.5.