Kola Deep™ 光谱测量系统:测量深的阻挡

Kloa UV-OD

图1:即使在深紫外范围,Kola Deep™ 系统也能准确测量狭窄的LaserLine滤光片(Semrock LL01-248),其陡峭的边缘从高透射率到超过OD 7。Kola Deep测量值显示为蓝色,可以准确的追踪理论曲线(显示为绿色)。为了进行比较,标准光谱仪(Perkin Elmer Lambda 950)的测量结果以红色显示,到OD 3处就不能准确追踪了。

Kola Deep™ 光谱测量系统将光密度(OD)的测量从理论带入了现实。我们的工程师开发了一套自有的新系统,可以对Semrock品牌光学滤光片的陡峭和深邃的光谱特征进行测量,结果准确度高,可靠性好。从而为您的仪器提供一流的灵敏度。

  • Kola Deep™ 光谱测量系统可以评估紫外、可见光、近红外波段内大于 OD 9的阻挡。
  • Kola Deep™ 解决了>0.2%边缘波长的陡峭边缘滤光片的测量难题。

测量光学滤光片

由于标准测量技术的局限性,经常无法准确地测定薄膜干涉滤光片的光谱特性,尤其是当有陡深的边缘时更难准确测定。滤光片的实际阻断率不仅由其设计光谱决定,还由滤光片的物理缺陷决定,例如:在薄膜涂覆过程中产生的小孔、污垢和其它表面缺陷,或者在滤光片安装过程中产生的瑕疵。一般情况下,市场上出售的分光光度计用于测量滤光片的透过率和OD光谱性能。但是,当滤光片具有高边缘陡度和/或非常深的阻断率时,这些仪器具有非常大的局限性。

由于存在这些局限,实际的滤光片光谱及其测量结果之间存在三大差异(如图1)。第一个差异是锐利角度的光谱特征的“圆形钝角”。这种效应主要是由于分光光度计探测光束的非零带宽造成的。第二个测量差异是由于分光光度计的灵敏度有限造成的。第三个差异比较独特,是测量从高阻断率到高透过率的非常深的过渡,称为“边带测量假象”。这个测量假象来自于以下因素,除了非零带宽的探测光束,还包括非单色探测光束,在带宽范围外的波长上,它还具有微弱的边带(主要来自光栅上的瑕疵)。

Measurement Issues

图2: 使用商业化的光谱光度计测量到的各种差异

Semrock采用不同的测量方法,评估制造周期内不同阶段的不同滤光片,以保证其精度。图 3 显示了 RazorEdge 的“E级”陡峭边缘的五种测定光谱。该产品可保证阻断(OD>6)532 nm 的激光谱线,以及在 0.5% 的激光波长范围内(到534.7nm为止)过渡到高透过。测得的光谱重叠在滤光片(蓝线)的设计光谱上。如图中所观察到的,选择特定的测量仪器和技术对滤光片的测得光谱有较大的影响。测量方法“A”是采用用户自制的分光光度计来实现的。该测量使用诸如短的探测器整合时间和低分辨率的仪器设置,优化后可快速地从大量样本滤光片中收集数据。可使用在薄膜滤光片的制造过程中。虽然这种技术速度很快,但选择这种设置的结果就是灵敏性差和分辨率低。测量方法“B”采用标准的商用分光光度计(Perkin Elmer Lambda 900系列),实际滤光片光谱与上述的测得光谱之间的差别非常明显。测量方法“C”和“D”采用与方法“A”相同的定制分光光度计。该分光光度计的基本操作原则如图 4 所示。定制系统的检测是通过一个低噪声CMOS摄像头完成的,该摄像头能同时测量一系列的波长。测量方法“C”利用仪器设置(主要是集成时间和分辨率),提供准确的陡深缘测量。但是,“边带测量假象”仍然明显。测量方法“D”是对方法“C”的修改,其应用了额外的过滤来消除“边带测量假象”。测量方法“E”通过仔细阻断的532nm 激光器和滤光片自身的角度调谐,提供了非常精确的测量结果。可在滤光片激光的入射角范围内采集该测量数据,然后这些数据通过基于薄膜镀层机构的理论模型,从透过与角度关系转变为透过与波长的关系。显然,这种测量方法最接近实际的设计曲线,并且我们相信,这也是测量边缘非常陡深的滤光片最准确的方法。但是,此方法不是适合大批量滤光片品质保证的生产环境法。

Measurement Techniques

图 3: 如文字所述,对同一片滤光片,使用不同的测量方法会得到与设计不一样的各种光谱结果。

OD Measurement

图 4: 定制搭建的光谱光度计,可实现快速和准确地测量。

总之,重要的是要理解用于生成滤光片光谱的测量技术,因为这些技术并不完美。采用适当的测量方法测定给定的滤光片或应用可减少误差,并防止对使用滤光片的实验和系统进行的过度设计,从而提高性能和效果,并降低滤光片成本。

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