eng
Выпуск #1/2014
M.Георг, В.Магидов
Поляризаторы на основе проволочной сетки для ИК-спектроскопии
Поляризаторы на основе проволочной сетки для ИК-спектроскопии
Просмотры: 5356
Рассматриваются широкодиапазонные поляризаторы (WGP) на основе проволочной сетки находят применение в исследованиях методами ИК-спектроскопии (среднего и дальнего ИК-диапазонов), которые требуют получения изображения высокого контраста.
Введение
Широкодиапазонные поляризаторы WGP используются в ИК-спектроскопии для исследования характеристик диэлектрических и металлических покрытий, анализа двулучепреломляющих материалов и для определения колебательных мод в кристаллах и структурированных пленках. Реальные поляризаторы имеют определенный конечный контраст, поэтому свет с нежелательным состоянием поляризации все-таки пройдет сквозь поляризатор, приводя к снижению точности измерений.
Поляризаторы WGP часто оказываются более предпочтительными для ИК-приложений. Их конструкция представляет собой массив металлических нитей, нанесенных на прозрачную подложку с субволновым шагом.
Преимущество подобных WGP-поляризаторов перед иными конкурирующими поляризационными устройствами заключается в компактной форме, улучшенном пропускании состояния поляризации прошедшего света, минимальном изменении коэффициента пропускания при варьировании угла падения и длины волны излучения, улучшенной стабильности характеристик при использовании устройства в условиях высокой температуры и в средах с высокой яркостью.
К сожалению, так уж исторически сложилось, что WGP-продукция, предназначенная для работы в ближней и дальней ИК-области, страдала из-за низкого контраста при пропускании линейно поляризованного света, чему виной был относительно большой шаг сетки (обычно он составлял более 370 нм). Значительно уменьшив шаг WGP-поляризаторов для ИК-диапазона ‒ до 144 нм, компания Moxtek добилась ощутимого улучшения контрастности.
Условия эксперимента
Экспериментальное измерение коэффициентов пропускания проводилось с использованием спектрометров двух марок ‒ Nexus 870 и CARY 670 FTIR. Суть метода состояла в том, что два одинаковых Moxtek WGP-поляризатора устанавливали рядом с зазором между ними 100 мкм. Один образец оставался неподвижным, другой вращался. Вращение образца относительно положения с зафиксированным состоянием поляризации позволило проанализировать соотношение состояний поляризации в пропускаемом и поглощаемом излучении. Исследованию подвергали поляризаторы как для среднего, так и для дальнего ИК-диапазона. Измерительные устройства были предварительно откалиброваны с помощью кремниевого стандартного образца, шумовой фон определялся при блокировке излучения.
Результаты эксперимента
Типичное пропускание, которое продемонстрировали Moxtek WGP-поляризаторы для среднего ИК-диапазона (MWIR), было высоким, на уровне 95% от интенсивности падающего излучения для длин волн от 3,5 до 5,5 мкм. При этом соотношение сигнал-шум составило 35 дБ в области длин волн 3,0–5,5 мкм. Для дальнего ИК-диапазона (7‒15 мкм) Moxtek LWIR- поляризаторы показали пропускание выше 68% и отношение сигнал-шум – выше 38,5 дВ. В таблице для сравнения приведены характеристики продукции компании Moxtek, выполненные с шагом 144 и 250 нм. Данные ясно демонстрируют заметное улучшение соотношения сигнал-шум.
Заключение
Поляризаторы, выполненные на основе проволочной сетки, обладают многими преимуществами перед другими конструкционными решениями в случаях, когда их используют в инфракрасной спектроскопии. Однако, первые WGP-устройства страдали низким контрастом. Для того чтобы преодолеть эти ограничения, компания Moxtek использовала АР-покрытие для прозрачных кремниевых подложек конструкции сборки Nanowire из алюминиевых проволочных сеток. Этот новый продукт для среднего и дальнего ИК-диапазона продемонстрировал экстраординарные улучшения контраста, показав при этом отличную эффективность сохранения состояния поляризации прошедшего света. ▪
Широкодиапазонные поляризаторы WGP используются в ИК-спектроскопии для исследования характеристик диэлектрических и металлических покрытий, анализа двулучепреломляющих материалов и для определения колебательных мод в кристаллах и структурированных пленках. Реальные поляризаторы имеют определенный конечный контраст, поэтому свет с нежелательным состоянием поляризации все-таки пройдет сквозь поляризатор, приводя к снижению точности измерений.
Поляризаторы WGP часто оказываются более предпочтительными для ИК-приложений. Их конструкция представляет собой массив металлических нитей, нанесенных на прозрачную подложку с субволновым шагом.
Преимущество подобных WGP-поляризаторов перед иными конкурирующими поляризационными устройствами заключается в компактной форме, улучшенном пропускании состояния поляризации прошедшего света, минимальном изменении коэффициента пропускания при варьировании угла падения и длины волны излучения, улучшенной стабильности характеристик при использовании устройства в условиях высокой температуры и в средах с высокой яркостью.
К сожалению, так уж исторически сложилось, что WGP-продукция, предназначенная для работы в ближней и дальней ИК-области, страдала из-за низкого контраста при пропускании линейно поляризованного света, чему виной был относительно большой шаг сетки (обычно он составлял более 370 нм). Значительно уменьшив шаг WGP-поляризаторов для ИК-диапазона ‒ до 144 нм, компания Moxtek добилась ощутимого улучшения контрастности.
Условия эксперимента
Экспериментальное измерение коэффициентов пропускания проводилось с использованием спектрометров двух марок ‒ Nexus 870 и CARY 670 FTIR. Суть метода состояла в том, что два одинаковых Moxtek WGP-поляризатора устанавливали рядом с зазором между ними 100 мкм. Один образец оставался неподвижным, другой вращался. Вращение образца относительно положения с зафиксированным состоянием поляризации позволило проанализировать соотношение состояний поляризации в пропускаемом и поглощаемом излучении. Исследованию подвергали поляризаторы как для среднего, так и для дальнего ИК-диапазона. Измерительные устройства были предварительно откалиброваны с помощью кремниевого стандартного образца, шумовой фон определялся при блокировке излучения.
Результаты эксперимента
Типичное пропускание, которое продемонстрировали Moxtek WGP-поляризаторы для среднего ИК-диапазона (MWIR), было высоким, на уровне 95% от интенсивности падающего излучения для длин волн от 3,5 до 5,5 мкм. При этом соотношение сигнал-шум составило 35 дБ в области длин волн 3,0–5,5 мкм. Для дальнего ИК-диапазона (7‒15 мкм) Moxtek LWIR- поляризаторы показали пропускание выше 68% и отношение сигнал-шум – выше 38,5 дВ. В таблице для сравнения приведены характеристики продукции компании Moxtek, выполненные с шагом 144 и 250 нм. Данные ясно демонстрируют заметное улучшение соотношения сигнал-шум.
Заключение
Поляризаторы, выполненные на основе проволочной сетки, обладают многими преимуществами перед другими конструкционными решениями в случаях, когда их используют в инфракрасной спектроскопии. Однако, первые WGP-устройства страдали низким контрастом. Для того чтобы преодолеть эти ограничения, компания Moxtek использовала АР-покрытие для прозрачных кремниевых подложек конструкции сборки Nanowire из алюминиевых проволочных сеток. Этот новый продукт для среднего и дальнего ИК-диапазона продемонстрировал экстраординарные улучшения контраста, показав при этом отличную эффективность сохранения состояния поляризации прошедшего света. ▪
Отзывы читателей
