モデル 2010/M プリズム カプラー


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プリズムカプラ 膜厚・屈折率計

● 特長

• 情報不要 – 事前に薄膜/基板の光学特性の情報不要
• 屈折率精度 ±0.0005 (最大精度 ±0.0001)可能
• アプリケーションにより 屈折率精度はさらに ±0.0003 (最大精度 ±0.00005) へ向上
• バルク、基板、または液体材料の複屈折/異方性などの高精度屈折率測定
• 薄膜または拡散光導波路 SPR センサー構造の高速(20秒)特性解析
• 屈折率 VS 波長 分散値が簡易に測定可能
• 屈折率 VS 温度 (dn/dT) および導波路損失測定用オプション
• 幅広い屈折率測定レンジ (1.0 ~ 3.35)

● アプリケーション

・プリズムカプラ 膜厚・屈折率計

● 測定原理

測定するサンプル (図 1 下)は空気圧作動式カップリングヘッドを用いてプリズムとフィルム間に小さな空気相を形成します。レーザー ビームはプリズムのベースへ入射し、通常全反射し光検出器に導入されます。
モード角度と呼ばれる 値にて、光子は、空気相からフィルム内部へ伝搬し、検出器に到達する光強度は急激な低下を引き起こし、光伝搬モードに入ります。

概算値として最初のモードの角度位置(dip)により屈折率が決定します。 また、複数のモード間の角度差より
膜厚が決定し、屈折率と膜厚は完全に独立して測定することができます。

測定は入射角度を変えられるコンピューター駆動式ロータリ テーブルを使用し、フィルムの伝搬モードを自動的に検出します。 2つのモード角度が見つかるとすぐに屈折率と膜厚を計算できます。全測定プロセスは完全に自動化し、約 20 秒にて計測します。

膜厚が増えるとモード数が増加します。ほとんどの薄膜/基板の組み合わせにて、第一モードを得るには100-200 nmmの膜厚が必要です。 一方、多くの1um膜厚のフィルムから、4つ または 5つのモードが得られます。
フィルムが 2つ以上の伝搬モードを得る場合 (通常 300-500 nm)、膜厚と屈折率の両方を計算し、3つ以上のモードが得られる際は、推定値の標準偏差と平均を表示します。プリズム結合法による固有の標準偏差の計算は測定の自己一貫性の指標と測定の妥当性を確認する強力な手段です。

10 ~ 15 ミクロン膜厚までのほとんどのサンプルが、膜厚と屈折率を同時計測可能です。
15 ミクロン以上の膜厚の際も、バルク屈折率法により測定可能です。 下記測定技術 (下記参照) を使用して最大150-200 ミクロン膜厚の計測が可能です。

屈折率計として使用してバルク材料の屈折率(図 2 上記)を測定。 バルクサンプルも同様にプリズムにクランプし、 c 臨界角 の測定によって決定します。 10 ~ 15 ミクロンより厚いフィルムは通常明確な臨界角膝を表示し、バルク材料として測定することができます。

可撓性材料は容易に液体セルを利用きます。 従来の屈折計は単一波長((通常 589 nm)での計測しか対応できませんが、モデル2010/Mはオプションにて 5つレーザーを装備可能であり、広い波長範囲にわたって分散計測を提供いたします。

レーザーの偏光状態を変化することにより、薄膜、バルク材の 複屈折 (x、y、z)を測定することができます。
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