DIN EN ISO 24013-2007 Optics and photonics - Lasers and laser-related equipment - Measurement of phase retardation of optical components for polarized laser radiation (ISO 24013 20.pdf

1、Februar 2007DEUTSCHE NORM Normenausschuss Feinmechanik und Optik (NAFuO) im DINPreisgruppe 12DIN Deutsches Institut fr Normung e.V. Jede Art der Vervielfltigung, auch auszugsweise, nur mit Genehmigung des DIN Deutsches Institut fr Normung e.V., Berlin, gestattet.ICS 31.260!,nvz“9758387www.din.deDDIN

2、 EN ISO 24013Optik und Photonik Laser und Laseranlagen Messung der Phasenverschiebung optischer Komponenten frpolarisierte Laserstrahlung (ISO 24013:2006);Deutsche Fassung EN ISO 24013:2006Optics and photonics Lasers and laser-related equipment Measurement of phase retardation of optical components

3、for polarized laser radiation(ISO 24013:2006);German version EN ISO 24013:2006Optique et photonique Lasers et quipements associs aux lasers Mesurage du retard de phase des composants optiques pour le rayonnement laserpolaris (ISO 24013:2006);Version allemande EN ISO 24013:2006Alleinverkauf der Norme

4、n durch Beuth Verlag GmbH, 10772 Berlin www.beuth.deGesamtumfang 20 SeitenDIN EN ISO 24013:2007-02 Nationales Vorwort Diese Norm wurde vom Technischen Komitee ISO/TC 172 Optik und Photonik“, Unterkomitee SC 9 Elektrooptische Systeme“ (Sekretariat: Deutschland) in Zusammenhang mit CEN/TC 123 Laser un

5、d Laseranlagen“ (Sekretariat: Deutschland) erarbeitet. Im DIN Deutsches Institut fr Normung e.V. ist hierfr der NA 027-01-18 AA Laser“ zustndig. Fr die im Inhalt zitierten Internationalen Normen wird im Folgenden auf die entsprechenden Deutschen Normen hingewiesen: ISO 11145 siehe DIN EN ISO 11145 I

6、SO 12005 siehe DIN EN ISO 12005 ISO 14644-1:1999 siehe DIN EN ISO 14644-1:1999-07 Nationaler Anhang NA (informativ) Literaturhinweise DIN EN ISO 11145, Optik und Photonik Laser und Laseranlagen Begriffe und Formelzeichen DIN EN ISO 12005, Laser und Laseranlagen Prfverfahren fr Laserstrahlparameter P

7、olarisation DIN EN ISO 14644-1:1999-07, Reinrume und zugehrige Reinraumbereiche Teil 1: Klassifizierung der Luftreinheit (ISO 14644-1:1999); Deutsche Fassung EN ISO 14644-1:1999 2 EUROPISCHE NORM EUROPEAN STANDARD NORME EUROPENNE EN ISO 24013 November 2006 ICS 31.260 Deutsche Fassung Optik und Photo

8、nik Laser und Laseranlagen Messung der Phasenverschiebung optischer Komponenten fr polarisierte Laserstrahlung (ISO 24013:2006) Optics and photonics Lasers and laser-related equipment Measurement of phase retardation of optical components for polarized laser radiation (ISO 24013:2006) Optique et pho

9、tonique Lasers et quipements associs aux lasers Mesurage du retard de phase des composants optiques pour le rayonnement laser polaris (ISO 24013:2006) Diese Europische Norm wurde vom CEN am 14. November 2006 angenommen. Die CEN-Mitglieder sind gehalten, die CEN/CENELEC-Geschftsordnung zu erfllen, in

10、 der die Bedingungen festgelegt sind, unter denen dieser Europischen Norm ohne jede nderung der Status einer nationalen Norm zu geben ist. Auf dem letzten Stand befindliche Listendieser nationalen Normen mit ihren bibliographischen Angaben sind beim Management-Zentrum oder bei jedem CEN-Mitglied auf

11、 Anfrage erhltlich. Diese Europische Norm besteht in drei offiziellen Fassungen (Deutsch, Englisch, Franzsisch). Eine Fassung in einer anderen Sprache,die von einem CEN-Mitglied in eigener Verantwortung durch bersetzung in seine Landessprache gemacht und dem Management-Zentrum mitgeteilt worden ist,

12、 hat den gleichen Status wie die offiziellen Fassungen. CEN-Mitglieder sind die nationalen Normungsinstitute von Belgien, Dnemark, Deutschland, Estland, Finnland, Frankreich, Griechenland, Irland, Island, Italien, Lettland, Litauen, Luxemburg, Malta, den Niederlanden, Norwegen, sterreich, Polen, Por

13、tugal, Rumnien,Schweden, der Schweiz, der Slowakei, Slowenien, Spanien, der Tschechischen Republik, Ungarn, dem Vereinigten Knigreich und Zypern.EUROPISCHES KOMITEE FR NORMUNG EUROPEAN COMMITTEE FOR STANDARDIZATION COMIT EUROPEN DE NORMALISATIONManagement-Zentrum: rue de Stassart, 36 B-1050 Brssel 2

14、006 CEN Alle Rechte der Verwertung, gleich in welcher Form und in welchem Verfahren, sind weltweit den nationalen Mitgliedern von CEN vorbehalten.Ref. Nr. EN ISO 24013:2006 DEN ISO 24013:2006 (D) 2 Inhalt Seite Vorwort 3 Einleitung.3 1 Anwendungsbereich .4 2 Normative Verweisungen4 3 Begriffe .4 4 S

15、ymbole und Abkrzungen 4 5 Kurzbeschreibung der Messung5 6 Probenvorbereitung und Messanordnung6 6.1 Allgemeines6 6.2 Laserstrahleinstellung 6 6.3 Probeneinstellung und Systemkalibrierung .6 6.3.1 Reflektierende Proben.6 6.3.2 Mgliches Ausrichtungsverfahren.7 6.3.3 Lichtdurchlssige Proben.7 6.4 Detek

16、tionssystem 7 6.4.1 Allgemeines7 6.4.2 Polarisationsanalysator 7 6.4.3 Leistungsdetektor7 7 Prfverfahren .8 7.1 Prfverfahren fr die Null-Phasenverschiebung8 7.1.1 Allgemeines8 7.1.2 Einfaches Prfverfahren fr die Null-Absorptionsgraddifferenz8 7.1.3 Prfverfahren fr die Nicht-Null-Absorptionsgraddiffe

17、renz8 7.2 Prfverfahren fr die /2-Phasenverschiebung8 7.2.1 Allgemeines8 7.2.2 Einfaches Prfverfahren fr Null-Absorptionsgraddifferenz 8 7.2.3 Prfverfahren fr die Nicht-Null-Absorptionsgraddifferenz9 8 Auswertung 9 8.1 Allgemeines9 8.2 Auswertung fr die Null-Phasenverschiebung.9 8.2.1 Auswertung fr d

18、ie Null-Absorptionsgraddifferenz.9 8.2.2 Auswertung fr die Nicht-Null-Absorptionsgraddifferenz.9 8.3 Auswertung fr die /2-Phasenverschiebung 9 8.3.1 Auswertung fr die Null-Absorptionsgraddifferenz.9 8.3.2 Auswertung fr die Nicht-Null-Absorptionsgraddifferenz.9 9 Prfbericht. 10 Anhang A (informativ)

19、Theoretischer Hintergrund . 11 A.1 Beschreibung einer polarisierten Welle . 11 A.2 Analysieren des Polarisationszustandes. 12 A.3 Einfluss der Absorption . 13 A.4 Einfluss der Phasenverschiebung 14 A.5 Einfluss der Absorption und Phasenverschiebung 16 A.6 Messung der Phasenverschiebung Zusammenfassu

20、ng der verwendeten Gleichungen. 17 Literaturhinweise . 18 EN ISO 24013:2006 (D) 3 Vorwort Dieses Dokument (EN ISO 24013:2006) wurde vom Technischen Komitee ISO/TC 172 Optik und Photonik“ in Zusammenarbeit mit dem Technischen Komitee CEN/TC 123 Laser und Gerte, die in Verbindung mit Lasern verwendet

21、werden“ erarbeitet, dessen Sekretariat vom DIN gehalten wird. Diese Europische Norm muss den Status einer nationalen Norm erhalten, entweder durch Verffentlichung eines identischen Textes oder durch Anerkennung bis Mai 2007, und etwaige entgegenstehende nationale Normen mssen bis Mai 2007 zurckgezog

22、en werden. Entsprechend der CEN/CENELEC-Geschftsordnung sind die nationalen Normungsinstitute der folgenden Lnder gehalten, diese Europische Norm zu bernehmen: Belgien, Dnemark, Deutschland, Estland, Finnland, Frankreich, Griechenland, Irland, Island, Italien, Lettland, Litauen, Luxemburg, Malta, Ni

23、ederlande, Norwegen, sterreich, Polen, Portugal, Rumnien, Schweden, Schweiz, Slowakei, Slowenien, Spanien, Tschechische Republik, Ungarn, Vereinigtes Knigreich und Zypern. Anerkennungsnotiz Der Text von ISO 24013:2006 wurde vom CEN als EN ISO 24013:2006 ohne irgendeine Abnderung genehmigt. Einleitun

24、g blicherweise ist es wnschenswert, dass der Polarisationszustand von den optischen Komponenten nicht beeinflusst wird. Bei der Erzeugung und Aufrechterhaltung eines bestimmten Polarisationszustandes ist der Einfluss der optischen Komponenten auf die Polarisation des Strahles entscheidend. Zum Erzeu

25、gen einer zirkular polarisierten Strahlung aus linear polarisierter Strahlung werden /2-Phasenverschieber verwendet. Diese Internationale Norm beschreibt ein Verfahren zum Bestimmen der jeweiligen relativen Phasenver-schiebung von optischen Komponenten bezglich der x- und y-Achse der Polarisation un

26、d s- und p-Polari-sation. Diese Internationale Norm ist fr Hersteller, Lieferanten und Kufer von derartigen Optiken zum Bestimmen des Einflusses der Phasenverschiebung von optischen Komponenten notwendig. EN ISO 24013:2006 (D) 4 1 Anwendungsbereich Diese Internationale Norm legt Prfverfahren zur Bes

27、timmung der von optischen Komponenten durch polarisierte Laserstrahlen hervorgerufenen optischen Phasenverschiebung fest. 2 Normative Verweisungen Die folgenden zitierten Dokumente sind fr die Anwendung dieses Dokuments erforderlich. Bei datierten Verweisungen gilt nur die in Bezug genommene Ausgabe

28、. Bei undatierten Verweisungen gilt die letzte Ausgabe des in Bezug genommenen Dokuments (einschlielich aller nderungen). ISO 11145, Optics and photonics Lasers and laser-related equipment Vocabulary and symbols ISO 12005, Lasers and laser-related equipment Test methods for laser beam parameters Pol

29、arization ISO 14644-1:1999, Cleanrooms and associated controlled environments Part 1: Classification of air cleanliness 3 Begriffe Fr die Anwendung dieses Dokuments gelten die Begriffe nach ISO 11145 und ISO 12005. 4 Symbole und Abkrzungen Tabelle 1 Verwendete Symbole und Maeinheiten Symbol Einheit

30、Begriff 1 Polarisationsgrad rad Analysatorwinkel a1V/m Amplitude des elektrischen Felds in x-Richtung a2V/m Amplitude des elektrischen Felds in y-Richtung a, b V/m Hauptachsen der Schwingungsellipse rad Phasenunterschied (-differenz) rad Phasenverschiebung E V/m elektrischer Feldvektor x1 Absorption

31、sgrad (-vermgen) in x-Richtung y1 Absorptionsgrad in y-Richtung rad Winkel der Hauptachse der Schwingungsellipse EN ISO 24013:2006 (D) 5 5 Kurzbeschreibung der Messung Die untersuchte optische Komponente wird durch einen Laserstrahl mit definiertem Polarisationszustand bestrahlt. Nach Durchlaufen de

32、r Komponente wird der Polarisationszustand des Strahls mit einem Analysator bestimmt. Die Phasenverschiebung wird dann aus der nderung des Polarisationszustandes ermittelt. Es werden zwei Flle unterschieden: a) die erwartete Phasenverschiebung ist nahezu null: in diesem Fall muss fr die Prfung ein z

33、irkular polari-sierter Strahl angewendet werden; b) die erwartete Phasenverschiebung ist nahezu /2: in diesem Fall muss fr die Prfung ein linear polari-sierter Strahl angewendet werden. Bild 1 zeigt den Messaufbau. a) Strahlengang fr reflektierende Proben b) Strahlengang fr lichtdurchlssige Proben L

34、egende 1 Laser 5 Detektor 2 Polarisator (linear oder zirkular) 6 Justierlaser 3 untersuchte Probe 4 Analysator 7 Detektor mit ortsabhngiger Empfindlichkeit Bild 1 Schematische Zeichnung eines Messaufbaus Es muss ein Laser und ein Polarisator, der linear oder zirkular polarisierte Strahlung erzeugt,

35、sowie ein Analysator und ein Leistungsdetektor verwendet werden. Beim Messen reflektierender Proben stellt ein Justierlaser in Kombination mit einem Detektor mit ortsabhngiger Empfindlichkeit eine reproduzierbare Winkelausrichtung der untersuchten Probe sicher. EN ISO 24013:2006 (D) 6 6 Probenvorber

36、eitung und Messanordnung 6.1 Allgemeines Aufbewahrung, Reinigung und Vorbereitung der Untersuchungsproben werden entsprechend den Herstelleranweisungen zum bestimmungsgemen Gebrauch vorgenommen. Die Prfumgebung besteht aus staubfrei gefilterter Luft mit weniger als 60 % relativer Luftfeuchte. Der Re

37、st-staub wird zum Beispiel entsprechend der ISO-Reinraum-Klasse 7, wie in ISO 14644-1:1999 festgelegt, vermindert. Als Strahlungsquelle muss ein linear polarisierter Laser angewendet werden. Um Fehler so gering wie mglich zu halten, sollte die Stabilitt der Strahlleistung so hoch wie mglich sein. We

38、llenlnge, Einfallswinkel und Polarisationszustand, die fr die Messung angewendet werden, mssen den vom Hersteller fr die Verwendung der Untersuchungsprobe festgelegten Werten entsprechen. Wenn fr diese drei Gren Wertebereiche zulssig sind, darf aus diesen Wertebereichen jede Kombination von Wellenln

39、ge, Einfallswinkel und Polarisationszustand gewhlt werden. 6.2 Laserstrahleinstellung Die Przision der Messung wird durch eine eindeutige Definition des Polarisationszustandes vom Laserstrahl stark beeinflusst. Aus diesem Grund ist es notwendig, den Polarisationszustand des Prfstrahls (linear oder z

40、irkular) sorgfltig einzustellen. Wenn die erwartete Phasenverschiebung nahezu /2 betrgt, muss ein linear polarisierter Strahl angewendet werden. Die Gre (1 ), bei der der Polarisationsgrad ist, muss kleiner als 103sein. Dies muss durch Anwendung eines Polarisators ohne Probe im Strahlengang nachgewi

41、esen werden. ANMERKUNG 1 Ein derartiger Polarisationszustand kann durch Anwendung eines linear polarisierten Laserstrahls in Kombination mit zustzlichen Polarisationselementen erzielt werden. Wenn die erwartete Phasenverschiebung nahezu null ist, muss ein zirkular polarisierter Strahl angewendet wer

42、den. Der lineare Polarisationsgrad muss kleiner als 103sein. Dies muss durch Anwendung eines Polarisators ohne Probe im Strahlengang nachgewiesen werden. ANMERKUNG 2 Ein derartiger Polarisationszustand kann durch Anwendung eines linear polarisierten Laserstrahls in Kombination mit zustzlichen Polari

43、sationselementen und einem /2-Phasenverschiebungselement erzielt werden. Alle optischen Elemente drfen im Fall eines linear polarisierten Strahls den Wert von (1 ) und im Fall eines zirkular polarisierten Strahls den Wert von um nicht mehr als 103erhhen. Aus diesem Grund wird von der Verwendung von

44、Faltspiegeln (Umlenk-) im Prfaufbau abgeraten und alle optischen Elemente mssen unter senkrechtem Lichteinfall angewendet werden. 6.3 Probeneinstellung und Systemkalibrierung 6.3.1 Reflektierende Proben Die Probe muss hinsichtlich des Einfallswinkels sehr genau nach den Herstellerfestlegungen angebr

45、acht werden. Die Abweichung vom fr die Anwendung vorgesehenen Winkel muss weniger als 2 mrad betragen. Zu diesem Zweck muss die Probe auf eine Przisionsdrehbhne gesetzt werden. Das Zurckreflektieren des Laserstrahls in den Laserresonator definiert den senkrechten Lichteinfall. Auerdem muss im Fall e

46、ines linear polarisierten Prfstrahls der Winkel zwischen der Schwingungsebene des einfallenden Laserstrahls und der Einfallsebene (/4 2) mrad betragen. EN ISO 24013:2006 (D) 7 6.3.2 Mgliches Ausrichtungsverfahren Zuerst muss der Laserstrahl so eingestellt werden, dass die Strahlausbreitung parallel

47、zur Oberflche des optischen Tischs verluft. Zweitens muss der von der Probe reflektierte Strahl so eingestellt werden, dass die Ausbreitung des reflektierten Strahls fr alle Einfallswinkel ebenfalls parallel zur Oberflche des optischen Tischs verluft. Als Drittes muss im Fall eines linear polarisier

48、ten, einfallenden Strahls der Winkel zwischen der Schwingungsebene und der Ebene des optischen Tischs auf /4 eingestellt werden. Dies kann erreicht werden, indem der Linearpolarisator anfnglich so eingestellt wird, dass die Schwingungsebene parallel zum optischen Tisch verluft. Zum berprfen dessen k

49、ann ein Brewster-Fenster mit einer senkrecht zum optischen Tisch verlaufenden Drehachse verwendet werden. Wenn sich unter diesen Bedingungen die reflektierte Mindestleistung parallel zum optischen Tisch ausbreitet, fhrt das Drehen des Linearpolarisators um /4 letztendlich zum gewnschten Winkel des linear polarisierten Strahls. Wenn die Ausrichtung nach d