Линейное поляризованное излучение или излучение с круговой поляризацией лазера и поляризатора 2 следует использовать в сочетании с анализатором и фотоприемником. Для образцов, работающих на отражение, рекомендуется использовать юстировочный лазер в сочетании с позиционно-чувствительным приемником для обеспечения воспроизводимости углового положения образца.

6 Подготовка образца и схема измерения

6.1 Общие положения

Хранение, очистку и подготовку к измерениям образцов проводят в соответствии с инструкциями изготовителя.

Испытания проводят в помещении с относительной влажностью воздуха не более 60 % и чистотой 7-го класса по ГОСТ Р ИСО 14644-1.

В качестве источника излучения используют лазер с линейно поляризованным излучением. Для обеспечения максимальной точности при измерениях стабильность мощности пучка должна быть максимально высокой.

Длина волны, угол падения и состояние поляризации лазерного излучения, используемого для измерения, должны соответствовать значениям, указанным изготовителем для испытательного образца. Если для данных трех значений параметров приняты определенные диапазоны, может быть выбрана любая комбинация длины волны, угла падения и состояния поляризации в пределах данных диапазонов.

6.2 Подготовка лазерного пучка

На точность измерения значительно влияет погрешность определения состояния поляризации лазерного пучка. Поэтому необходимо тщательно подготовить состояние поляризации (линейная или круговая) зондирующего пучка.

Если ожидаемая вносимая разность фаз близка к /2, следует использовать линейно поляризованный пучок. Значение (1 - р) должно быть меньше 10^-3. Это должно быть подтверждено применением анализатора без образца на пути пучка.

Примечание 1 - Такого состояния поляризации достигают применением линейно поляризованного лазерного пучка в сочетании с дополнительными поляризующими элементами.

Если ожидаемая вносимая разность фаз близка к нулю, используют пучок с круговой поляризацией излучения. Значение р должно быть меньше 10^-3. Это должно быть подтверждено применением анализатора без образца на пути пучка.

Примечание 2 - Такого состояния поляризации достигают применением линейно поляризованного лазерного пучка в сочетании с дополнительными линейно поляризующими элементами и элементом, вносящим разность фаз /2.

Все оптические элементы не должны увеличивать значение (1 - р) в случае линейно поляризованного пучка и значение р - в случае пучка с круговой поляризацией более чем на 10^-3. По этой причине не рекомендуется использовать зеркала для отклонения лазерного пучка в испытательной установке, все другие оптические элементы следует применять под нормальным углом падения.

6.3 Юстировка образца и настройка системы

6.3.1 Отражающие образцы

При расположении образца необходимо обеспечить высокую точность при установке угла падения, указанного в спецификации изготовителя. Отклонение от указанного изготовителем угла падения должно составлять менее 2 мрад. Для этого необходимо установить оптический компонент на прецизионный поворотный предметный столик. Обратное отражение лазерного пучка в оптический резонатор лазера определяет нормальный угол падения.

Кроме того, в случае линейно поляризованного зондирующего пучка угол между вектором поляризации входящего лазерного пучка и плоскостью падения должен составлять /4 (  2) мрад.

6.3.2 Порядок юстировки

Во-первых, необходимо обеспечить такую юстировку лазерного пучка, чтобы он распространялся параллельно поверхности оптического стола для всех углов падения. Во-вторых, образец должен быть установлен таким образом, чтобы отраженный от него пучок также распространялся параллельно поверхности оптического стола для всех углов падения. В-третьих, в случае линейно поляризованного падающего пучка угол между плоскостью колебания вектора напряженности электрического поля и плоскостью оптического стола должен быть равен /4. Этого можно добиться первоначальной юстировкой линейного поляризатора таким образом, чтобы плоскость колебания вектора напряженности электрического поля излучения после поляризатора была параллельна оптическому столу. Это можно проверить использованием окна Брюстера, ось вращения которого перпендикулярна к оптическому столу. Окончательную настройку поворота (положения) линейного поляризатора проводят при достижении минимального значения мощности излучения, отраженного от окна Брюстера и распространяющегося параллельно оптическому столу. При выполнении этих условий дополнительный поворот поляризатора на угол /4 обеспечивает необходимую ориентацию линейно поляризованного излучения пучка.

Когда юстировка настроена в соответствии с процедурой, описанной выше, правильная юстировка других образцов может быть упрощена путем использования дополнительного лазера с высокой стабильностью диаграммы направленности и позиционно-чувствительного приемника (см. рисунок 1). В данном случае пучок дополнительного лазера падает на оптический элемент под углом падения, приближенным к нормальному, и юстировка испытательного образца выполняется таким образом, чтобы обеспечить попадание отраженного лазерного пучка в одни и те же координаты на позиционно-чувствительном приемнике.

6.3.3 Пропускающие образцы

Необходимо расположить образец под углом падения, указанным в спецификации изготовителя. Отклонение от указанного изготовителем угла падения должно составлять менее 2 мрад.

6.4 Система детектирования

6.4.1 Общие положения

Система детектирования состоит из поляризационного анализатора и фотоприемника.

6.4.2 Поляризационный анализатор

Для определения состояния поляризации лазерного пучка после прохождения через испытательный образец необходимо установить поляризационный анализатор в держатель с возможностью вращения вокруг оптической оси.

Анализатор должен быть способен определять состояние поляризации лазерного пучка после прохождения через дополнительный поляризатор с указанной точностью (см. 6.2).

6.4.3 Фотоприемник

Для обеспечения попадания всего пучка на фотоприемник размер его приемной площадки должен превышать диаметр пучка не менее чем в два раза.

Приемник с низким уровнем шума должен иметь большой динамический диапазон, так как это непосредственно влияет на разрешающую способность. Более того, характеристики приемника должны обладать линейностью в широком диапазоне сигнала, так как это непосредственно влияет на точность измерений.

Примечание - Кремниевые приемники для видимой и ближней инфракрасных областей спектра, а также пироэлектрические приемники для инфракрасной области могут соответствовать данным требованиям.

7 Процедура испытания

7.1 Процедура испытания при нулевом сдвиге фазы

7.1.1 Если ожидаемый сдвиг фазы близок к нулю, поляризация зондирующего пучка должна быть круговой. Это достигается путем использования линейно поляризованного излучения лазера в сочетании с четвертьволновой пластиной или аналогичных устройств. До испытания измеряют и записывают состояние и степень круговой поляризации. Исходное состояние поляризации определяют по формуле (см. также приложение А)

где - значение амплитуды сигнала приемника при положении анализатора 45° и 135°.

7.1.2 Простая процедура испытания при нулевой разности коэффициентов поглощения

В случае отсутствия разности коэффициентов поглощения для различных состояний поляризации излучения достаточно измерить сигналы приемника в двух положениях анализатора: 45° и 135°. Разность фаз определяют по формуле

7.1.3 Процедура испытания при ненулевой разности коэффициентов поглощения

Если имеется разность коэффициентов поглощения для двух компонентов поляризации, достаточно измерить сигналы приемника в четырех положениях анализатора: 0°, 45°, 90° и 135°. Разность фаз определяют по формуле (1).