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弱吸收测量

来源：北京昊然伟业光电科技有限公司分类：操作使用 2024-03-27 15:30:08 94阅读次数

一、前言

光学元件是激光系统和激光相关设备的基本组成单元，元件的性能直接决定了系统/设备的整体性能。近年来，激光技术的快速发展和在微电子光刻、激光加工、激光医疗、激光惯性约束聚变等领域的广泛应用，对激光系统中大量使用的光学元件性能提出了越来越高的技术要求，不仅需要有高反射率/透过率，还需要有低吸收和散射损耗、高激光损伤阈值、高稳定性和长使用寿命。

吸收损耗是影响光学性能的重要参数.在强激光系统中,光学材料/薄膜的吸收会导致抗激光损伤能力的明显下降;光通信领域中,吸收会导致各种高性能光学薄膜滤光片损耗增加、性能下降甚至失效.目前性能优异的介质薄膜在可见及近红外波段的吸收率已经达到10-7量级甚至更小.传统的分光光度法、消光系数换算法等方法已无法满足测量要求.表面热透镜技术是近年来发展起来的测量薄膜微弱吸收的一种新手段,它具有灵敏度高、调节方便等优点.而表面热透镜技术又根据探测光与泵浦光夹角又有几种细分方法，比如常见的光热共光路法，光热偏转法等。

二、 LID光热偏转法

1. 测量原理-光热偏转技术

此系统采用光热偏转技术，用于测量透明光学材料及镀膜产品受到激光照射后产生的微弱吸收。在强激光照射下，材料内部由于吸收热能产生折射率梯度现象（热透镜效应），当一束探测光经过“热透镜”效应区域时发生位置偏移，通过PSD位移传感器测量其位置偏移量。

2. 绝对值-LID电极校准

LID系统最大特点在于采用特别的校准方法-电加热法进行不同材料及规格的样品进行校准得到标准曲线。通过校准标准曲线及pump激光的平均功率计算得出吸收系数。

不论是校准测量还是实际测量，采用“off /on”的测量模式，即不加热时测量探测光在PSD位移传感器的初始位置S0,稳定一段时间后，电流/激光加热后探测光位置发生变化为S’， S’- S0差值即为位移偏移量。

校准时，采用1-2种相同几何形状的样品，在材料上钻孔，插入热电阻，然后提供电流加热，得到偏转位移与电流的关系，从而得到该种材料的标准吸收系数即矫正因子Fcal。

体校准面校准

3. 测量模式

根据客户不同的样品材料特性及尺寸可以定制不同测量模式:

三、 LID弱吸收仪

1. 技术参数说明

技术指标	详细描述
Pump激光器	UV到IR常见激光波长任选（193nm/266/355.....10.6um）
Probe激光器	LD 660nm
仪器校准	电极校准！体吸收:样品中间钻孔（约2.2mm）放置棒型热敏电阻面吸收:表面放置热敏电阻
灵敏度	0.1ppm/cm
重复精度	≤10%
测试样品规格	方形：常规20x20x20mm（六面抛光）
测试项目	体吸收、膜吸收
测试结果	绝对值！

2. 安装实物图

3. DUV 193nm应用

4. 软件界面及测量报告

目前LID光热偏转法弱吸收仪已经广泛应用于玻璃厂家，比如蔡司、Schott、Corning、贺利氏、Layertec等，国内长春光机所、北京玻璃研究院、成都光电所、武汉长飞等，其0.1ppm的灵敏度及丰富的光刻机相关产品应用经验受到客户的一致好评。

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