光学薄膜反射率计量示例

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绝对方法避免了对参考镜的需要；然而，必须重新排列设置的某些组件，以便在没有样品的情况下进行校准。然后必须连续进行两次测量，一次有样品，另一次没有样品。则两个结果的比率给出了所需的反射率。

众所周知的V-W排列在样品处引入了两次反射，它们的位置发生了横向位移。位移取决于入射角和几何结构。下图1（a）显示了进行校准时V模式下的固定角度布置。下图1（b）显示了测量样品时W模式下的布置。要从V模式切换到W模式，引入样品，并将镜子M2带到新的位置。

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图1 V-W设置用于测量固定入射角下的反射率：（a）V模式用于校准，（b）W模式用于样品测量。

通过将样品和镜子M2放置在单独的旋转台上，可以将V-W设置修改为可变角度系统，如图2所示。为了校准，移除样品并相应地定位M2。

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图2  V-W设置，用于测量可变入射角下的反射率。

为了实现AR涂层的反射率测量，必须找到在样品上具有单一反射的布置。图32所示的V-N设置就是一个例子。为了校准，镜子M2被带到第一位置（a），为了样品测量，它被放置在第二位置（b）。请注意，输出光束在位置（b）反转，因此组件或探测器灵敏度的任何错位或不对称都可能导致误差。

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图3 V-N排列适用于所有反射率范围，其优点是提供了一个适合测量小样本的小点。

可变角度V-N设置导数如图4所示。在校准（a）和样品测试（b）之间切换涉及旋转镜子M3和平移检测器。通过M3的平移和旋转来引入不同的入射角，以便将光束引导到样品上。同时，探测器相应地平移和旋转。反射镜M1和M2形成用于路径长度补偿的单元。如果M3在不同的入射角下平移，则该单元会平移以保持恒定的光路。

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图4 V-N设置导数用于测量可变入射角下的反射率：（a）校准模式；（b）样品测量模式。

通过使用放置在旋转台上的积分球进行正确定位，建立了具有单次反射的可变角度设置。样品在单独的桌子上旋转，以选择所需的入射角。图5显示了这种布置。为了校准，移除样品并相应地定位积分球。积分球的优点是它对照明中的小偏差和不对称具有更大的容忍度。

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图5 积分球装置，用于测量可变入射角下的反射率。

图6显示了用于测量平面平行光学元件的光谱反射率的光谱光度计或椭圆偏振仪装置的示例。将样品放置在x/y平移台上，以选择任意点x、y进行测量，同时将发送器和接收器单元固定在设置上。入射角设定在一个明确的小角度。在这种布置中不可能有接近法线的入射，事实上，为了消除后表面的错误反射，可以避免这种情况。计算机控制x/y载物台和光度计或椭偏仪单元。全自动反射率测量可用于生成不同波长的平面反射率图。侧向分辨率主要受到发送器单元光斑大小的限制。

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图6 光谱光度计或椭圆偏振仪装置，用于测量平面光学元件在任意点和入射角的反射率。

图7显示了用于测量曲面透镜或镜面光谱反射率的光谱光度计或偏振计装置的示例。该元件放置在旋转台上，而发送器和接收器单元由线性平移器在x和z方向上移动，并由旋转器在W方向上倾斜。可以选择任意点x、y和入射角（近法线入射除外）进行测量。该设备能够生成被测表面的反射率图，其横向分辨率主要受发送器单元光斑尺寸的限制。

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图7 光谱光度计或椭圆偏振仪装置，用于测量弯曲透镜或反射镜元件在任意点和入射角的反射率。

参考：Handbook of Optical Systems, Volume 5，Metrology of Optical Components and Systems