Оптико-электронная система для измерения параметров планарных волноводных пленок

СОЮЗ С 08 ЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕС НРЕСПУБЛИК 47 2 ЕНИ ТЕЛЬСТ К АВТОРСКОМ АРСТВЕННЦЙ КОМИТЕТ СССРЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ ОПИСАНИЕ ИЗ(56) 1, Р.Р. Неггеапп. Оесегщ 1 пайГоп ФтЙЬ 1 сЫеаз, геГгасй 1 че 1 пдех апд ,д 1 ярега 1 оп ог щачецц 101 пд й 111 п Г 11 яз и 1 йЬ АЬЬе геГгасйощейег. - "Арр 11 ед Орй 1 сеф, 1980, ч, 19, р. 3261-3262. (54)(57) 1, ОПТИКО-ЭЛЕКТРОННАЯ СИСТЕМА ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ПАРАМЕТ РОВ ПЛАНАРНЫХ ВОЛНОВОДНЫХ ПЛЕНОК, содержащая источник излучения, поворотный стопок сошкалой отсчета уплов,: установленный с воэможностью вращения относительно оси, перпендикулярной щйккости падения пучка излучения, устройство ввода пучка излучения в вюенку,устройство вывода пучка излучения иэпленки и регистрирукщее устройство, о тл и ч а ю щ а я с я тем, что, с цельюрасширения функциональных воэможностейпутем обеспечения измерения и оценкизначения углового и амплитудного распределения излучения в вопноводных модах различных индексов, она снабженаустановленным на поворотном столике оптико-механическим сканирующим устройством с формироютеаем опорного импульса, расположенными последовательно походу пучка излучения внеосевым параболическим зеркалом и.фотоприемником, который установлен в фокусе внеосевогопараболического зеркала, выходы фотоприемника и формирователя опорного имиульса соединены соответственно с первым и вторым входами регистрирующего102471 4 10 15 устройстм. 40 2. Система по п. 1, о т д и ч а ющ а я с я тем, что регистрирующее устройство выполнено в виде осциддографа, логарифмического ускпитедя и регудируемого генератора парных импульсов, подкпючейного к первому и:второму входу осциллографа, и иэмеритедя временных 1Изобретение относится к кбнтропьно-.измерительной технике и может бытьиспопьэовано в электронной промыпщенности и оптическом приборостроении ддяизмерений при вакуумном напыдении,Известна оптиксьелектроннаа система .ддя измерения параметров цпанарных вопноводных пденок, содержащая источникиздучения, поворотный стопик со шкалой отсчета угпов, установдениый с воэможностью вращения вокруг оси, перпендикудярной пдоСкости падения пучка излучения, устройство ввода пучка иэпучения в ппенку, устройство вывода пучкаиэдучения иэ нденки и регулирующееустройство, выпопненное в виде рефрактометра, с пакощью, которого производи тся регистрация возбуждения всщноводиоймодц и отсчет угда, соответствующегоэтой моде 1.Однако устройство не позвопяет попу-чить кспичественную информацию об ам-ппитудном распредедении по вопноводныммодам, а также угловой спектр отдельноймоды, что не дает воэможность опредедить пригодность исследуемой пденки ддяиспопьзования в тех иди иных интеградьно-оптических элементак. Кроме того,недьэя производить измерение в инфракрасной обпасти спектра, так как регистрация иэпучения, вышедшего из исспедуемой ппенки, осуществпяется виэуадьно,Белью изобретения явдяется расширение функционадьных воэможностей путемобеспечения измерения и оценки значенияуглового и ампдитудного распредеденияизлучения в вопновсщнык иодах раэпичныхиндексов,Поставпенная цель достигаешься тем,что оптико-электронная система дпя из,мерения параметров пданарных всиноводных пденок, содержащая источник иэптчения, поворотный стопик со шкадой о 1 счета угдов, установпенный с воэмакносинтервалов, соединенного с выходом регудируемого генератора парных импульсов,третий вход осциддографа и вход регулируемого генератора парных импульсов является вторым входом регистрирующего устройства, а вход логарифмического усидитедя - его первым входом,2 тью вращения относитедьно оси, перпен дикудярной пдоскости падения пучка йздучения, устройство ввода пучка издучения .в пденку, устройство вывода пучка 5, иэдучения иэ пленки и регистрирующее устройство, снабжена установпенным на поворотном стопике ойтико-механическим сканирующим устройством с формиромте дем опорного импудьса, расваоженными 16 поспедамтепьно по ходу пучка иэпучения внеосевым нарабопическим зеркалом ифотоприемником, который установдеи в фокусе внеосввого парабопического зеркала, выходы фотоприемника и форвясромте ля импульса соединены соответственно с первым и вторым входами регистрирую щего устройстваКроме того, регистрирующее устройство выпопнено в виде осцнддографа, догарифмического усидвтепя и генераторапарных импудьсов, подкпюченного к первому и второцу входу осциддографа, иизмерителя временных иитермлов, соединенного с выкодом генератора парных 25 импудьсоь, третий вкод осциддографа и вкод генератора парных импульсов явдяется вторым вкодом регистрирующего устройства, а вход догарифмического усидитеся - его первым входом. На фиг. 1 представпена функционадьная схема оптико-едектронной системьцна фиг. 2 - бпок схема регистрируюЬего Оптико-едектрониая, система состоитиэ источника 1 иэдучения, поворотного столика 2 с распопоженнюй иа нем иссдедуемой пдеикой 3, устройства 4 вводапучка изпучения в ппенку, устройстм 5вывода пучка изпучения иэ ппенки, опю-. ко-механического сканирующего устройства 6 с пдоским вращаюпамся эеркадом 7 и формироватепя 8 опорного импудьса,внеосевого царабоцического зеркапа 9,фотоприемника 10 и регистрирующего уст714 4носительно плоскости пленки 3. Этому положению плоского врашаюшегося зеркала 7 приводится в соответствие момент появления опорного импульсе на выходе формирователя 8 опорного импульса оптикомеханического сканирующего устройства 6, что достигается соответствующим выбором положения установленных неподвижно нв .поворотном стоиике 2 и входящих в состав формирователя 8 опорного импульса светодиода и фотодиода относительно вращающегося зеркала. При измерения опорный импульс запускает рвэвериску осциллографа 12 и генератор 13 парных импульсов (с регулируемой задержкой). На вход осциллографа 12 поступает сигнал с выхода фотоприемника 10, усиленный логарифмическим усилителем 14, В результате на экране осциллографа 12 возникает изображение сечения пучка излучения, выходящего иэ пленки 3, содержащее информацию об его угловом спектре и амплитудном распределении. Наличие в составе регистрирующего устройства 11 логарифмического усилителя 14 позволяет регистрировать иа экране рсциллографа 12 отношение амплитуд в логарифмическом масштабе и обеспечивает высокое разрешение измерений. Для полу чения количественной информации об угловом спектре излучения выход генератора 13 парных импульсов (с регулируемой задержкой) подключается к входу измерителя 15 временных интервалов и параллельно входуосциллографа 12. В результате наидображении сечения пучка, регистрируемом осциллографом 12, возникают яркостиые метки, положение первой из которых (от первого импульса генератора 13) соответствует началу от,счета (момент появления опорного имцульса), а положение второй (от второго импульса генератора 13) можно произвольно изменять регулировкой задержки Между импульсами генератора 13, устанавливая таким образом вторую яркостную метку в любую точку изображения сечения пучка. Так как оптико-механическое сканирукяпее устройство 6 обеспечивает равномерную развертку по углу, ,то временную шкалу на экране осциллографа 12 можно привести в соответствие с угловой шквцой сканируквпего устройства 6, т.е. измеряя задержку второй метки относительно первой, можно определить угловое положение относительно на-. чала отсчета. Например, последователь.но устанавливая вторую метку на уровне ,половины амплитуды импульса на перед 3 1024 ройства 11, которое состоит из осциллографа 12, регулируемого генератора 13 парных импульсов, логарифмического усилителя 14 и измерителя 15 временных интервалов. 5Система работает следующим образом.Исследуемая пленка З,устанавливается , на поворотный столик 2 таким .образом, чтобы ее плоскость была перпендикулярна плоскости падения, а положение относи- ц тельно устройств 4 и 5 ввода и вывода излучения обеспечивало возбуждение полноводной моды н вывод излучения из пленки 3.Вращающееся ппоское зеркало,6 обес- ц нечивае т развертку выходящего иэ воино-. водной пленки 3 излучения в плоскосж падения и направляет его на внеосевое параболическое зеркало 9, в фокусе кого- рого распауожена, чувствительная площадь фотоприемника 10. Импульс фототока с выхода фотоприемника 10 поступает на вход регистрирующего устройства 11.При повороте столика 2 фиксируются углы поворота, соответствующие макси мумвм амплитуды импульсов, возникающих на выходе фотоприемника 10 в результате попадания нв его чувсгвитеаьную площадку излучения, прошедшего че-. рез пленку 3 и оэнного от вращавшегося 7 и парабопического 9 зеркал. За начало отсчета принимается положение столика.2, при котором луч падающего излучения проходит параллельно плоскос ти исследуемой пленки 3. Определенный гакам образом набор углов представляет- собой спектр мод волноводной пленки,из которого известным методсм могутбить определены коэффициент преиэще,ния и толпщиа вопноводной пленки 3,Для приучения, количественной инфор-. мации об амплитудном распределении и угловом спектре излучения, выходящего из пленки 3, используется свойство пара болического зеркала 9 собирать в фоку се, т.е. на чувствительной площадке фотоприемника 10, только те лучи, которые параллельны оси параболы, Так как исследуемая пленка 3 .с устройствами 4 и 5 ввода излучения и вращающееся атос кое зеркало 7 образуют оптическую систему, подобную двухзеркальной, то в соответствии с известным свойством двухзеркальных систем сигнал с фотоцриемни- кв 10 поступает на вход регистрирующего устройства 11 лишь в момент времени, соответствующий одному и таму же положению вращвкщегося зеркала 7 ог3 10247 нем и заднем его фронте и измеряя соответствующие задержки, можно измерить урловую ширину импульса по уровню 0,5; ,аналогичным образом, устанавливая мет ку в максимумы.импульсов, можно опре- З делить угловое положение паразитных мод относительно основной, если таковые имеются в спектре исследуемой пленки й т. а Измерение времени задержки осуществляется с помощью. измерителя 13 О временных интервалов, в качестве которого используется, например, частотомер, работающий в соответствующем режиме, а калибровка временной шкалы по углу- по времени между двумя соседними 1%сопорными импульсами, с оответствующе- . му 3 ба. 14 4Фокусное расстояние внеосевого параболического зеркала 9 и размер чувствительной пиощадки фотоприемника ЛО выбирается таким образом, чтобы мгновенное угловое поле зрения фотоприемника 1 О было существенно (не менее чем в 20 раз) меньше угловой ширины исслеауемых пучков излучения,что обеспечивает высокое угловбе размещение системы.Таким образом, за счет обеспечения ,возможности получения всей совокупности экспериментальных данных об исследуемой волноводной пленке при используемой конструкции ойтико-механической части системы и схеМной реализации регистрирующего устройства расширяются функциональные возможности системы.