Analiza topografii powierzchni dyfrakcyjnych elementów optycznych z wykorzystaniem interferometrii światła białego

• Autorzy: Kapłonek W. , Tomkowski R.

Warianty tytułu

EN

Analysis of the surface topography of diffractive optical elements by white light interferometry

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W artykule przedstawiono możliwości oceny i analizy topografii powierzchni dyfrakcyjnych elementów optycznych za pomocą jednej z metod interferometrii światła białego. W badaniach wykorzystano próbkę zawierającą 8 elementów dyfrakcyjnych generujących wzory optyczne o kształtach linii, zbioru linii (poziomych i pionowych) oraz krzyża. Elementy oceniano pod względem geometrii ukształtowania powierzchni za pomocą systemu pomiarowego Talysurf CCI 6000 firmy Taylor Hobson. Zarejestrowane dane pomiarowe analizowano korzystając z oprogramowania Talymap Platinum. Wyniki badań potwierdziły dużą przydatność metody pomiarowej, jak i zastosowanego urządzenia w ocenie tego typu powierzchni posiadających złożoną, wielowarstwową strukturę.

EN

The paper presents the method based on white light interferometry - SBI (Scanning Broadband Interferometry). SBI uses a correlation algorithm to find the coherence peak and phase position of an interference pattern produced by a selectable bandwidth light source. It provides both high resolution and excellent sensitivity of the returning light. This method can be applied to ultra precision assessment of wide range of surfaces. Measurements of different types of materials, including glass, metal, photo resist, polymer, liquid inks are also possible to be taken. In experimental investigations there was assessed the surface topography of DOEs (Diffractive Optical Elements). A sample containing 8 diffractive optical elements generating optical patterns in the form of single line, multi-lines and crosshair was used for measurements. The surfaces of the all DOEs were measured by an advanced measurement system Talysurf CCI 6000 produced by Taylor Hobson. The measurement data recorded were analysed by Talymap Platinum software. The investigation results confirmed the usefulness both of the measuring method and the applied measurement system for assessment of this type of multilayered surfaces.

Słowa kluczowe

PL

dyfrakcyjny element optyczny; interferometria światła białego; topografia powierzchni

EN

diffractive optical elements; white light interferometry; surface topography

• Wydawca: Wydawnictwo PAK
• Czasopismo: Pomiary Automatyka Kontrola
• Rocznik: 2009
• Tom: R. 55, nr 4
• Strony: 272--275
• Opis fizyczny: Bibliogr. 25 poz., rys., tab., wzory

Twórcy

autor

Kapłonek W.

autor

Tomkowski R.

• Zakład Metrologii, Katedra Inżynierii Produkcji, Politechnika Koszalińska,

Bibliografia

• [1] J. Nowak, K. Pietraszkiewicz, M. Zając: Dyfrakcyjne elementy odwzorowujące. Wydawnictwo Politechniki Wrocławskiej, 1997.
• [2] D. C. O’Shea, T. J. Suleski, A. D. Kathman, D. W. Prather: Diffractive Optics: Design, Fabrication and Test. SPIE Publications, Washington, 2004.
• [3] V. A. Soifer (ed.): Methods for Computer Design of Diffractive Optical Elements (Wiley series in Lasers and Applications). John Wiley & Sons, Inc., New York, 2002.
• [4] S. Tamulevicius, G. Janusas, A. Guobiene, A. Palevicius, V. Ostasevicius, M. Andrulevicius: Optical Characterization of Diffractive Optical Elements Replicated in Polymers. Journal of Micro/ Nanolitography, MEMS, and MOEMS, Vol. 5, 013004, 2006.
• [5] R. Jóźwicki: Podstawy inżynierii fotonicznej. Oficyna Wydawnicza Politechniki Warszawskiej, Warszawa, 2006.
• [6] J. Saarinen, M. Rossi: Current Trends of Fabrication Technologies of DOE’s and New Applications. Heptagon [online] http://www.heptagon.fi/ downloads/Trends%20of%20Fabrication%20Technologies%202003.pdf
• [7] N. Mirchin, A. Peled, I. Baal-Zedaka, R. Margolin, M. Zagon, I. Lapsker, A. Verdyan, J. Azoulay: Photodeposited Diffractive Optical Elements of Computer Generated Masks. Applied Surface Science, No 248, 2005, 509–513.
• [8] J. Bohdanowicz: Dyfrakcyjne elementy optyczne. Systemy alarmowe, Nr 3, 2001, 17–26.
• [9] B. E. A. Saleh, M. C. Teich: Fundamentals of Photonics (2nd Ed.), (Wiley series in Pure and Applied Optics, B. E. A. Saleh ed.), John Willey & Sons, Inc., New York, 2007.
• [10] A. Hermerschmidt, S. Krüger: Diffractive Optics: Diffractive Elements Generate Complex Light Patterns. Laser Focus World [online], http://www.laserfocusworld.com/ displayarticle/279856/12/ none/none/Feat/Diffractive-Optics:-Diffractive-elements-generate-complex-light-patterns.html.
• [11] O. K. Ersoy: Diffraction, Fourier Optics and Imaging, (Wiley series in Pure and Applied Optics, B. E. A. Saleh ed.), John Willey & Sons, Inc., New York, 2007.
• [12] H. Ichikawa: Research Trends and Future View of Diffractive Optics Field. O plus E, No. 234 1999, 511–519.
• [13] E. Ferrari , V. Emiliani, D. Cojoc, V. Garbin, M. Zahid, C. Durieux, M. Coppey-Moisan, E. Di Fabrizio: Biological Samples Micro-manipulation by Means of Optical Tweezers. Microelectronic Engineering, No 78–79, 2005, 575–581.
• [14] R. Silvennoinen, V. Vetterl, S. Hason, H. Tuononen, M. Silvennoinen, K. Myller, L. Cvrcek, J. Vanek, P. Prachar: Sensing of Human Plasma Fibrinogen on Polished, Chemically Etched and Carbon Treated Titanium Surfaces by Diffractive Optical Element Based Sensor. Optics Express Vol. 16, 2008, 10130–10140.
• [15] V. Hyvärinen, R. Silvennoinena, K. -E. Peiponena, T. Niskanen: Diffractive Optical Element Based Sensor for Surface Quality Inspection of Concave Punches. European Journal of Pharmaceutics and Biopharmaceutics, No. 49, 2000, 167–169.
• [16] R. Silvennoinen, K. Myller, K. -E. Peiponen, J. Salmi, E. J. Pääkkönen: Diffractive optical sensor for gloss differences of injection molded plastic products. Sensors and Actuators A, Vol. 112 (2004), 74–79.
• [17] K. Kodate: Utilization of Diffraction Optical Element in Optical Information Processing. O plus E, No 234, 1999, 528–535.
• [18] C. J. Want: White light interferometry. [online], http://www.optics. arizona.edu/jcwant/pdf/meeting_papers/whitelightinterferometry.pdf.
• [19] Talysurf CCI 6000 – The world’s highest resolution automated optical 3D profiler. Brochure, Taylor Hobson, 2005.
• [20] B. Ziętek: Optoelektronika. Wydawnictwo Uniwersytetu Mikołaja Kopernika, Toruń, 2004.
• [21] K. Patorski, M. Kujawińska, L. Sałbut: Interferometria laserowa z automatyczną analizą obrazu (K. Patorski red.). Oficyna Wydawnicza Politechniki Warszawskiej, Warszawa, 2005.
• [22] A. Bankhead: UK Patent Application 0206023.4.
• [23] R. T. Blunt: White Light Interferometry – a production worthy technique for measuring surface roughness on semiconductor wafers. Proceedings of CS MANTECH Conference, April 24-27, 2006, British Columbia, Canada, 59–62.
• [24] R. Cincio, W. Kacalak, Cz. Łukianowicz: System Talysurf CCI 6000- metodyka analizy cech powierzchni z wykorzystaniem TalyMap Platinium. Pomiary, Automatyka, Kontrola, Vol. 54, nr 4, 2008, 187–191.
• [25] M. Conroy, J. Armstrong: A comparison of surface metrology techniques. 7th International Symposium on Measurement Technology and Intelligent Instruments, Journal of Physics: Conference Series 13 (2005) 458–465.