Научно-технический
«ОПТИЧЕСКИЙ ЖУРНАЛ»
издается с 1931 года
 
   
Русский вариант сайта Английский вариант сайта
   
       
   
       
Статьи последнего выпуска

Электронные версии
выпусков начиная с 2008


Алфавитный указатель
2000-2010 гг


444
Архив оглавлений
выпусков 2002-2007 гг


Реквизиты и адреса

Вниманию авторов и рецензентов!
- Порядок публикации
- Порядок рецензирования статей
- Типовой договор
- Правила оформления
- Получение авторского вознаграждения
- Редакционная этика


Контакты

Подписка

Карта сайта




Журнал с 01.12.2015 допущен ВАК для публикации основных результатов диссертаций как издание, входящее в международные реферативные базы систем цитирования (Web Science, Scopus) (см. Vak.ed.gov.ru Перечень журналов МБД 16.03.2018г)

УВАЖАЕМЫЕ ПОДПИСЧИКИ НАШЕГО ЖУРНАЛА!
По техническим причинам «Оптический журнал» не попал в каталог агентства «Роспечать» на II полугодие 2018 г., что делает невозможной подписку на него на почте. Предлагаем оформить подписку на II полугодие 2018 в редакции журнала удобным Вам способом. Стоимость подписки на полугодие сохраняется (6600 руб.).
Связаться с нами можно по т. (812) 315-05-48, Е-mail: beditor@soi.spb.ru

Аннотации (09.2018) : СОЗДАНИЕ ЗЕРКАЛ С МАЛЫМ ШАГОМ СТУПЕНЕК ДЛЯ ИНФРАКРАСНОГО СТАТИЧЕСКОГО ФУРЬЕ-СПЕКТРОМЕТРА И АНАЛИЗ ОШИБОК ИХ ПЛОСКОСТНОСТИ

СОЗДАНИЕ ЗЕРКАЛ С МАЛЫМ ШАГОМ СТУПЕНЕК ДЛЯ ИНФРАКРАСНОГО СТАТИЧЕСКОГО ФУРЬЕ-СПЕКТРОМЕТРА И АНАЛИЗ ОШИБОК ИХ ПЛОСКОСТНОСТИ

 

© 2018 г.       Min Zhang, Jingqiu Liang, Zhongzhu Liang, Jinguang Lv, Yuxin Qin, and Weibiao Wang

Предложен инфракрасный статический фурье-спектрометр, использующий ступенчатые зеркала с малым шагом. Поскольку такие зеркала являются базовым компонентом спектрометра, их параметры существенно влияют на работу устройства. Для изготовления ступенчатого зеркала с большой апертурой и субмикронным шагом ступенек предложен способ многократного последовательного нанесения слоев с уменьшением на 50% толщины каждого последующего слоя, что позволяет контролировать точность, целостность и идентичность высот ступенек. Изготовлены зеркала, содержащие 32 ступеньки высотой 625 нм. Результаты тестирования показали наличие деформаций ступенек, вызванных воздействием сжимающих напряжений. Эти деформации могут привести к изменению разности длины оптического пути и повлиять на восстановление спектра. Моделированием и расчетным путем получены данные о влиянии плоскостности ступенек на результаты восстановления спектра. Напряжения падают с увеличением толщины подложки зеркал. Выполнены эксперименты, в процессе которых с помощью предложенного инфракрасного статического фурье-спектрометра получены спектрограммы ацетонитрила путем соответствующей обработки интерферограмм.

Ключевые слова: спектроскопия, инфракрасный фурье-спектрометр, анализ спектра, ступенчатое зеркало с малым шагом.

 

 

Fabrication and flatness error analysis of low-stepped mirror in static Fourier transform infrared spectrometer

© 2018 г.       Min Zhang*, **; Jingqiu Liang*; Zhongzhu Liang*; Jinguang Lv*; Yuxin Qin*, and Weibiao Wang*

*   State Key Laboratory of Applied Optics, Changchun Institute of Optics, Fine Mechanics and Physics, Chinese Academy of Sciences, Changchun, Jilin, 130033, China

** University of Chinese Academy of Sciences, Beijing 100049, China 

 

UDC 535-1

Поступила в редакцию 06.03.2018

Submitted 06.03.2018

In this study, we propose a Fourier transform infrared spectrometer based on stepped mirrors, which realize static. As the core component of the spectrometer, the low-stepped mirror’s structural parameters significantly affect the instrument performance. In order to successfully fabricate a low-stepped mirror with large area and sub-micron height, we propose a method involving multiple depositions accompanied by a 50% reduction in thickness at every iteration, which can precisely control the accuracy, consistency, and uniformity of the step height. After that, we fabricate a low-stepped mirror consisting of 32 stages and with a step height of 625 nm. Through theoretical calculation and simulation analysis, the influence of the step’s flatness error on the recovery spectrum is obtained. By increasing the substrate thickness of the stepped mirror, we can reduce the stress of the thin film. We perform experiments using the low-stepped mirror. The low-stepped mirror was incorporated into the Fourier transform infrared spectrometer, and we performed experiments to obtain the spectrum of acetonitrile liquid. The spectrogram of the acetonitrile is obtained by processing the interferogram.

Keywords: spectroscopy, Fourier transform infrared spectrometer, low-stepped mirror, spectrum analysis.

OCIS codes: 300.6190, 300.6300, 230.4000

DOI:10.17586/1023-5086-2018-85-09-74-83

 

References

1.         Yan M., Luo P.L., Iwakuni K., Millot G., Hänsch T.W., and Picqué N. Mid-infrared dual-comb spectroscopy with electro-optic modulators // Light Science & Applications. 2016. V. 6. P. e17076.

2.         Wallrabe U., Solf C., Mohr J., Korvink J.G. Miniaturized Fourier transform spectrometer for the near infrared wavelength regime incorporating an electromagnetic linear actuator // Sens. Actuators A Phys. 2005. V. 123–124. P. 459–467.

3.         Reyes D., Schildkraut E.R., Kim J., Connors R.F., Kotidis P., and Cavicchio D.J. A novel method of creating a surface micromachined 3D optical assembly for MEMS-based miniaturized FTIR spectrometers // Proc. SPIE. 2008. V. 6888. P. 68880D.

4.        Möller K.D. Miniaturized wavefront dividing interferometers without moving parts for field and space applications // Proc. SPIE. 1993. V. 1992. P. 130–139.

5.         Möller K.D. Wave-front-dividing array interferometers without moving parts for real-time spectroscopy from the IR to the UV // Appl. Opt. 1995. V. 34. № 9. P. 1493–1501.

6.        Brachet F., Hébert P.J., Cansot E., Buil C., Lacan A.L., Lacan X., Courau E., Bernard F., Casteras C., Loesel J., Pierangelo C. Static Fourier transform spectroscopy breadboards for atmospheric chemistry and climate // Proc. SPIE. 2008. V. 7100. P. 710019.

7.         Lacan A., Bréon F.M., Rosak A., Brachet F., Roucayrol L., Etcheto P., Casteras C., Salaün Y. A static Fourier transform spectrometer for atmospheric sounding: Concept and experimental implementation // Opt. Exp. 2010. V. 18. № 8. P. 8311–8331.

8.        Ivanov E.V. Static Fourier transform spectroscopy with enhanced resolving power // J. Opt. A: Pure Appl. Opt. 2000. V. 2. № 2. P. 519–528.

9.        Cansot E., Hébert P., Rosak A., Buil C., Benard F. Static infrared Fourier transform interferometer (SIFTI): Benefits of phase modulation processing // Water Science & Technology Water Supply. 2007. V. 10. № 1. P. 45.

10.       Liang J.Q., Liang Z.Z., Lv J.G., Fu J.G., Zheng Y., Feng C., Wang W.B., Zhu W.B. , Yao J.S., and Zhang J. Simulation and experiment of the static FTIR based on micro multi-step mirrors // Proc. SPIE. 2011. V. 8191. P. 819104.

11.       Chen C., Liang J.Q., Liang Z.Z., Lü J.G., Qin Y.X., Tian C., Wang W.B. Fabrication and analysis of tall-stepped mirror for use in static Fourier transform infrared spectrometer // Opt. Laser Technol. 2015. V. 75. P. 6–12.

12.       Feng C., Liang J.Q., Liang Z.Z. Spectrum constructing with nonuniform samples using least-squares approximation by cosine polynomials // Appl. Opt. 2011. V. 50. № 34. P. 6377–6383.

13.       Feng C., Wang B., Liang Z.Z., Liang J.Q. Miniaturization of step mirrors in a static Fourier transform spectrometer: theory and simulation // JOSA B. 2011. V. 28. № 28. P 128–133.

14.       Lv J.G., Liang J.Q., Liang Z.Z., Qin Y.X., Tian C., and Wang W.B. Design and manufacture of micro interference system in spatial modulation Fourier transform spectrometer // Key Engineering Materials. 2013. V. 562–565. P. 973–978.

15.       Nix W.D., Clemens B.M. Crystallite coalescence: A mechanism for intrinsic tensile stresses in thin films // J. Materials Research. 1999. V. 14. № 8. P. 3467–3473.

16.       Schriever C., Bohley C., Schilling J., Wehrspohn R.B. Strained silicon photonics // Materials. 2012. V. 5. № 5. P. 889–908.

17.       Cha S., Lee H., Lee W., Kim H. Platinum bottom electrodes formed by electron-beam evaporation for high-dielectric thin films // Japanese J. Appl. Phys. 2014. V. 34. № 9. P. 5220–5223.

18.       Ha P.C.T., Mckenzie D.R., Doyle D., Mcculloch D.G., Wuhrer R. Multilayer structure, stress reduction and annealing of carbon film // Mrs Proc. 2003. V. 791. P. Q5.30.

19.       Jerman M., Mergel D. Post-heating of SiO2 films for optical coatings // Thin Solid Films. 2008. V. 516. № 23. P. 8749–8751.

20.      Gao J.H., Liang Z.Z., Liang J.Q., Wang W.B., Lv J.G., Qin Y.X. Spectrum reconstruction of static step-mirror based Fourier transform spectrometer // Appl. Spectr. 2017. V. 71. № 6. P. 1348.

21.       https://webbook.nist.gov/cgi/cbook.cgi?ID=C75058&Units=SI&Type=IR-SPEC&Index=2#Refs

 

 

Полный текст