Fraunhofer-Institut für Zuverlässigkeit und Mikrointegration IZM
Fraunhofer-Institut für Zuverlässigkeit und Mikrointegration IZM

Test, Qualifizierung, Zuverlässigkeit

Brechungsindex

Modenspektroskopie und RNF für hochpräzise Brechzahlcharakterisierung an Materialien und Komponenten

Metricon
Metricon

Modenfeldspektroskopie

Die Modenspektroskopie ist eine hoch genaue Möglichkeit, sowohl die Dicke einer dielektrischen Schicht als auch deren Brechungsindex zu bestimmen. Das Verfahren basiert auf der Auswertung eines reflektierten winkelabhängigen Modenlinienspektrums an dünnen transparenten Schichten mit homogener Brechzahlverteilung. Dabei können die anisotrope TE‑Brechzahlverteilung lateral und der TM-Brechungsindex normal zur Oberfläche bestimmt werden. Bei Volumenproben wird mittels Abbe‑Refraktometrie der Oberflächenindex ermittelt.

Polar-Plot (LCP- Material)
Polar-Plot (LCP- Material)
  • Keine Dickeninformation ist notwendig
  • Hohe Genauigkeit bei Messungen an Volumen- oder Schichtproben
  • TE/TM-Mode
  • 3 Wellenlängen 633nm, 830nm und 1550nm Extrapolation der Dispersionsrelation
  • Messung anisotroper Materialien (Brechzahlverteilung TM/TE-Mode

Genauigkeit Brechungsindex: ± 0.001
Auflösung Brechungsindex: ± 0.0005
Genauigkeit Dicke: ± 0.5%
Auflösung Dicke: ± 0.3%
Brechungsindex bis 2.45 (2.7)

grafik - Zweidimensionale Brechungsindexkurve einer Polymer-Wellenleiterfolie mit 50 µm x 50 µm Kern und Mantel
Zweidimensionale Brechungsindexkurve einer Polymer-Wellenleiterfolie mit 50 µm x 50 µm Kern und Mantel

Strahlungsfeldverfahren

Das Strahlungsfeldverfahren (eng. Refractive-Near-Field-Method RNF) ermöglicht die Bestimmung zweidimensionaler Brechzahlprofile von z.B. Gradientenwellenleitern in LWL-Fasern als auch photonischen Substraten.

Durch ein Abscannen des Wellenleiterquerschnitts auf einer polierten Stirnfläche kann über die Auswertung des zum Scanpunkt zugehörigen Strahlungsfeldes auf den zweidimensionalen Brechzahlverlauf geschlossen werden. Für die Messung sind Materialien, die eine Transparenz bei der Messwellenlänge von 670 nm haben, geeignet.

Des Weiteren kann über die Bestimmung der Brechzahlverteilung auch auf direkt korrelierende Materialeigenschaften, wie z.B. Dichte- oder Konzentrationsverteilungen von Lösemitteln in Materialschichten, geschlossen werden.

  • Brechzahlbereich: n = 1.42 - 1.62
  • Brechzahlauflösung: 1*10-4 absolut
  • Scan-Bereich: 400x400 µm
  • Ortsauflösung der Brechzahl: 0.5 µm (670 nm)
  • Lichtquelle: Halbleiterlaser 670 nm