ISO 17411:2014
(Main)Optics and photonics — Optical materials and components — Test method for homogeneity of optical glasses by laser interferometry
Optics and photonics — Optical materials and components — Test method for homogeneity of optical glasses by laser interferometry
ISO 17411:2014 specifies the measuring method for the homogeneity of the refractive index of optical glasses by laser interferometry.
Optique et photonique — Matériaux et composants optiques — Méthode d'essai d'homogénéité des verres optiques par interférométrie laser
L'ISO 17411:2014 spécifie la méthode de mesure de l'homogénéité de l'indice de réfraction des verres optiques par interférométrie laser.
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INTERNATIONAL ISO
STANDARD 17411
First edition
2014-06-01
Optics and photonics — Optical
materials and components — Test
method for homogeneity of optical
glasses by laser interferometry
Optique et photonique — Matériaux et composants optiques
— Méthode d’essai d’homogénéité des verres optiques par
interférométrie laser
Reference number
ISO 17411:2014(E)
©
ISO 2014
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ISO 17411:2014(E)
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ISO 17411:2014(E)
Contents Page
Foreword .iv
1 Scope . 1
2 Normative references . 1
3 Terms and definitions . 1
4 Principle . 1
5 Measuring apparatus . 2
5.1 General . 2
5.2 Laser interferometer . 2
5.3 Interferogram analysis device . 2
5.4 Thermostatic chamber . 2
5.5 Vibration isolation device . 2
6 Preparation of sample . 2
7 Operation . 3
8 Measurement . 3
9 Calculation . 3
10 Test report . 4
Annex A (informative) Laser interferometer . 6
Annex B (informative) Temperature stability for homogeneity measurements .9
Annex C (informative) Measuring method using flatness correction plates .11
Annex D (informative) Flatness of the sample .13
Annex E (informative) Method for obtaining PV value of wavefront .15
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ISO 17411:2014(E)
Foreword
ISO (the International Organization for Standardization) is a worldwide federation of national standards
bodies (ISO member bodies). The work of preparing International Standards is normally carried out
through ISO technical committees. Each member body interested in a subject for which a technical
committee has been established has the right to be represented on that committee. International
organizations, governmental and non-governmental, in liaison with ISO, also take part in the work.
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on the ISO list of patent declarations received (see www.iso.org/patents).
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to Trade (TBT) see the following URL: Foreword - Supplementary information
The committee responsible for this document is ISO/TC 172, Optics and photonics, Subcommittee SC 3,
Optical materials and components.
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INTERNATIONAL STANDARD ISO 17411:2014(E)
Optics and photonics — Optical materials and components
— Test method for homogeneity of optical glasses by laser
interferometry
1 Scope
This International Standard specifies the measuring method for the homogeneity of the refractive index
of optical glasses by laser interferometry.
2 Normative references
The following documents, in whole or in part, are normatively referenced in this document and are
indispensable for its application. For dated references, only the edition cited applies. For undated
references, the latest edition of the referenced document (including any amendments) applies.
ISO 80000-1, Quantities and units — Part 1: General
3 Terms and definitions
For the purposes of this document, the following terms and definitions apply.
3.1
homogeneity of the refractive index
maximum of the refractive index variations excluding linear changes among refractive index variations
within the predetermined area in a single glass sample
3.2
index-matching liquid
transparent liquid with the refractive index which is equivalent or approximate to the refractive index
of a glass sample at the wavelength of the laser to be used
3.3
flatness correction plate
plane-parallel plate obtained by polishing an optical glass with high homogeneity to a high degree of
accuracy, e.g. 1/20 of a laser wavelength, which is stuck to a sample by using an index-matching liquid as
an intermediate liquid, for the purpose of correcting the flatness of the sample
3.4
PV value of wavefront
difference between the maximum and the minimum deviations of the wavefront, observed when light
transmits through a sample once with an interferometer from the approximated plane
4 Principle
The PV value of wavefront of a luminous flux that transmitted through a sample with sufficient flatness
is measured using a laser interferometer, and the homogeneity of the refractive index of the sample is
obtained.
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ISO 17411:2014(E)
5 Measuring apparatus
5.1 General
The measuring apparatus shall be as shown in Figure 1 and as specified in 5.2 to 5.5.
A
C
E
B
D
Key
A thermostatic chamber
B interferogram analysis device
C laser interferometer
D vibration isolation device
E sample
Figure 1 — Example of composition of measuring apparatus
5.2 Laser interferometer
The laser interferometer to be used shall have a laser as a light source and an optical system in which
the wavefront of a luminous flux forms a plane. Examples of such interferometers are given in Annex A.
5.3 Interferogram analysis device
The interferogram analysis device to be used shall be capable of obtaining the PV value of wavefront
from an interferogram.
5.4 Thermostatic chamber
The thermostatic chamber to be used shall be capable of maintaining the interferometer and the sample
at a certain temperature. The temperature of the standard atmospheric conditions shall be 20 °C, 22 °C,
23 °C, or 25 °C depending on the purpose of testing. The tolerance of the temperatures of the standard
atmospheric conditions should be ±0,2 °C. See Annex B.
5.5 Vibration isolation device
The vibration isolation device to be used shall be capable of eliminating the effect of vibration from
the outside to the interferometer and the sample system. It should be provided for performing high
accuracy measurements.
6 Preparation of sample
The sample shall be cylindrical or prismatic, and its thickness (height) direction shall be the direction
of observation (which is the direction of the optical axis of the luminous flux of an interferometer). The
thickness in the direction of observation shall be sufficient to obtain an accurate measured value.
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ISO 17411:2014(E)
Both end faces (the faces vertical to the optical axis) of a sample shall be polished so that the flatness of
not more than 1/20 of a laser wavelength (when the wavelength is 632,8 nm, approximately 0,032 μm)
is obtained.
When the above-mentioned precision polishing is not performed, flatness correction plates shall be stuck
to the sample using an index-matching liquid as an intermediate liquid, to be supplied for measurement.
An example of using flatness correction plates is given in Annex C. In this case, the refractive index of the
index-matching liquid should conform to that of the sample so that the measurement of homogeneity is
not affected. The difference of refractive indices between index-matching liquid and the sample should
be approximately 0,005 or less. See Annex B.
Furthermore, in order to bond the flatness correction plates to the sample stably using the refractive
index-matching liquid, the flatness of the sample should be approximately 20 μm or less. See Annex D.
7 Operation
The operation shall be performed as follows.
a) Remove dirt from the sample surfaces and correction plates, if used.
b) Install the sample in the interferometer so that the predetermined area of the sample fits within
the luminous flux of the interferometer. When using flatness correction plates, stick the flatness
correction plates to the sample with the index-matching liquid inserted between the sample surfaces
and the flatness correction plates. While doing this, do not allow air bubbles in the intermediate
liquid.
c) Leave the installed sample to stand until its temperature has returned to the temperature of the
measurement environment as given in 5.4. When using flatness correction plates, allow the installed
sample with plates to stand until the thickness of the layer of the refractive index-matching liquid
between the matched surfaces no longer changes.
d) Adjust the optical system of the interferometer so that the number of interference fringes of an
interferogram becomes appropriate, and then perform the measurement.
e) Obtain the PV value of wavefront of the luminous flux which transmitted through the sample
measuring system from the interferogram.
8 Measurement
The measurement shall be performed as follows.
a) The measurement should be performed twice or more by repeating the series of operations described
in Clause 7(d) and Clause 7(e). When the average is taken as a measured value, it should be stated in
the test report.
b) The wavefront irregularities of the optical system of the interferometer and the wavefront
irregularities due to the homogeneity of the refractive index and the flatness of a flatness correction
plate contribute errors to the test results. Therefore, for the wavefront of the luminous flux which
transmitted through the sample, these errors should be corrected, and the PV value of wavefront
should be obtained from the wavefront after correction. An example of the measurement of the PV
value of wavefront is given in Annex E.
9 Calculation
The calculation of the test result shall be performed as follows.
a) The homogeneity of the refractive index shall be calculated according to Formula (1).
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ISO 17411:2014(E)
P ⋅λ
V
Δn= (1)
t
where
Δn is the homogeneity of the refractive index;
P is the PV value of wavefront (wavelength unit);
V
λ is the wavelength of laser (mm);
t is the thickness of sample (mm).
b) For reporting, the homogeneity of the refractive index shall be rounded to two significant figures
−6
in accordance with ISO 80000-1. However, when it is less than 10 , it shall be rounded to one
significant figure.
EXAMPLE An example of a calculation is shown below.
P is 0,049 (λ);
V
−6
λ is 632,8 × 10 (mm);
t is 41 mm.
The Formula (2) is given
P ⋅λ
V
Δn=
t
−6
0,,049××632 810
=
(2)
41
−−6 66
=×0,S756 10 ince it is less than 10 , it is roundedtoone significantfigure.
()
−7
Δn=×810
10 Test report
For the measurement result, the following items shall be reported:
a) measurement date (year/month/day);
b) measuring location;
c) measuring apparatus, type of interferometer and wavelength of laser;
d) name of the measurer;
e) temperature of measurement;
f) thickness, shape and measurement area of sample;
g) method of sample measuring system (whether or not the sample was used with the flatness
correction plates);
h) whether or not correction was performed for the wavefront irregularities of the opti
...
NORME ISO
INTERNATIONALE 17411
Première édition
2014-06-01
Optique et photonique — Matériaux
et composants optiques — Méthode
d’essai d’homogénéité des verres
optiques par interférométrie laser
Optics and photonics — Optical materials and components — Test
method for homogeneity of optical glasses by laser interferometry
Numéro de référence
ISO 17411:2014(F)
©
ISO 2014
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DOCUMENT PROTÉGÉ PAR COPYRIGHT
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sous quelque forme que ce soit et par aucun procédé, électronique ou mécanique, y compris la photocopie, l’affichage sur
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Publié en Suisse
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ISO 17411:2014(F)
Sommaire Page
Avant-propos .iv
1 Domaine d’application . 1
2 Références normatives . 1
3 Termes et définitions . 1
4 Principe . 1
5 Appareillage de mesure . 2
5.1 Généralités . 2
5.2 Interféromètre laser . 2
5.3 Appareil d’analyse d’interférogramme . 2
5.4 Enceinte thermostatique . 2
5.5 Appareil d’isolation contre les vibrations. 2
6 Préparation de l’échantillon . 2
7 Mise en place . 3
8 Mesurage. 3
9 Calcul . 3
10 Rapport d’essai . 4
Annexe A (informative) Interféromètre laser . 6
Annexe B (informative) Stabilité thermique pour les mesurages d’homogénéité .9
Annexe C (informative) Méthode de mesure avec des lames de correction de planéité.11
Annexe D (informative) Planéité de l’échantillon .13
Annexe E (informative) Méthode de détermination de la valeur PV du front d’onde .15
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ISO 17411:2014(F)
Avant-propos
L’ISO (Organisation internationale de normalisation) est une fédération mondiale d’organismes
nationaux de normalisation (comités membres de l’ISO). L’élaboration des Normes internationales est
en général confiée aux comités techniques de l’ISO. Chaque comité membre intéressé par une étude
a le droit de faire partie du comité technique créé à cet effet. Les organisations internationales,
gouvernementales et non gouvernementales, en liaison avec l’ISO participent également aux travaux.
L’ISO collabore étroitement avec la Commission électrotechnique internationale (CEI) en ce qui concerne
la normalisation électrotechnique.
Les procédures suivies pour élaborer le présent document et celles visant à assurer son maintien sont
décrites dans les Directives ISO/CEI, Partie 1. Les différents critères d’approbation nécessaires aux
différents types de documents ISO doivent particulièrement être notés. Le présent document a été élaboré
conformément aux règles éditoriales des directives ISO/CEI, Partie 2 (voir www.iso.org/directives).
L’attention est appelée sur le fait que certains des éléments du présent document peuvent faire l’objet de
droits de propriété intellectuelle ou de droits analogues. L’ISO ne saurait être tenue pour responsable
de ne pas avoir identifié de tels droits de propriété et averti de leur existence. Des détails portant sur
tout droit de propriété intellectuelle identifiés durant l’élaboration du présent document figureront à
l’Introduction et/ou à la liste de déclarations de détention de brevet soumises à l’ISO (voir www.iso.
org/patents)
Pour des raisons de commodités, toute référence à un nom commercial dans le présent document est
faite à titre informatif pour les utilisateurs et ne saurait constituer une promotion de celui-ci.
Pour obtenir une explication sur la signification des termes spécifiques de l’ISO et les expressions
relatives à l’évaluation de la conformité, ainsi que des informations sur l’adhérence de l’ISO aux principes
de l’OMC dans les Obstacles techniques au commerce (OTC), aller à l’adresse URL suivante: Foreword -
Supplementary information
Le comité technique responsable de l’élaboration du présent document est l’ISO/TC 172, Optique et
photonique, sous comité SC 3, Matériaux et composants optiques.
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NORME INTERNATIONALE ISO 17411:2014(F)
Optique et photonique — Matériaux et composants
optiques — Méthode d’essai d’homogénéité des verres
optiques par interférométrie laser
1 Domaine d’application
La présente Norme internationale spécifie la méthode de mesure de l’homogénéité de l’indice de
réfraction des verres optiques par interférométrie laser.
2 Références normatives
Les documents suivants, en tout ou partie, sont référencés de manière normative dans le présent
document et sont indispensables à son application. Pour les références datées, seule l’édition citée
s’applique. Pour les références non datées, la dernière édition du document de référence s’applique (y
compris les éventuels amendements).
ISO 80000-1, Grandeurs et unités — Partie 1: généralités
3 Termes et définitions
Pour les besoins du présent document, les termes et définitions suivants s’appliquent.
3.1
homogénéité de l’indice de réfraction
valeur maximale des variations de l’indice de réfraction, à l’exclusion des variations linéaires, dans la
zone prédéfinie sur un échantillon de verre
3.2
liquide adaptateur d’indice
liquide transparent dont l’indice de réfraction est équivalent ou voisin de celui d’un échantillon de verre
à la longueur d’onde du laser qui sera utilisé
3.3
lame de correction de planéité
lame à faces parallèles obtenue en polissant un verre optique d’une grande homogénéité avec un degré
de précision élevé, par exemple 1/20e de la longueur d’onde du laser, qui est collée à un échantillon en
utilisant un liquide d’adaptation d’indice comme liquide intermédiaire, dans le but de corriger la planéité
de l’échantillon
3.4
valeur PV du front d’onde
différence entre les écarts maximal et minimal du front d’onde observés lorsque la lumière traverse
l’échantillon une fois, mesurée avec un interféromètre à partir du plan approximé
4 Principe
Mesurage, au moyen d’un interféromètre laser, de la valeur PV du front d’onde d’un flux lumineux
traversant un échantillon ayant une planéité suffisante, puis détermination de l’homogénéité de l’indice
de réfraction de l’échantillon.
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ISO 17411:2014(F)
5 Appareillage de mesure
5.1 Généralités
L’appareillage de mesure doit être conforme à la Figure 1 et tel que spécifié aux paragraphes 5.2 à 5.5.
A
C
E
B
D
Légende
A enceinte thermostatique
B appareil d’analyse d’interférogramme
C interféromètre laser
D appareil d’isolation contre les vibrations
E échantillon
Figure 1 — Exemple de composition de l’appareillage de mesure
5.2 Interféromètre laser
L’interféromètre laser doit posséder un laser comme source lumineuse et un système optique dans
lequel le front d’onde d’un flux lumineux forme un plan. Des exemples d’interféromètres de ce type sont
donnés dans l’Annexe A.
5.3 Appareil d’analyse d’interférogramme
L’appareil d’analyse d’interférogramme doit permettre d’obtenir la valeur PV du front d’onde à partir
d’un interférogramme.
5.4 Enceinte thermostatique
L’enceinte thermostatique devant être utilisée doit être capable de maintenir l’interféromètre et
l’échantillon à une température donnée. Dans les conditions atmosphériques normales, la température
doit être de 20 °C, 23 °C ou 25 °C suivant le but de l’essai. Il convient que la tolérance de température dans
les conditions atmosphériques normales soit de ± 0,2 °C. Voir l’Annexe B.
5.5 Appareil d’isolation contre les vibrations
L’appareil d’isolation contre les vibrations doit permettre d’éliminer l’effet des vibrations venant de
l’extérieur dans l’interféromètre et dans l’échantillon. Il convient de l’utiliser pour réaliser des mesurages
de grande précision.
6 Préparation de l’échantillon
L’échantillon doit être cylindrique ou prismatique et son épaisseur (hauteur) doit être orientée dans
la direction d’observation (qui est la direction de l’axe optique du flux lumineux d’un interféromètre).
L’épaisseur dans la direction d’observation doit être suffisante pour obtenir une valeur mesurée précise.
2 © ISO 2014 – Tous droits réservés
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ISO 17411:2014(F)
Les deux faces planes (faces situées à la verticale de l’axe optique) d’un échantillon doivent être polies
de manière à ce que leur planéité ne dépasse pas 1/20e de la longueur d’onde du laser (soit environ
0,032 µm lorsque la longueur d’onde est de 632,8 nm).
Lorsque le polissage de précision décrit ci-dessus n’est pas réalisé, des lames de correction de
planéité doivent être collées à l’échantillon en utilisant un liquide d’adaptation d’indice comme liquide
intermédiaire, pour réaliser le mesurage. L’Annexe C décrit un exemple d’utilisation de lames de
correction de planéité. Dans ce cas, il convient que l’indice de réfraction du liquide d’adaptation d’indice
soit conforme à celui de l’échantillon de manière à ce qu’il n’y ait aucune incidence sur le mesurage
de l’homogénéité. Il convient que la différence entre les indices de réfraction du liquide d’adaptation
d’indice et de l’échantillon soit au maximum de 0,005 environ. Voir l’Annexe B.
En outre, pour coller durablement les lames de correction de planéité sur l’échantillon en utilisant le
liquide d’adaptation d’indice de réfraction, il convient que la planéité de l’échantillon soit au maximum
de 20 μm environ. Voir l’Annexe D.
7 Mise en place
La mise en place doit être réalisée comme suit:
a) Éliminer la saleté sur les surfaces des échantillons et des lames de correction, en cas d’utilisation.
b) Installer l’échantillon dans l’interféromètre de manière à ce que la zone prédéfinie de l’échantillon
soit située dans le flux lumineux de l’interféromètre. En cas d’utilisation de lames de correction de
planéité, coller ces lames sur l’échantillon en introduisant le liquide d’adaptation d’indice entre les
surfaces de l’échantillon et les lames de correction de planéité. Pendant ce temps, ne pas laisser de
bulles d’air dans le liquide intermédiaire.
c) Laisser reposer l’échantillon ainsi mis en place jusqu’à ce que sa température soit de nouveau égale à
celle de l’environnement de mesure comme indiqué en 5.4. En cas d’utilisation de lames de correction
de planéité, laisser reposer l’échantillon installé et les lames jusqu’à ce que l’épaisseur de la couche
de liquide d’adaptation d’indice de réfraction entre les surfaces appariées ne varie plus.
d) Ajuster le système optique de l’interféromètre de manière à obtenir un nombre approprié de franges
d’interférence sur l’interférogramme, puis réaliser le mesurage.
e) Déterminer la valeur PV du front d’onde du flux lumineux ayant traversé le système de mesure de
l’échantillon à partir de l’interférogramme.
8 Mesurage
Le mesurage doit être réalisé comme suit:
a) Il convient de réaliser le mesurage au moins deux fois en répétant la série d’opérations décrite à
l’Article 7(d) et Article 7(e). Lorsque la valeur mesurée est une moyenne, il convient de le préciser
dans le rapport d’essai.
b) Les erreurs des résultats d’essai sont attribuables aux irrégularités du front d’onde du système
optique de l’interféromètre et aux irrégularités du front d’onde dues à l’homogénéité de l’indice de
réfraction et à la planéité d’une lame de correction de planéité. Par conséquent, pour le front d’onde
du flux lumineux ayant traversé l’échantillon, il convient de corriger ces erreurs et de déterminer la
valeur PV du front d’onde à partir du front d’onde après correction. L’Annexe E donne un exemple de
mesurage de la valeur PV du front d’onde.
9 Calcul
Le calcul du résultat d’essai doit être réalisé comme suit:
a) L’homogénéité de l’indice de réfraction doit être calculée au moyen de la Formule (1).
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ISO 17411:2014(F)
P ⋅λ
V
Δn= (1)
t
où
Δn est l’homogénéité de l’indice de réfraction;
P est la valeur PV du front d’onde (unité de longueur d’onde);
V
λ est la longueur d’onde du laser (mm);
t est l’épaisseur de l’échantillon (mm).
b) Pour le rapport, l’homogénéité de l’indice de réfraction doit être arrondie à deux chiffres significatifs
6
conformément à l’ISO 80000-1. Cependant, lorsqu’elle est inférieure à 10- , elle doit être arrondie à
un chiffre significatif.
EXEMPLE Un exemple de calcul est donné ci-dessous.
P = 0,049 (λ);
V
−6
λ = 632,8 × 10 (mm);
t = 41 mm.
La Formule (2) s’applique:
P ⋅λ
V
Δn=
t
−6
0,,049××632 810
=
(2)
41
−−6 66
=×0,S756 10 inceit islessthan10 ,it isroundedtoonesignificantfigure.
( )
−7
Δn=×810
10 Rapport d’essai
Pour le résultat de mesure, les éléments suivants doivent figurer dans le rapport:
a) la date du mesurage (année/mois/jour);
b) le lieu de mesure;
c) l’appareillage de mesure, le type d’interféromètre et la longueur d’onde du laser;
d) le nom de l’opérateur ayant réalisé le mesurage;
e) la température de mesure;
f) l’épaisseur, la forme et la zone de mesure de l’échantillon;
g) la méthode de mesure de l’échantillon (si l’échantillon a été utilisé ou non avec des lames de correction
de planéité);
h) si les irrégularités du front d’onde du système optique de l’interféromètre ou les irrégularités du
front d’onde dues au manque d’homogénéité de l’indice de réfraction et à la planéité d’une lame de
correction de planéité ont été corrigées ou non;
i) la valeur de l’homogénéité de l’indice de réfraction (dans le cas d’une moyenne, le nombre de
mesurages réalisés);
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ISO 17411:2014(F)
j) il convient en outre de joindre une photographie représentative des franges d’interférence de
...
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