ISO/DIS 17328

Optics and photonics -- Optical materials and components -- Test method for refractive index of infrared optical materials

Optique et photonique -- Matériaux et composants optiques -- Méthode d'essai de l'indice de réfraction des matériaux optiques infrarouges

Standards Content (sample)

DRAFT INTERNATIONAL STANDARD
ISO/DIS 17328
ISO/TC 172/SC 3 Secretariat: JISC
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2021-01-08 2021-04-02
Optics and photonics — Optical materials and components
— Test method for refractive index of infrared optical
materials

Optique et photonique — Matériaux et composants optiques — Méthode d'essai de l'indice de réfraction

des matériaux optiques infrarouges
ICS: 37.020
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THEREFORE SUBJECT TO CHANGE AND MAY
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STANDARD UNTIL PUBLISHED AS SUCH.
IN ADDITION TO THEIR EVALUATION AS
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This document is circulated as received from the committee secretariat.
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BE CONSIDERED IN THE LIGHT OF THEIR
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ISO/DIS 17328:2021(E)
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TO SUBMIT, WITH THEIR COMMENTS,
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ISO/DIS 17328:2021(E)
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ISO/DIS 17328:2021(E)
Contents Page

Foreword ........................................................................................................................................................................................................................................iv

Introduction ..................................................................................................................................................................................................................................v

1 Scope ................................................................................................................................................................................................................................. 1

2 Normative references ...................................................................................................................................................................................... 1

3 Terms and definitions ..................................................................................................................................................................................... 1

4 Method for measuring .................................................................................................................................................................................... 2

4.1 General ........................................................................................................................................................................................................... 2

4.2 Principle ........................................................................................................................................................................................................ 2

4.3 Apparatus and procedure for measurement ................................................................................................................. 3

4.4 Wavelength of light beam for measurement ................................................................................................................. 3

5 Specimens .................................................................................................................................................................................................................... 4

5.1 The shape and dimensions of the specimen prism ................................................................................................. 4

5.2 Surface accuracy .................................................................................................................................................................................... 4

6 Test report ................................................................................................................................................................................................................... 4

Annex A (informative) Apparatus for measurement ........................................................................................................................... 6

Annex B (informative) Analysis of errors .....................................................................................................................................................13

Bibliography .............................................................................................................................................................................................................................15

© ISO 2021 – All rights reserved iii
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ISO/DIS 17328:2021(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.

ISO collaborates closely with the International Electrotechnical Commission (IEC) on all matters of

electrotechnical standardization.

The procedures used to develop this document and those intended for its further maintenance are

described in the ISO/IEC Directives, Part 1. In particular, the different approval criteria needed for the

different types of ISO documents should be noted. This document was drafted in accordance with the

editorial rules of the ISO/IEC Directives, Part 2 (see www .iso .org/ directives).

Attention is drawn to the possibility that some of the elements of this document may be the subject of

patent rights. ISO shall not be held responsible for identifying any or all such patent rights. Details of

any patent rights identified during the development of the document will be in the Introduction and/or

on the ISO list of patent declarations received (see www .iso .org/ patents).

Any trade name used in this document is information given for the convenience of users and does not

constitute an endorsement.

For an explanation of the voluntary nature of standards, the meaning of ISO specific terms and

expressions related to conformity assessment, as well as information about ISO's adherence to the

World Trade Organization (WTO) principles in the Technical Barriers to Trade (TBT), see www .iso .org/

iso/ foreword .html.

This document was prepared by Technical Committee ISO/TC 172, Optics and photonics, Subcommittee

SC 03, Optical materials and components.

This second edition cancels and replaces the first edition (ISO 17328:2014), which has been technically

revised.
The main changes compared to the previous edition are as follows:
— Clarified the description of the device.
— Addition of contents to the test report.

Any feedback or questions on this document should be directed to the user’s national standards body. A

complete listing of these bodies can be found at www .iso .org/ members .html.
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ISO/DIS 17328:2021(E)
Introduction

This International Standard applies to the measurement of relative refractive index to the air for

infrared optical materials.

Two major methods for measuring the refractive index of infrared materials exist. These are

interferometric methods and minimum deviation methods. In this International Standard, a test

method using minimum deviation for infrared materials is described, which is also used in the visible

spectral range. It has the advantages of being applicable to more kinds of materials compared with

interferometric methods and of ease of data processing because of the simple measurement principle.

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DRAFT INTERNATIONAL STANDARD ISO/DIS 17328:2021(E)
Optics and photonics — Optical materials and components
— Test method for refractive index of infrared optical
materials
1 Scope

This International Standard provides a standard method for measuring the relative refractive index to

the air of infrared materials used in the infrared spectral range from 0,78 µm to 25 µm.

The scope of this International Standard excludes methods for measuring the refractive index of

birefringent materials and methods for measuring the complex refractive index.
2 Normative references

The following documents are referred to in the text in such a way that some or all of their content

constitutes requirements of this document. For dated references, only the edition cited applies. For

undated references, the latest edition of the referenced document (including any amendments) applies.

ISO 11382:2010, Optics and photonics — Optical materials and components — Characterization of optical

materials used in the infrared spectral range from 0,78 µm to 25 µm
3 Terms and definitions
For the purposes of this document, the following apply.

ISO and IEC maintain terminological databases for use in standardization at the following addresses:

— ISO Online browsing platform: available at https:// www .iso .org/ obp
— IEC Electropedia: available at http:// www .electropedia .org/
3.1
refractive index
absolute refractive index

ratio of the velocity of the electromagnetic waves at a specific wavelength in a vacuum to the velocity of

the waves in the medium
[SOURCE: ISO 12123:2018, Terms and definitions 3.1]
3.2
relative refractive index

ratio of the (absolute) refractive index of the material of the specimen to the (absolute) refractive index

of the material in contact with the specimen at a specific wavelength
3.3
angle of minimum deviation

the angle between the ray incident upon the specimen prism and the ray exiting the specimen prism at

its minimum value, which occurs when the ray inside the specimen prism makes equal angles with the

entrance and the exit faces of the specimen prism
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ISO/DIS 17328:2021(E)
4 Method for measuring
4.1 General

In this International Standard, the technique of the minimum deviation method for measuring refractive

index is described.
The minimum deviation method shall be applied for measuring refractive index.
4.2 Principle

As shown in Figure 1, when the monochromatic light beam is refracted by the specimen prism with

minimum deviation, the relative refractive index of the specimen prism to the air at the wavelength of

the monochromatic light beam is described by the following formula (1):
sin[]()αδ + 2
n = (1)
rel
sin α 2
where
n is the relative refractive index of the specimen prism to the air;
rel
α is the apex angle of the specimen prism;

δ is the angle of minimum deviation of the monochromatic light beam refracted by the specimen prism.

Key
MLOmonochromatic light source optics
SP specimen prism
RS rotating stage
GM goniometer
DO detector optics
δ angle of minimum deviation
α apex angle of the specimen prism
Figure 1 — Schematic of the minimum deviation method

The monochromatic light beam shall be parallel to the plane of section, PS, of the specimen prism. (See

4.2, Figure 2.)
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ISO/DIS 17328:2021(E)
Key
RL ridge line
PS plane of section
Figure 2 — Ridge line and the plane of section of the specimen prism
4.3 Apparatus and procedure for measurement
The apparatus for measurement shall be equipped with the following:

a) a method to emit a collimated monochromatic light beam of specified wavelength to the

specimen prism;

b) a method to vary the angle of the collimated monochromatic light beam to the entrance face of the

specimen prism;

c) a method to determine the direction of the monochromatic light beam refracted by the

specimen prism;
d) a method to indicate the angle of minimum deviation δ;
e) a method to measure the temperature of the specimen prism.

Examples of apparatus for measurement of the angle of minimum deviation are shown in Annex A. A

procedure for measurement is also described in Annex A. In addition, the absolute value of the angle of

deviation error is described in Annex B.
See 4.2, Figure 1.
4.4 Wavelength of light beam for measurement

The wavelengths of measurement shall adequately sample the spectral range of interest to enable curve

fitting of the data to a dispersion formula, allowing calculation of the relative refractive index at any

arbitrary wavelength within the spectral range.
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ISO/DIS 17328:2021(E)
5 Specimens
5.1 The shape and dimensions of the specimen prism

The specimen shall be a wedged prism made of the material to be measured. The entrance face and the

exit face shall be polished.

An example of the shape of the specimen prism is shown in Figure 3. The optimum apex angle (such that

error in measurement of the apex angle is least severe) for a material of the relative refractive index n is

rel
α = 2arctan 1 n (2)
rel

For low index materials, this relation may result in undesirably large apex angles; this relation shall be

used as guidance.
Key
RL ridge line
α apex angle of the specimen prism
Figure 3 — Shape of the specimen prism
5.2 Surface accuracy

The surface accuracy of the entrance face and the exit face of the specimen prism shall be measured with

an interferometer. Any measure
...

PROJET DE NORME INTERNATIONALE
ISO/DIS 17328
ISO/TC 172/SC 3 Secrétariat: JISC
Début de vote: Vote clos le:
2021-01-08 2021-04-02
Optique et photonique — Matériaux et composants
optiques — Méthode d'essai de l'indice de réfraction des
matériaux optiques infrarouges

Optics and photonics — Optical materials and components — Test method for refractive index of infrared

optical materials
ICS: 37.020
CE DOCUMENT EST UN PROJET DIFFUSÉ POUR
OBSERVATIONS ET APPROBATION. IL EST DONC
SUSCEPTIBLE DE MODIFICATION ET NE PEUT
ÊTRE CITÉ COMME NORME INTERNATIONALE
AVANT SA PUBLICATION EN TANT QUE TELLE.
OUTRE LE FAIT D’ÊTRE EXAMINÉS POUR
ÉTABLIR S’ILS SONT ACCEPTABLES À DES
FINS INDUSTRIELLES, TECHNOLOGIQUES ET
COMMERCIALES, AINSI QUE DU POINT DE VUE

Le présent document est distribué tel qu’il est parvenu du secrétariat du comité.

DES UTILISATEURS, LES PROJETS DE NORMES
INTERNATIONALES DOIVENT PARFOIS ÊTRE
CONSIDÉRÉS DU POINT DE VUE DE LEUR
POSSIBILITÉ DE DEVENIR DES NORMES
POUVANT SERVIR DE RÉFÉRENCE DANS LA
RÉGLEMENTATION NATIONALE.
Numéro de référence
LES DESTINATAIRES DU PRÉSENT PROJET
ISO/DIS 17328:2021(F)
SONT INVITÉS À PRÉSENTER, AVEC LEURS
OBSERVATIONS, NOTIFICATION DES DROITS
DE PROPRIÉTÉ DONT ILS AURAIENT
ÉVENTUELLEMENT CONNAISSANCE ET À
FOURNIR UNE DOCUMENTATION EXPLICATIVE. ISO 2021
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ISO/DIS 17328:2021(F)
ISO/DIS 17328:2021(F)
Sommaire Page

Avant‐propos ................................................................................................................................................................... 4

Introduction ..................................................................................................................................................................... 5

1  Domaine d'application ................................................................................................................................... 1

2  Références normatives .................................................................................................................................. 1

3  Termes et définitions ..................................................................................................................................... 1

4  Méthode de mesure......................................................................................................................................... 2

4.1  Généralités ......................................................................................................................................................... 2

4.2  Principe ............................................................................................................................................................... 2

4.3  Appareillage et mode opératoire de mesure ......................................................................................... 3

4.4  Longueur d'onde du faisceau lumineux pour le mesurage .............................................................. 4

5  Échantillons ....................................................................................................................................................... 4

5.1  Forme et dimensions du prisme échantillon ......................................................................................... 4

5.2  Précision de surface ........................................................................................................................................ 5

6  Rapport d'essai ................................................................................................................................................. 5

Annexe A (informative) Appareillage pour le mesurage ................................................................................ 6

Annexe B (informative) Analyse des erreurs .................................................................................................. 14

Bibliographie ................................................................................................................................................................ 16

DOCUMENT PROTÉGÉ PAR COPYRIGHT
© ISO 2021

Tous droits réservés. Sauf prescription différente ou nécessité dans le contexte de sa mise en oeuvre, aucune partie de cette

publication ne peut être reproduite ni utilisée sous quelque forme que ce soit et par aucun procédé, électronique ou mécanique,

y compris la photocopie, ou la diffusion sur l’internet ou sur un intranet, sans autorisation écrite préalable. Une autorisation peut

être demandée à l’ISO à l’adresse ci-après ou au comité membre de l’ISO dans le pays du demandeur.

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ISO/DIS 17328:2021(F)
Sommaire Page

Avant‐propos ................................................................................................................................................................... 4

Introduction ..................................................................................................................................................................... 5

1  Domaine d'application ................................................................................................................................... 1

2  Références normatives .................................................................................................................................. 1

3  Termes et définitions ..................................................................................................................................... 1

4  Méthode de mesure......................................................................................................................................... 2

4.1  Généralités ......................................................................................................................................................... 2

4.2  Principe ............................................................................................................................................................... 2

4.3  Appareillage et mode opératoire de mesure ......................................................................................... 3

4.4  Longueur d'onde du faisceau lumineux pour le mesurage .............................................................. 4

5  Échantillons ....................................................................................................................................................... 4

5.1  Forme et dimensions du prisme échantillon ......................................................................................... 4

5.2  Précision de surface ........................................................................................................................................ 5

6  Rapport d'essai ................................................................................................................................................. 5

Annexe A (informative) Appareillage pour le mesurage ................................................................................ 6

Annexe B (informative) Analyse des erreurs .................................................................................................. 14

Bibliographie ................................................................................................................................................................ 16

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iii
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ISO/DIS 17328:2021(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 (IEC) en ce qui concerne la

normalisation électrotechnique.

Les procédures utilisées pour élaborer le présent document et celles destinées à sa mise à jour sont

décrites dans les Directives ISO/IEC, Partie 1. Il convient, en particulier de prendre note des différents

critères d'approbation requis pour les différents types de documents ISO. Le présent document a été

rédigé conformément aux règles de rédaction données dans les Directives ISO/IEC, 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. Les détails concernant les

références aux droits de propriété intellectuelle ou autres droits analogues identifiés lors de l'élaboration

du document sont indiqués dans l'Introduction et/ou dans la liste des déclarations de brevets reçues par

l'ISO (voir www.iso.org/brevets).

Les appellations commerciales éventuellement mentionnées dans le présent document sont données

pour information, par souci de commodité, à l’intention des utilisateurs et ne sauraient constituer un

engagement.

Pour une explication de la nature volontaire des normes, la signification des termes et expressions

spécifiques de l'ISO liés à l'évaluation de la conformité, ou pour toute information au sujet de l'adhésion

de l'ISO aux principes de l’Organisation mondiale du commerce (OMC) concernant les obstacles

techniques au commerce (OTC), voir le lien suivant : www.iso.org/iso/fr/avant-propos.

Le présent document a été élaboré par le Comité technique ISO/TC 172, Optique et photonique, sous-

comité SC 3, Matériaux et composants optiques.

Cette deuxième édition annule et remplace la première édition (ISO 17328:2014), qui a fait l'objet d'une

révision technique.

Les principales modifications par rapport à l'édition précédente sont les suivantes :

— clarification de la description du dispositif;
— ajout, au rapport d'essai, du contenu.

Il convient que l’utilisateur adresse tout retour d’information ou toute question concernant le présent

document à l’organisme national de normalisation de son pays. Une liste exhaustive desdits organismes

se trouve à l’adresse www.iso.org/members.html.
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ISO/DIS 17328:2021(F)
Introduction

La présente Norme internationale s'applique au mesurage de l'indice de réfraction relatif dans l'air des

matériaux optiques infrarouges.

Il existe deux grands types de méthodes pour mesurer l'indice de réfraction des matériaux infrarouges.

Il s'agit des méthodes interférométriques et des méthodes du minimum de déviation. La présente Norme

internationale comporte la description d'une méthode d'essai utilisant le minimum de déviation pour les

matériaux infrarouges, laquelle est également utilisée dans le domaine spectral visible. Elle présente

l'avantage de s'appliquer à davantage de types de matériaux, comparativement aux méthodes

interférométriques, et permet un traitement des données aisé grâce à son principe de mesure simple.

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PROJET DE NORME INTERNATIONALE ISO/DIS 17328:2020(F)
Optique et photonique — Matériaux et composants
optiques — Méthode d'essai de l'indice de réfraction des
matériaux optiques infrarouges
1 Domaine d'application

La présente Norme internationale fournit une méthode standard de mesure de l'indice de réfraction

relatif dans l'air des matériaux infrarouges utilisés dans le domaine spectral infrarouge allant de 0,78 µm

à 25 µm.

Les méthodes de mesure de l'indice de réfraction des matériaux biréfringents et de l'indice de réfraction

complexe sont exclues du domaine d'application de la présente Norme internationale.

2 Références normatives

Les documents suivants cités dans le texte constituent, pour tout ou partie de leur contenu, des exigences

du présent document. 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 11382:2010, Optique et photonique — Matériaux et composants optiques — Caractérisation des

matériaux optiques utilisés dans la bande spectrale infrarouge de 0,78 µm à 25 µm

3 Termes et définitions

Pour les besoins du présent document, les termes et définitions suivants s'appliquent.

L’ISO et l’IEC tiennent à jour des bases de données terminologiques destinées à être utilisées en

normalisation, consultables aux adresses suivantes:
— ISO Online browsing platform: disponible à l'adresse https://www.iso.org/obp
— IEC Electropedia: disponible à l'adresse http://www.electropedia.org/
3.1
indice de réfraction
indice de réfraction absolu

rapport de la vitesse des ondes électromagnétiques à une longueur d'onde spécifique dans le vide à la

vitesse des ondes dans le matériau
[SOURCE: ISO 12123:2018, Termes et définitions 3.1]
3.2
indice de réfraction relatif

rapport de l'indice de réfraction (absolu) du matériau de l'échantillon à l'indice de réfraction (absolu) du

matériau en contact avec l'échantillon à une longueur d'onde spécifique
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ISO/DIS 17328:2021(F)
3.3
angle du minimum de déviation

valeur minimale de l'angle formé entre le rayon incident frappant le prisme échantillon et le rayon

s'échappant de ce prisme échantillon, qui s'obtient lorsque le rayon à l'intérieur du prisme échantillon

forme des angles égaux avec les faces d'entrée et de sortie de ce prisme échantillon

4 Méthode de mesure
4.1 Généralités

La présente Norme internationale décrit la technique de la méthode du minimum de déviation pour le

mesurage de l'indice de réfraction.

La méthode du minimum de déviation doit être appliquée pour le mesurage de l'indice de réfraction.

4.2 Principe

Comme cela est présenté à la Figure 1, lorsque le faisceau lumineux monochromatique est réfracté par le

prisme échantillon selon le minimum de déviation, l'indice de réfraction relatif dans l'air du prisme

échantillon à la longueur d'onde du faisceau lumineux monochromatique est décrit par la Formule (1):

sin  2
n  (1)
rel
sin 2
n est l'indice de réfraction relatif dans l'air du prisme échantillon;
rel
α est l'angle de sommet du prisme échantillon;

δ est l'angle du minimum de déviation du faisceau lumineux monochromatique réfracté par le

prisme échantillon.
Légende
MLO système optique fournissant une source lumineuse monochromatique
SP prisme échantillon
RS plateau rotatif
GM g goniomètre
DO détecteur optique
δ angle du minimum de déviation
α angle de sommet du prisme échantillon
Figure 1 — Représentation schématique de la méthode du minimum de déviation
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ISO/DIS 17328:2021(F)

Le faisceau lumineux monochromatique doit être parallèle au plan de section, PS, du prisme échantillon.

(Voir 4.2, Figure 2.)
Légende
RL ligne d'arête
PS plan de section
Figure 2 — Ligne d'arête et plan de section du prisme échantillon
4.3 Appareillage et mode opératoire de mesure
L'appareillage de mesure doit comporter les éléments suivants:

a) un moyen d'émettre un faisceau lumineux monochromatique collimaté d'une longueur d'onde

spécifiée vers le prisme échantillon;

b) un moyen de faire varier l'angle du faisceau lumineux monochromatique collimaté par rapport à la

face d'entrée du prisme échantillon;

c) un moyen de déterminer la direction du faisceau lumineux monochromatique réfracté par le prisme

échantillon;
d) un moyen d'indiquer l'angle du minimum de déviation δ;
e) un moyen de mesurer la température du prisme échantillon.

Des exemples d'appareillages pour le mesurage de l'angle du minimum de déviation sont présentés à

l'Annexe A. L'Annexe A comporte également la description d'un mode opératoire de mesure. De plus, la

valeur absolue de l'erreur liée à l'angle de déviation est décrite à l'Annexe B.
Voir 4.2, Figure 1.
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ISO/DIS 17328:2021(F)
4.4 Longueur d'onde du faisceau lumineux pour le mesurage

Les longueurs d'onde de mesure doivent représenter un échantillon adéquat de la bande spectrale

étudiée afin de réaliser, à partir des données, un ajustement de courbe par rapport à une formule de

dispersion qui permet de calculer l'indice de réfraction relatif pour n'importe quelle longueur d'onde

choisie arbitrairement dans la bande spectrale. Au moins trois longueurs d'onde sont utilisées comme

longueurs d'onde de mesure.
5 Échantillons
5.1 Forme et dimensions du prisme échantillon

Le prisme échantillon doit être un prisme cale constitué du matériau faisant l'objet du mesurage. Les faces

d'entrée et sortie doivent êt
...