ISO 17411:2022
(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
This document specifies the measuring method for the homogeneity of the refractive index of optical glasses by laser interferometry to cope with the grades from ISO 10110-18 and ISO 12123.
Optique et photonique — Matériaux et composants optiques — Méthode d'essai d'homogénéité des verres optiques par interférométrie laser
Le présent document spécifie la méthode de mesure de l’homogénéité de l’indice de réfraction des verres optiques par interférométrie laser des classes définies dans l’ISO 10110‑18 et l'ISO 12123.
General Information
Relations
Buy Standard
Standards Content (Sample)
INTERNATIONAL ISO
STANDARD 17411
Second edition
2022-12
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 17411:2022(E)
© ISO 2022
---------------------- Page: 1 ----------------------
ISO 17411:2022(E)
COPYRIGHT PROTECTED DOCUMENT
© ISO 2022
All rights reserved. Unless otherwise specified, or required in the context of its implementation, no part of this publication may
be reproduced or utilized otherwise in any form or by any means, electronic or mechanical, including photocopying, or posting on
the internet or an intranet, without prior written permission. Permission can be requested from either ISO at the address below
or ISO’s member body in the country of the requester.
ISO copyright office
CP 401 • Ch. de Blandonnet 8
CH-1214 Vernier, Geneva
Phone: +41 22 749 01 11
Email: copyright@iso.org
Website: www.iso.org
Published in Switzerland
ii
© ISO 2022 – All rights reserved
---------------------- Page: 2 ----------------------
ISO 17411:2022(E)
Contents Page
Foreword .iv
Introduction .v
1 Scope . 1
2 Normative references . 1
3 Terms and definitions . 1
4 Principle . 2
5 Measuring apparatus . 2
5.1 General . 2
5.2 Laser interferometer . 3
5.3 Interferogram analysis device. 3
5.4 Thermostatic chamber . 3
5.5 Vibration isolation device . 3
5.6 Biaxial adjustment platform. 3
6 Preparation of test part . 4
6.1 General . 4
6.2 Transmission method . 4
6.3 PHom method . 4
6.4 Oil-on plate method . 4
6.5 FT-PSI and SCI method . 4
7 Operation . 4
8 Measurement .5
8.1 General . 5
8.2 Transmission method . 5
8.3 PHom method . 5
8.4 Oil-on plate method . 6
8.5 FT-PSI method and SCI method . 6
9 Calculation . 6
10 Test report . 7
10.1 Requirements . 7
10.2 Optional . 7
Annex A (informative) Laser interferometer . 8
Annex B (informative) Temperature stability for homogeneity measurements .11
Annex C (normative) Measurement using oil-on plate method .14
Annex D (informative) Flatness of the test part .19
Annex E (informative) Method for obtaining W .20
PV
Annex F (informative) Measurement using PHom (Polished test part Homogeneity) method .22
Annex G (normative) Method that can measure the linear change among the refractive
index variations .24
Bibliography .27
iii
© ISO 2022 – All rights reserved
---------------------- Page: 3 ----------------------
ISO 17411:2022(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 3, Optical materials and components.
This second edition cancels and replaces the first edition (ISO 17411:2014), which has been technically
revised.
The main changes are as follows:
— the PHom method was added;
— the FT-PSI method and the SCI method were added;
— the linear change of the refractive index is described as an evaluation target.
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.
iv
© ISO 2022 – All rights reserved
---------------------- Page: 4 ----------------------
ISO 17411:2022(E)
Introduction
The International Organization for Standardization (ISO) draws attention to the fact that it is claimed
that compliance with this document may involve the use of a patent.
ISO takes no position concerning the evidence, validity and scope of this patent right.
The holder of this patent right has assured ISO that he/she is willing to negotiate licences under
reasonable and non-discriminatory terms and conditions with applicants throughout the world. In
this respect, the statement of the holder of this patent right is registered with ISO. Information may be
obtained from the patent database available at www.iso.org/patents.
Attention is drawn to the possibility that some of the elements of this document may be the subject of
patent rights other than those in the patent database. ISO shall not be held responsible for identifying
any or all such patent rights.
v
© ISO 2022 – All rights reserved
---------------------- Page: 5 ----------------------
INTERNATIONAL STANDARD ISO 17411:2022(E)
Optics and photonics — Optical materials and components
— Test method for homogeneity of optical glasses by laser
interferometry
1 Scope
This document specifies the measuring method for the homogeneity of the refractive index of optical
glasses by laser interferometry to cope with the grades from ISO 10110-18 and ISO 12123.
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 80000-1, Quantities and units — Part 1: General
3 Terms and definitions
For the purposes of this document, the following terms and definitions apply.
ISO and IEC maintain terminology databases for use in standardization at the following addresses:
— ISO Online browsing platform: available at https:// www .iso .org/ obp
— IEC Electropedia: available at https:// www .electropedia .org/
3.1
homogeneity of the refractive index
peak to valley (PV) of the refractive index variation within the predetermined area in a single test part
3.2
index-matching liquid
transparent liquid with the refractive index which is equivalent or approximate to the refractive index
of a test part at the wavelength of the laser to be used and the measurement temperature
3.3
oil-on plate
plane plate, used for flatness correction, obtained by polishing an optical glass, which is attached to a
test part by using an index-matching liquid (3.2) (where the index matching liquid is sometimes called
“oil”) as an intermediate liquid
3.4
peak to valley of wavefront
PV value of wavefront
W
PV
maximum minus the minimum value of the wavefront in the observation range, as observed by the
interferometer when light passes through the test part under test once
[3]
Note 1 to entry: W is analogous to the peak to valley of f in ISO 14999-4 .
PV WD
1
© ISO 2022 – All rights reserved
---------------------- Page: 6 ----------------------
ISO 17411:2022(E)
4 Principle
The peak to valley of wavefront, W , of a light beam that transmitted through a test object with
PV
sufficient flatness is measured using a laser interferometer, and the homogeneity of the refractive index
of the test part is obtained.
One of the following methods may be used:
a) Transmission method.
The transmission method is the preferred method for polished parts with plane parallel optical
surfaces (e.g. optical windows) to avoid contamination with index matching liquid. One disadvantage
of this method is that wavefront deformations caused by surface deformation of the test part influence
the resulting PV value of wavefront, W , and cannot be separated from the wavefront deformations
PV
caused by refractive index inhomogeneity.
b) PHom method.
The PHom method is the preferred method for covering a broad range of materials with different
refractive indices, leads to high trueness and precision results for refractive index homogeneity,
-6
therefore should be used for high homogeneous material (refractive index difference ≤ 2 × 10 ).
c) Oil–on plate method.
The oil-on plate method needs lower effort for test part preparation and measurement setup, but each
type of glass needs its own index-matching liquid.
By minimizing error factors (e.g. temperature stabilization, preparation of refractive index matching
liquid) and improving the skill of the metrologist, the same trueness and precision as the PHom method
can be achieved.
d) FT-PSI method and SCI method.
[4]
With the Fourier Transform Phase Shifting Interferometry (FT-PSI method ) and the spectrally
[5][6]
controlled interferometry (SCI method ) it is possible to observe the linear change component of the
refractive index (see Annex G).
5 Measuring apparatus
5.1 General
Examples for a measuring apparatus are shown in Figure 1. More details are specified in 5.2 to 5.6.
a) First example of composition of measuring apparatus
2
© ISO 2022 – All rights reserved
---------------------- Page: 7 ----------------------
ISO 17411:2022(E)
b) Second example of composition of measuring apparatus
Key
1 thermostatic chamber
2 interferogram analysis device
3 laser interferometer
4 test object composition set (test part, oil-on plate and device to hold them)
5 biaxial adjustment platform (for PHom, FT-PSI and SCI method)
6 vibration isolation table
7 conditioned air inlet
8 ventilation outlet
Figure 1 — Examples 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 light beam 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 W from an
PV
interferogram.
5.4 Thermostatic chamber
The thermostatic chamber to be used shall be capable of maintaining the interferometer and the test
object at a certain temperature. The temperature of the atmospheric conditions shall be between 20 °C
and 25 °C depending on the purpose of testing. The temperature fluctuation range (spatial and during
measurement time) should be smaller than 0,4 °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 test object composition. It should be provided for performing high
trueness and precision measurements.
5.6 Biaxial adjustment platform
The biaxial adjustment platform shall be used for the PHom method. The PHom method requires
alignment of the reflected light beam on the front and back surfaces of the test object. At this time,
3
© ISO 2022 – All rights reserved
---------------------- Page: 8 ----------------------
ISO 17411:2022(E)
the pan/tilt angle of the test object is adjusted by this equipment. Not required unless measurement is
performed by the PHom, FT-PSI and SCI method.
6 Preparation of test part
6.1 General
The test part shall comprise at least two parallel surfaces (the end surfaces), and its thickness (height)
direction shall be the direction of observation (which is the direction of the optical axis of the beam
pass of an interferometer). The thickness in the direction of observation shall be sufficient to obtain
precise and true measured values.
6.2 Transmission method
Both end surfaces (the surfaces orthogonal to the optical axis) of a test part shall be polished flat to
a flatness of smaller than 32 nm PV (λ/20 where λ is the laser wavelength). Poor flatness leads to
measurement error as described in Annex D. In the event that the required flatness cannot be achieved,
either PHom (see 6.3), oil-on plate (see 6.4), or FT-PSI/SCI (see 6.5) methods are recommended instead.
6.3 PHom method
Both end surfaces (the surfaces orthogonal to the optical axis) of a test part shall be polished flat to a
flatness of smaller than 1 900 nm PV (3 waves PV).
A small wedge angle between the end surfaces is required to avoid interferences between reflected
wavefront from these end surfaces (e.g. 0,10° ± 0,05° valid for test part diameter up to 350 mm and
thickness up to 230 mm).
For more information on the PHom-Method see Annex F.
6.4 Oil-on plate method
Both end surfaces (the surfaces orthogonal to the optical axis) of a test part shall be fine ground and flat
to a flatness of smaller than 20 000 nm PV. To achieve results of higher precision and trueness, better
flatness might be useful. More details see Annex C.
6.5 FT-PSI and SCI method
These two methods can use test parts that are polished plane parallel plates (see Annex G). They are
essential when it is necessary to observe the linear change of the refractive index. In this case, the
degree of parallelism on shall be such that interference fringes on the front surface reflection, back
surface reflection and transmitted wavefront of the observation area can be observed simultaneously.
The flatness is the same as the test parts of the PHom method (see 6.3).
7 Operation
The operation shall be performed as follows:
a) Remove dirt from the test part surfaces and oil-on plates, if used.
b) Install the test object in the interferometer so that the predetermined area of the test object fits
within the beam pass of the interferometer. When using oil-on plates, attach the oil-on plates to
the test part with the index-matching liquid inserted between the test part surfaces and the oil-on
plates. While doing this step, do not allow air bubbles to form in the index-matching liquid.
c) Leave the installed test object to stand until its temperature has returned to the temperature of
the measurement environment as given in 5.4. When using oil-on plates, allow the installed test
4
© ISO 2022 – All rights reserved
---------------------- Page: 9 ----------------------
ISO 17411:2022(E)
object to stand until the thickness of the layer of the refractive index-matching liquid between the
matched surfaces no longer changes.
d) Adjust the interferometer optics to minimise the number of interference fringes and remove the
tilt element of the interference fringes. To avoid common path interference effects inside the test
object (in case the test object end surfaces are of good parallelism), the test object shall be tilted
with respect to the light beam. An appropriate tilt angle depends on details of test object and
interferometer and is often in the order of magnitude of 0,1°. After the adjustment, perform the
measurement.
e) Obtain the W of the light beam, which is transmitted through the test object measuring system
PV
from the interferogram.
8 Measurement
8.1 General
The measurement shall be performed as follows.
The measurement should be performed two or more times by repeating the series of operations
described in Clause 7 d) and e). When the average is taken as a measured value, it should be stated in
the test report.
The wavefront irregularities of the optical system of the interferometer, the wavefront irregularities
due to the homogeneity of the refractive index and the flatness of an oil-on plate contribute errors to
the test results. Therefore, to obtain the wavefront of the light beam, which is transmitted through the
test object, these errors should be corrected, and the W should be obtained from the wavefront after
PV
correction. An example of the measurement of the W is given in Annex E.
PV
8.2 Transmission method
Two measurements shall be performed.
a) Transmitted wavefront measurement of the test part according to Clause 7.
b) Empty cavity measurement to capture the irregularities of the measurement system.
Correction of irregularities of the optical system of the interferometer can be obtained by subtracting
the empty cavity measurement from the test part measurement.
One empty cavity measurement may be used to correct the irregularities for several transmittance
measurements of test parts.
8.3 PHom method
Four measurements shall be performed.
a) The front surface of the test part shall be set orthogonal to the optical axis and the reflected
wavefront has to be measured in accordance with Clause 7.
a) The rear surface of the test part shall be set perpendicular to the light beam and the reflected
wavefront has to be measured in accordance with Clause 7.
d) The transmitted wavefront measurement of the test part shall be performed in accordance with
Clause 7.
e) The empty cavity measurement shall be performed to capture the irregularities of the measurement
system.
5
© ISO 2022 – All rights reserved
---------------------- Page: 10 ----------------------
ISO 17411:2022(E)
Correction of irregularities of the optical system of the interferometer will be obtained by wavefront
calculation in accordance with Annex F.
8.4 Oil-on plate method
Two measurements shall be performed:
a) Attach the test part and the oil-on plates with index matching oil in accordance with Annex C
together and perform a transmittance measurement in accordance with Clause 7.
b) Attach only the oil-on plates with index matching liquid in accordance with Annex C together and
perform a transmittance measurement to capture the irregularities of the measurement and oil-on
plate system.
For correction of irregularities of the optical system of the interferometer and of oil-on plates, see C.2
If several test parts of the same glass type are measured in accordance with 8.4 a), a single measurement
according to 8.4 b) may be used to correct the irregularities of all the measurements.
8.5 FT-PSI method and SCI method
Four measurements shall be performed.
For FT-PSI and SCI methods, the respective measurement methods shall be as described in Annex G.
9 Calculation
The calculation of the test result shall be performed as follows:
a) The homogeneity of the refractive index shall be calculated by the following Formula (1).
W ⋅ λ
PV
Δn = (1)
PV
t
where
Δn is the homogeneity of the refractive index of the test part;
PV
W is the W (wave);
PV PV
NOTE The W is dimensionless. The “wave” here is a name for convenience, not a unit name.
PV
λ is the wavelength of laser (m);
t is the thickness of the test piece (m).
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 smaller than 1 × 10 , it shall be rounded to
one significant figure.
An example of a calculation is shown in Formula (2). Here
W is 0,049 (wave);
PV
−9
λ is 632,8 × 10 (m);
t is 0,041 (m).
6
© ISO 2022 – All rights reserved
---------------------- Page: 11 ----------------------
ISO 17411:2022(E)
Then
W ⋅ λ
PV
Δn =
PV
t
−9
0,,049 ××632 81 0
= (2)
0,041
−7
=× 81 0
-6 -6 -7
NOTE Since the result is smaller than 10 , “0,756 × 10 ” is rounded to one significant figure, “8 × 10 ”.
10 Test report
10.1 Requirements
For the measurement result, the following items a) to j) shall be reported:
a) measurement date (YYYY-MM-DD);
b) a reference to this document, i.e. ISO 17411:2022;
c) measuring location;
d) measuring apparatus, type of interferometer and wavelength of laser;
e) name of the metrologist;
f) thickness, dimension and material of the test part and measurement area;
g) method of test part measuring system (whether or not the test part was used with the oil-on
plates);
h) whether or not correction was performed for the wavefront irregularities of the optical system of
the interferometer or wavefront irregularities due to the inhomogeneity of the refractive index and
flatness of the oil-on plate;
i) value of homogeneity of the refractive index;
j) wavefront aberration elements to be removed during data analysis. For example, piston, tilt, focus,
etc. In particular, in a method in which a linear change in refractive index (tilt component) cannot
be measured, it shall be stated that this element has been removed.
10.2 Optional
It may also contain:
a) temperature of measurement;
b) a representative photograph of interference fringes of the test object where possible;
c) other special conditions to be noted.
7
© ISO 2022 – All rights reserved
---------------------- Page: 12 ----------------------
ISO 17411:2022(E)
Annex A
(informative)
Laser interferometer
The laser interferometer is a device that generates interference fringes by splitting the parallel rays
with uniform wavefronts into two with a semi-transparent plane mirror, and after making each ray
pass through difference paths, shifts the wavefronts slightly and then superimposes them again.
As examples of devices suitable for the homogeneity measurement of glass, three types of
interferometers are shown below. Figures A.1 and A.2 show interferometers of the type in which a light
beam transmits through the test object twice, and Figure A.3 shows an interferometer of the type in
which a light beam transmits through the test object once.
Key
1 test object
2 beam splitter
3 collimating lens
4 imaging lens
5 light source
6 reflective reference flat (RF)
7 transmissive reference flat (TF)
8 interference fringes
Figure A.1 — Fizeau interferometer
In a Fizeau interferometer as shown in Figure A.1, the reference plane for the wavefront is the exit side
of the TF.
8
© ISO 2022 – All rights reserved
---------------------- Page: 13 ----------------------
ISO 17411:2022(E)
Key
1 test object
2 imaging lens
3, 4 collimating lens
5 light source
6, 7 plane mirror
8 beam splitter
9 interference fringes
Figure A.2 — Twyman-Green interferometer
9
© ISO 2022 – All rights reserved
---------------------- Page: 14 ----------------------
ISO 17411:2022(E)
Key
1 test object
2, 3 collimating lens
4 imaging lens
5 light source
6, 7 plane mirror
8, 9 beam splitter
10 interference fringes
Figure A.3 — Mach-Zehnder interferometer
When a test object is put into the path of one beam of these interferometers, light travels through the
test object, and the wavefront irregularities (phase difference) are generated according to the difference
of refractive indices within the test object. When this light is superimposed on the other beam of which
the wavefront is unifo
...
NORME ISO
INTERNATIONALE 17411
Deuxième édition
2022-12
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 17411:2022(F)
© ISO 2022
---------------------- Page: 1 ----------------------
ISO 17411:2022(F)
DOCUMENT PROTÉGÉ PAR COPYRIGHT
© ISO 2022
Tous droits réservés. Sauf prescription différente ou nécessité dans le contexte de sa mise en œuvre, 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.
ISO copyright office
Case postale 401 • Ch. de Blandonnet 8
CH-1214 Vernier, Genève
Tél.: +41 22 749 01 11
E-mail: copyright@iso.org
Web: www.iso.org
Publié en Suisse
ii
© ISO 2022 – Tous droits réservés
---------------------- Page: 2 ----------------------
ISO 17411:2022(F)
Sommaire Page
Avant-propos .iv
Introduction .v
1 Domaine d’application . 1
2 Références normatives .1
3 Termes et définitions . 1
4 Principe. 2
5 Appareillage de mesure . 2
5.1 Généralités . 2
5.2 Interféromètre laser . 3
5.3 Appareil d’analyse d’interférogramme . 3
5.4 Enceinte thermostatique . 3
5.5 Dispositif d’isolation des vibrations . 3
5.6 Plateforme d’ajustement biaxial. 3
6 Préparation de la pièce d’essai . 4
6.1 Généralités . 4
6.2 Méthode par transmission . 4
6.3 Méthode PHom . 4
6.4 Méthode de la lame huilée . 4
6.5 Méthodes FT-PSI et SCI . . 4
7 Mise en place . 4
8 Mesurage . 5
8.1 Généralités . 5
8.2 Méthode par transmission . 5
8.3 Méthode PHom . 5
8.4 Méthode de la lame huilée . 6
8.5 Méthode FT-PSI et méthode SCI . 6
9 Calcul . 6
10 Rapport d’essai . 7
10.1 Exigences . 7
10.2 Facultatif . 7
Annexe A (informative) Interféromètre laser . 8
Annexe B (informative) Stabilité thermique pour les mesurages d’homogénéité .11
Annexe C (normative) Mesurage par la méthode de la lame huilée .14
Annexe D (informative) Planéité de la pièce d’essai .19
Annexe E (informative) Méthode de détermination de W .20
PV
Annexe F (informative) Mesurage à l’aide de la méthode PHom (homogénéité de la pièce
d’essai polie) .22
Annexe G (normative) Méthode permettant de mesurer la variation linéaire parmi les
variations de l’indice de réfraction .24
Bibliographie .27
iii
© ISO 2022 – Tous droits réservés
---------------------- Page: 3 ----------------------
ISO 17411:2022(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 attirée 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.html.
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 17411:2014), qui a fait l’objet d’une
révision technique.
Les principales modifications sont les suivantes:
— la méthode PHom a été ajoutée;
— la méthode FT-PSI et la méthode SCI ont été ajoutées;
— la variation linéaire de l’indice de réfraction est décrite comme étant un objectif d’évaluation.
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/fr/members.html.
iv
© ISO 2022 – Tous droits réservés
---------------------- Page: 4 ----------------------
ISO 17411:2022(F)
Introduction
L’Organisation internationale de normalisation (ISO) attire l’attention sur le fait qu’il est déclaré que la
conformité avec les dispositions du présent document peut impliquer l’utilisation d’un brevet.
L’ISO ne prend pas position quant à la preuve, à la validité et à la portée de ces droits de propriété.
Le détenteur de ces droits de propriété a donné l’assurance à l’ISO qu’il consent à négocier des licences
avec des demandeurs du monde entier, à des termes et conditions raisonnables et non discriminatoires.
À ce propos, la déclaration du détenteur des droits de propriété est enregistrée à l’ISO. Des informations
peuvent être obtenues dans la base de données des brevets disponible à l’adresse www.iso.org/brevets.
L’attention est attirée sur le fait que certains des éléments du présent document peuvent faire l’objet de
droits de propriété intellectuelle ou de droits analogues autres que ceux mentionnés dans la base de
données des brevets. L’ISO ne saurait être tenue pour responsable de ne pas avoir identifié de tels droits
de propriété et averti de leur existence.
v
© ISO 2022 – Tous droits réservés
---------------------- Page: 5 ----------------------
NORME INTERNATIONALE ISO 17411:2022(F)
Optique et photonique — Matériaux et composants
optiques — Méthode d'essai d'homogénéité des verres
optiques par interférométrie laser
1 Domaine d’application
Le présent document spécifie la méthode de mesure de l’homogénéité de l’indice de réfraction des
verres optiques par interférométrie laser des classes définies dans l’ISO 10110-18 et l'ISO 12123.
2 Références normatives
Les documents suivants sont cités dans le texte de sorte qu’ils 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 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.
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 https:// www .electropedia .org/
3.1
homogénéité de l’indice de réfraction
variation maxima et minima (PV) de l’indice de réfraction dans la zone prédéterminée d’une pièce
d’essai individuelle
3.2
liquide d'adaptation d’indice
liquide transparent dont l’indice de réfraction est équivalent ou voisin de celui d’une pièce d’essai à la
longueur d’onde du laser à utiliser et à la température de mesure
3.3
lame huilée
lame plane, obtenue par polissage d'un verre optique, utilisée pour la correction de la planéité par
collage à une pièce d’essai en utilisant un liquide d'adaptation d’indice (3.2) (parfois appelé «huile»)
comme liquide intermédiaire
3.4
variation des maxima et minima du front d'onde
valeur PV du front d’onde
W
PV
valeur maximale moins la valeur minimale du front d'onde dans la plage d'observation, telle qu'elle est
observée par l'interféromètre lorsque la lumière traverse une fois la pièce à soumettre à l'essai
[3]
Note 1 à l'article: W est analogue aux maxima et minima de f dans l'ISO 14999-4
PV WD
1
© ISO 2022 – Tous droits réservés
---------------------- Page: 6 ----------------------
ISO 17411:2022(F)
4 Principe
La variation des maxima et minima du front d'onde, W , d'un faisceau lumineux, transmis par un objet
PV
d'essai présentant une planéité suffisante, est mesuré à l'aide d'un interféromètre laser, et l'homogénéité
de l'indice de réfraction de la pièce d’essai est obtenue.
L’une des méthodes suivantes peut être utilisée:
a) Méthode par transmission.
La méthode par transmission est la méthode préférée pour les pièces polies avec des surfaces
optiques parallèles planes (par exemple fenêtres optiques) pour éviter la contamination avec le liquide
d'adaptation d’indice. L’un des inconvénients de cette méthode est que les déformations du front d’onde
causées par la déformation de la surface de la pièce d’essai influencent la W résultant et ne peuvent
PV
pas être séparées des déformations du front d’onde causées par le manque d’homogénéité de l’indice de
réfraction.
b) Méthode PHom.
La méthode PHom est la méthode préférée pour couvrir une large gamme de matériaux ayant des indices
de réfraction différents; elle conduit à de résultats de grande justesse et précision pour l’homogénéité
de l’indice de réfraction et il convient donc de l’utiliser pour les matériaux très homogènes (différence
−6
entre les indices de réfraction ≤ 2 × 10 ).
c) Méthode de la lame huilée.
La méthode de la lame huilée nécessite un effort moindre en termes de préparation de la pièce d’essai et
de montage de mesure, mais chaque type de verre nécessite un liquide d'adaptation d’indice spécifique.
En réduisant au minimum les facteurs d’erreur (par exemple stabilisation de la température, préparation
du liquide d'adaptation d’indice de réfraction) et en améliorant la compétence du métrologue, il est
possible d’obtenir la même justesse et précision que pour la méthode PHom.
d) Méthode FT-PSI et méthode SCI.
[4]
Avec l’interférométrie à décalage de phase par transformée de Fourier (méthode FT-PSI ) et
[5][6]
l’interférométrie à contrôle spectral (méthode SCI ), il est possible d’observer la composante de
variation linéaire de l’indice de réfraction (voir l’Annexe G).
5 Appareillage de mesure
5.1 Généralités
Des exemples d’appareils de mesure sont illustrés à la Figure 1. Des détails sont spécifiés de 5.2 à 5.6.
a) Premier exemple de composition de l’appareillage de mesure
2
© ISO 2022 – Tous droits réservés
---------------------- Page: 7 ----------------------
ISO 17411:2022(F)
b) Second exemple de composition de l’appareillage de mesure
Légende
1 enceinte thermostatique
2 appareil d’analyse d’interférogramme
3 interféromètre laser
4 montage de composition de l’objet d’essai (pièce d’essai, lame huilée et dispositif pour les maintenir)
5 plateforme d’ajustement biaxial (pour la méthode PHom, FT-PSI et SCI)
6 table d’isolation contre les vibrations
7 entrée d’air conditionné
8 sortie de ventilation
Figure 1 — Exemples de composition de l’appareillage de mesure
5.2 Interféromètre laser
L’interféromètre laser à utiliser doit posséder un laser comme source lumineuse et un système optique
dans lequel le front d’onde d’un faisceau 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 à utiliser doit être capable d’obtenir la W du front d’onde à
PV
partir d’un interférogramme.
5.4 Enceinte thermostatique
L’enceinte thermostatique à utiliser doit être capable de maintenir l’interféromètre et l’objet d’essai à
une température donnée. La température dans les conditions atmosphériques doit être comprise entre
20 °C et 25 °C suivant le but de l’essai. Il convient que la plage de fluctuation de la température (dans
l'espace et pendant la durée de la mesure) soit inférieure à 0,4 °C. Voir l’Annexe B.
5.5 Dispositif d’isolation des vibrations
Le dispositif d’isolation des vibrations à utiliser doit être capable d’éliminer l’effet des vibrations de
l’extérieur dans l’interféromètre et l'objet d'essai. Il convient de le prévoir pour effectuer des mesurages
de haute justesse et précision.
5.6 Plateforme d’ajustement biaxial
La plateforme d’ajustement biaxial doit être utilisée pour la méthode PHom. La méthode PHom
nécessite l’alignement du faisceau lumineux réfléchi sur les surfaces avant et arrière de l’objet d’essai.
3
© ISO 2022 – Tous droits réservés
---------------------- Page: 8 ----------------------
ISO 17411:2022(F)
À ce moment-là, l’angle d’orientation/d’inclinaison de l’objet d’essai est ajusté par cet équipement. Cette
opération n’est pas exigée, à moins que le mesurage soit réalisé par la méthode PHom, FT-PSI ou SCI.
6 Préparation de la pièce d’essai
6.1 Généralités
La pièce d'essai doit comporter au moins deux surfaces parallèles (les surfaces d'extrémité) et son
épaisseur (hauteur) doit être orientée dans la direction d’observation (qui est la direction de l’axe
optique du trajet du faisceau d’un interféromètre). L’épaisseur dans la direction d’observation doit être
suffisante pour obtenir une valeur mesurée fidèle et juste.
6.2 Méthode par transmission
Les deux extrémités de surfaces (surfaces perpendiculaires à l’axe optique) d’une pièce d’essai doivent
être polies pour obtenir une planéité inférieure à 32 nm PV (λ/20, λ étant la longueur d’onde du laser).
Une mauvaise planéité entraîne une erreur de mesure, telle que décrit à l'Annexe D. Dans le cas où la
planéité requise ne peut pas être obtenue, les méthodes PHom (voir 6.3), de la lame huilée (voir 6.4) ou
FT-PSI/SCI (voir 6.5) sont recommandées à la place.
6.3 Méthode PHom
Les deux extrémités de surfaces (surfaces perpendiculaires à l’axe optique) d’une pièce d’essai doivent
être polies pour obtenir une planéité inférieure à 1 900 nm PV (PV 3 ondes).
Un petit coin de calage entre les surfaces planes est requis pour éviter les interférences entre le front
d’onde réfléchi de ces extrémités de surfaces (par exemple 0,10° ± 0,05° valable pour un diamètre de la
pièce d’essai allant jusqu’à 350 mm et une épaisseur allant jusqu’à 230 mm).
Pour plus d’informations sur la méthode PHom, voir l’Annexe F.
6.4 Méthode de la lame huilée
Les deux extrémités de surfaces (surfaces perpendiculaires à l’axe optique) d’une pièce d’essai doivent
être finement rectifiées pour obtenir une planéité inférieure à 20 000 nm PV. Pour obtenir des résultats
d’une plus grande précision et justesse, une meilleure planéité pourrait être utile. Pour plus de détails,
voir l’Annexe C.
6.5 Méthodes FT-PSI et SCI
Ces deux méthodes peuvent utiliser des pièces d’essai qui sont des lames polies à faces parallèles
(conformément à l’Annexe G). Elles sont indispensables lorsqu’il est nécessaire d’observer la variation
linéaire de l’indice de réfraction. Dans ce cas, le degré de parallélisme doit être tel que des franges
d’interférence sur la réflexion sur la surface avant, la réflexion de la surface arrière et le front d'onde
transmis de la zone d'observation peuvent être observées simultanément. La planéité est la même que
celle des pièces d'essai de la méthode PHom (voir 6.3).
7 Mise en place
La mise en place doit être réalisée comme suit:
a) Éliminer la saleté sur les surfaces de la pièce d’essai et les lames huilées, en cas d’utilisation.
b) Installer l’objet d’essai dans l’interféromètre de manière à ce que la zone prédéfinie de l’objet
d’essai s’intègre dans le trajet du faisceau de l’interféromètre. En cas d’utilisation de lames huilées,
attacher celles-ci à la pièce d’essai avec le liquide d'adaptation d’indice inséré entre les surfaces de
4
© ISO 2022 – Tous droits réservés
---------------------- Page: 9 ----------------------
ISO 17411:2022(F)
la pièce d’essai et les lames huilées. Pendant cette opération, ne pas laisser de bulles d’air se former
dans le liquide d'adaptation d’indice.
c) Laisser reposer l’objet d’essai 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 huilées,
laisser reposer l’objet d’essai installé 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 les optiques de l’interféromètre de manière à réduire le nombre de franges d’interférence et
supprimer l'élément d'inclinaison des franges d'interférence. Pour éviter les effets des interférences
du trajet courant à l’intérieur de l’objet d’essai (dans le cas où le parallélisme des surfaces planes
de l’objet d’essai est bon), l’objet d’essai doit être incliné par rapport au faisceau lumineux. L’angle
d’inclinaison approprié dépend des détails de l’objet d’essai et de l’interféromètre, et il est souvent
de l’ordre de grandeur de 0,1°. Après l’ajustement, réaliser le mesurage.
e) Déterminer la W du faisceau lumineux ayant traversé le système de mesure de l’objet d’essai à
PV
partir de l’interférogramme.
8 Mesurage
8.1 Généralités
Le mesurage doit être réalisé comme suit.
Il convient de réaliser le mesurage au moins deux fois en répétant la série d’opérations décrite aux 7 d)
et 7 e). Lorsque la valeur mesurée est une moyenne, il convient de le préciser dans le rapport d’essai.
Les erreurs des résultats d’essai sont attribuables aux irrégularités du front d’onde du système optique
de l’interféromètre, aux irrégularités du front d’onde dues à l’homogénéité de l’indice de réfraction et à
la planéité d’une lame huilée. Par conséquent, pour obtenir le front d’onde du faisceau lumineux ayant
traversé l’objet d’essai, il convient de corriger ces erreurs et de déterminer la W après correction.
PV
L’Annexe E donne un exemple de mesure de la W .
PV
8.2 Méthode par transmission
Deux mesurages doivent être réalisés.
a) Mesurage du front d'onde de la pièce d’essai transmis conformément à l’Article 7.
b) Mesurage de la cavité vide pour capturer les irrégularités du système de mesure.
La correction des irrégularités du système optique de l’interféromètre peut être obtenue en soustrayant
le mesurage de la cavité vide du mesurage de la pièce d’essai.
Un mesurage de cavité vide peut être utilisé pour corriger les irrégularités de plusieurs mesurages du
facteur de transmission des pièces d’essai.
8.3 Méthode PHom
Quatre mesurages doivent être réalisés.
a) La surface avant de la pièce d'essai doit être placée orthogonalement à l'axe optique et le front
d'onde réfléchi doit être mesuré conformément à l'Article 7.
b) La surface arrière de la pièce d'essai doit être placée perpendiculairement au faisceau lumineux et
le front d'onde réfléchi doit être mesuré conformément à l'Article 7.
c) Le mesurage du facteur de transmission de la pièce d’essai doit être réalisé conformément à
l’Article 7.
5
© ISO 2022 – Tous droits réservés
---------------------- Page: 10 ----------------------
ISO 17411:2022(F)
d) La mesure du front d'onde transmis de la pièce d'essai doit être effectuée conformément à l'Article 7.
e) Le mesurage de la cavité vide doit être réalisé pour capturer les irrégularités du système de mesure.
La correction des irrégularités du système optique de l’interféromètre est obtenue par le calcul du front
d’onde conformément à l’Annexe F.
8.4 Méthode de la lame huilée
Deux mesurages doivent être réalisés:
a) Attacher la pièce d’essai et les lames huilées ensemble en utilisant l’huile d'adaptation d’indice
conformément à l’Annexe C, et réaliser un mesurage du facteur de transmission conformément à
l’Article 7.
b) Attacher seulement les lames huilées ensemble en utilisant l'huile d'adaptation d’indice
conformément à l’Annexe C, et réaliser un mesurage du facteur de transmission pour capturer les
irrégularités du système de mesure et des lames huilées.
Pour la correction des irrégularités du système optique de l’interféromètre et des lames huilées,
voir C.2.
Si plusieurs pièces d’essai constituées du même type de verre sont mesurées conformément à 8.4 a),
un seul mesurage conformément à 8.4 b) peut être utilisé pour corriger les irrégularités de tous les
mesurages.
8.5 Méthode FT-PSI et méthode SCI
Quatre mesurages doivent être réalisés.
Pour les méthodes FT-PSI et SCI, les méthodes de mesure correspondantes sont décrites dans l’Annexe G.
9 Calcul
Le calcul du résultat d’essai doit être réalisé comme suit:
a) L’homogénéité de l’indice de réfraction doit être calculée à l’aide de la Formule (1).
W ⋅ λ
PV
Δn = (1)
PV
t
où
Δn est l’homogénéité de l’indice de réfraction de la pièce d'essai;
PV
W est la W (onde);
PV PV
NOTE La W est sans dimension. Le mot «onde» est employé ici pour des raisons pra-
PV
tiques, il ne s’agit pas du nom d’une unité.
λ est la longueur d’onde du laser (m);
t est l’épaisseur de la pièce d’essai (m).
b) Pour le rapport, l’homogénéité de l’indice de réfraction doit être arrondie à deux chiffres
−6
significatifs conformément à l’ISO 80000-1. Cependant, lorsqu’elle est inférieure à 1 × 10 , elle doit
être arrondie à un chiffre significatif.
Un exemple de calcul est donné dans la Formule (2). Ici:
6
© ISO 2022 – Tous droits réservés
---------------------- Page: 11 ----------------------
ISO 17411:2022(F)
W est égale à 0,049 (onde);
PV
−9
λ est égale à 632,8 × 10 (m);
t est égale à 0,041 (m).
Alors:
W ⋅ λ
PV
Δn =
PV
t
−9
0,,049 ××632 81 0
= (2)
0,041
−7
=× 81 0
−6 −6
NOTE Comme le résultat est inférieur à 10 , «0,756 × 10 » est arrondi à un chiffre significatif, à savoir
−6
«8 × 10 ».
10 Rapport d’essai
10.1 Exigences
Pour le résultat de mesure, les éléments suivants a) à j) doivent figurer dans le rapport:
a) la date du mesurage (AAAA-MM-JJ);
b) une référence au présent document, c'est-à-dire ISO 17411:2022;
c) le lieu de la mesure
d) l’appareillage de mesure, le type d’interféromètre et la longueur d’onde du laser;
e) le nom du métrologue;
f) l'épaisseur, la dimension et le matériau de la pièce d'essai et de la zone de mesure;
g) la méthode de mesure de la pièce d’essai (si la pièce d’essai a été utilisée ou non avec des lames
huilées);
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’indic
...
Questions, Comments and Discussion
Ask us and Technical Secretary will try to provide an answer. You can facilitate discussion about the standard in here.