ISO/FDIS 15368

FINAL
INTERNATIONAL ISO/FDIS
DRAFT
STANDARD 15368
ISO/TC 172/SC 1
Optics and photonics — Measurement
Secretariat: DIN
of reflectance of plane surfaces
Voting begins on:
2020­12­30 and transmittance of plane parallel
elements
Voting terminates on:
2021­02­24
Optique et photonique — Mesurage de la réflectance des surfaces
planes et de la transmittance des éléments à plan parallèle
RECIPIENTS OF THIS DRAFT ARE INVITED TO
SUBMIT, WITH THEIR COMMENTS, NOTIFICATION
OF ANY RELEVANT PATENT RIGHTS OF WHICH
THEY ARE AWARE AND TO PROVIDE SUPPOR TING
DOCUMENTATION.
IN ADDITION TO THEIR EVALUATION AS
Reference number
BEING ACCEPTABLE FOR INDUSTRIAL, TECHNO­
ISO/FDIS 15368:2020(E)
LOGICAL, COMMERCIAL AND USER PURPOSES,
DRAFT INTERNATIONAL STANDARDS MAY ON
OCCASION HAVE TO BE CONSIDERED IN THE
LIGHT OF THEIR POTENTIAL TO BECOME STAN­
DARDS TO WHICH REFERENCE MAY BE MADE IN
NATIONAL REGULATIONS. ISO 2020
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ISO/FDIS 15368:2020(E)
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on the internet or an intranet, without prior written permission. Permission can be requested from either ISO at the address

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

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

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

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

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

4 Symbols and units ............................................................................................................................................................................................... 2

5 Test sample ................................................................................................................................................................................................................. 3

6 Measuring apparatus ....................................................................................................................................................................................... 3

7 Test conditions ....................................................................................................................................................................................................... 5

7.1 Dispersive type spectrophotometer ..................................................................................................................................... 5

7.1.1 General...................................................................................................................................................................................... 5

7.1.2 Optical radiation source ............................................................................................................................................ 5

7.1.3 Monochromator ................................................................................................................................................................ 6

7.1.4 Detection system.............................................................................................................................................................. 6

7.1.5 Numerical correction ................................................................................................................................................... 6

7.2 Fourier-transform type spectrophotometer ................................................................................................................. 6

7.2.1 General...................................................................................................................................................................................... 6

7.2.2 Optical radiation source ............................................................................................................................................ 6

7.2.3 Interferometer ................................................................................................................................................................... 7

7.2.4 Detection system.............................................................................................................................................................. 7

7.2.5 Numerical correction ................................................................................................................................................... 7

8 Test procedure ........................................................................................................................................................................................................ 8

8.1 Measurement of reflectance ........................................................................................................................................................ 8

8.1.1 General...................................................................................................................................................................................... 8

8.1.2 Direct measurement of regular reflectance .............................................................................................. 8

8.1.3 Relative measurement of regular reflectance ......................................................................................... 9

8.1.4 Measurement of relative reflectance ...........................................................................................................10

8.2 Measurement of transmittance .............................................................................................................................................10

8.2.1 Regular transmittance .................. ......................................................................................................................... ...10

8.2.2 Internal transmittance of an optical plate ..............................................................................................11

9 Common sources of error .........................................................................................................................................................................11

9.1 General ........................................................................................................................................................................................................11

9.2 Monochromator wavelength uncertainty, reproducibility and spectral resolution .................11

9.3 Interferometer wavenumber uncertainty, reproducibility and spectral resolution ................12

9.4 Fluctuation of the incident flux ..............................................................................................................................................12

9.5 Parallelism of the sample ............................................................................................................................................................12

9.6 Monochromator stray optical radiation .........................................................................................................................13

9.7 Linearity of the detection system ........................................................................................................................................13

9.8 Inter-reflections ..................................................................................................................................................................................13

9.9 Misalignment of the sample ......................................................................................................................................................13

9.10 Monochromator baseline reproducibility ....................................................................................................................13

9.11 Beam divergence ................................................................................................................................................................................13

10 Test report ................................................................................................................................................................................................................14

Annex A (informative) Spectrophotometers .............................................................................................................................................15

Annex B (informative) Refractive index of synthetic fused silica ........................................................................................20

Bibliography .............................................................................................................................................................................................................................21

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 non­governmental, in liaison with ISO, also take part in the work.

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

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

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

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/

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

This second edition cancels and replaces the first edition ISO 15368:2001 which has been technically

— Throughout the document, descriptions of the use of Fourier transform spectrometer instruments

have been expanded and added where appropriate to an equivalent level as those of monochromator

— Throughout the document, the term “light” has been replaced with “optical radiation” to reflect that

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

Measurements of reflectance and transmittance using spectrophotometers are the most fundamental

methods for the characterization of optical components. Since the spectrophotometric methods are

basic and normal, they are extensively used and provide measurement data over a wide range of

This document describes the measurement of reflectance and transmittance using spectrophotometers

This document provides rules for the measurement of the spectral reflectance of plane surfaces and the

This document only applies to measurements of the regular transmittance and the regular reflectance;

it does not apply to those of the diffuse transmittance and the diffuse reflectance.

This document is applicable to test samples, which are coated or uncoated optical components without

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 10110­8, Optics and photonics — Preparation of drawings for optical elements and systems — Part 8:

ISO/IEC Guide 98­3, Uncertainty of measurement — Part 3: Guide to the expression of uncertainty in

For the purposes of this document, the terms and definitions given in ISO 9211-1, ISO 80000-7,

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

ratio

of the transmitted radiant or luminous flux to the incident flux in the given conditions

ratio of the regularly transmitted part of the (whole) transmitted flux, to the incident flux

ratio of the diffusely transmitted part of the (whole) transmitted flux, to the incident flux

Note 2 to entry: The results of the measurements of τ and τ depend on the instruments and the measuring

ratio of the radiant or luminous flux reaching the internal exit surface of the layer to the flux that enters

ratio

of the reflected radiant or luminous flux to the incident flux under the given conditions

ratio of the regularly reflected part of the (whole) reflected flux, to the incident flux

ratio of the diffusely reflected part of the (whole) reflected flux, to the incident flux

Note 2 to entry: The results of the measurements of ρ and ρ depend on the instruments and the measuring

The storage, cleaning and preparation of a test sample shall be carried out in accordance with the

The wavelength, angle of incidence and state of polarization shall correspond to those specified by the

For the measurements specified in this document, a spectrophotometer is required. Figure 1 shows

an example of a double beam, dispersive type spectrophotometer. Figure 2 shows an example of a

single beam, interferometer type Fourier-transform spectrophotometer (FTS). Both types consist of an

optical radiation source, a spectral unit, a sample compartment, a detector unit and a control unit.

The optical radiation source, the divergence of beam, the beam diameter on the sample, the wavelength,

spectral resolution, the stepping interval, the incident angle, the detector and any required numerical

The temporal variation of the intensity of the optical radiation source shall be measured and

documented. The state of polarization (p or s) of the beam shall be selected and documented.

The state of polarization of the radiation reaching the detector can be affected by reflection on

components in the reference/sample paths. It is suggested to tilt a transmitting sample by equal

amounts in orthogonal directions to check for polarization effects. The beam diameter on the sample

shall be larger than 1 mm. On the surface of the sample the beam profile shall be smooth so that the

local peak power density does not exceed the average power density by a factor of greater than or equal

to two. The beam diameter and f–number or numerical aperture (see also 9.11) shall be documented.

Optics for blocking out higher order diffracted optical radiation shall be documented.

The spectral range and spectral resolution shall be selected in order to satisfy the specification of the

An appropriate detector for the measured spectral region shall be selected and documented. A lock­in

detection technique is frequently used and an optical radiation chopper or a chopper mirror is installed

in the beam to modulate the output signal. The detection system shall have a dynamic range greater

than 10 and a deviation from linearity less than 10 . Photometric linearity shall be calibrated by a

Numerical correction can include spectral correction, averaging, smoothing, calibration of the

A spectral correction can be made using an appropriate wavelength standard (see 9.2). Random noise

can be reduced by averaging or smoothing. Averaging can be performed by repeating measurements or

increasing sampling time. Smoothing can be made by averaging data over a finite spectral bandwidth

after measurement, although it will reduce the spectral resolution. The sampling time and smoothing

Calibration of the spectrophotometer can be performed by measuring the transmittance of a reference

sample (standard) using the method provided in 8.2.1. A reference sample for transmittance from the

ultraviolet to the near infrared region shall be a parallel plate of fused silica with a P2 grade surface as

specified in ISO 10110­8. Refractive index data for undoped float-zone Si over the spectral range from

1,2 µm to 5,5 µm, and high purity Ge from 1,7 µm to 23 µm can be used as reference standards. The

expanded uncertainty of the measurement of the transmittance of the reference sample shall be between

0,02 % and 1 %. This shall include repeatability and photometric noise, for k = 2 (95 % confidence). Other

standard reference materials, which are checked at an accredited laboratory may be used.

The optical radiation source, sample incident beam geometry (central angle of incidence, f-number or

half­angle and spot size on the sample), the wavenumber (or wavelength) range, spectral resolution,

sampling interval, detector and numerical correction shall be selected and documented.

The type of optical radiation source shall be documented. The temporal variation of the intensity

of the optical radiation source, indicated by the interferogram signal level, shall be measured and

documented. If the state of polarization (p or s) of the beam is important, then the polarization shall be

NOTE The state of polarization of the radiation reaching the detector can be affected by reflection on

The aperture size shall be selected to be consistent with the spectral resolution setting determined by

The type of beam splitter/compensator plate and its characteristics shall be documented.

The type of interferometer scanning mode (continuous scan or step scan), and interferogram scanning

range (or corresponding spectral resolution) and sampling interval (or corresponding spectral range),

shall be documented. The spectral range and spectral resolution shall be selected in order to satisfy the

An appropriate detector for the measured spectral region shall be selected and documented. The

detection system shall have a dynamic range greater than 10 and a deviation from linearity less than

10 . In contrast to a dispersive spectrophotometer, linearity cannot be calibrated by a double aperture

method, and another method such as use of attenuating filters or multiple standards shall be selected.

As part of the data acquisition, directly measured interferograms are processed through software to

Numerical correction can include spectral correction, averaging, smoothing, calibration of the

The manner and parameters of phase correction (self­ or reference­phase, and number of interferogram

data points), interferogram apodization and zero-filling, and spectral shift corrections shall be

A spectral correction can be made using an appropriate wavelength standard (see 9.3). The typical

correction is directly proportional to wavenumber. Random noise can be reduced by averaging or

smoothing. Averaging can be performed by repeating measurements or increasing sampling time,

which is determined by a combination of the mirror scanning speed, spectral resolution, and the

number of scans per measurement. Smoothing can be performed by averaging data over a finite spectral

bandwidth after measurement, although it will reduce the effective spectral resolution. The sampling

Calibration of the spectrophotometer can be performed by measuring the transmittance of a reference

sample (standard) using the method given in 8.2.1. Refractive index data for undoped float-zone Si over

the spectral range from 1,2 µm to 5,5 µm, and high purity Ge from 1,7 µm to 23 µm can be used as

reference standards. The expanded uncertainty, including repeatability, of the transmittance of this

reference sample is from 0,3 % to 0,6 % including photometric noise. For longer wavelengths, few

standards are available, other than reference samples, which have been calibrated at an accredited

One of two types of measurement of reflectance, a direct method, or a relative method, shall be chosen.

When the relative method is used, either the regular reflectance or the relative regular reflectance is

The incident angle shall be selected according to the manufacturer's instruction. Reflectance at normal

incidence cannot usually be measured and an incident angle between 5° and 15° instead of 0°, which

shall be documented, is typically used. In the case of an incident angle other than 0°, the reflectance

depends on the state of polarization of the incident optical radiation, so that in the case of an angle

Figure 3 shows three methods used for the direct measurement of reflectance. In Figure 3 a) the

reflected flux Φ without a sample is measured, and then in Figure 3 b) and c), the reflected flux Φ with

the sample is measured after changing the optical arrangement as shown. In Figure 3 d) the reflected

flux Φ with the sample is measured in (d on the left side), followed by the incident flux measurement in

(d on the right side). The regular reflectance of the sample is given by Formula (3):

in the case of the arrangements shown in Figure 3 b). The regular reflectance is given by Formula (4):

in the case of the arrangements shown in Figure 3 c), irrespective of the magnitudes of the reflectance

PROJET
NORME ISO/FDIS
FINAL
INTERNATIONALE 15368
ISO/TC 172/SC 1
Optique et photonique — Mesurage
Secrétariat: DIN
de la réflectance des surfaces planes
Début de vote:
2020-12-30 et de la transmittance des éléments à
plan parallèle
Vote clos le:
2021-02-24
Optics and photonics — Measurement of reflectance of plane surfaces
and transmittance of plane parallel elements
LES DESTINATAIRES DU PRÉSENT PROJET SONT
INVITÉS À PRÉSENTER, AVEC LEURS OBSER-
VATIONS, NOTIFICATION DES DROITS DE PRO-
PRIÉTÉ DONT ILS AURAIENT ÉVENTUELLEMENT
CONNAISSANCE ET À FOURNIR UNE DOCUMEN-
TATION EXPLICATIVE.
OUTRE LE FAIT D’ÊTRE EXAMINÉS POUR
ÉTABLIR S’ILS SONT ACCEPTABLES À DES FINS
INDUSTRIELLES, TECHNOLOGIQUES ET COM-
Numéro de référence
MERCIALES, AINSI QUE DU POINT DE VUE
ISO/FDIS 15368:2020(F)
DES UTILISATEURS, LES PROJETS DE NORMES
INTERNATIONALES DOIVENT PARFOIS ÊTRE
CONSIDÉRÉS DU POINT DE VUE DE LEUR POSSI-
BILITÉ DE DEVENIR DES NORMES POUVANT
SERVIR DE RÉFÉRENCE DANS LA RÉGLEMENTA-
TION NATIONALE. ISO 2020
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ISO/FDIS 15368:2020(F)
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© ISO 2020

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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.

Avant-propos ..............................................................................................................................................................................................................................iv

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

1 Domaine d’application ................................................................................................................................................................................... 1

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

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

4 Symboles et unités .............................................................................................................................................................................................. 2

5 Échantillon d’essai .............................................................................................................................................................................................. 3

6 Appareillage de mesure ................................................................................................................................................................................ 3

7 Conditions d’essai ................................................................................................................................................................................................ 5

7.1 Spectrophotomètre de type dispersif .................................................................................................................................. 5

7.1.1 Généralités ............................................................................................................................................................................ 5

7.1.2 Source de rayonnement optique ........................................................................................................................ 5

7.1.3 Monochromateur ............................................................................................................................................................. 6

7.1.4 Système de détection ................................................................................................................................................... 6

7.1.5 Correction numérique ................................................................................................................................................. 6

7.2 Spectrophotomètre à transformée de Fourier ............................................................................................................. 6

7.2.1 Généralités ............................................................................................................................................................................ 6

7.2.2 Source de rayonnement optique ........................................................................................................................ 7

7.2.3 Interféromètre ................................................................................................................................................................... 7

7.2.4 Système de détection ................................................................................................................................................... 7

7.2.5 Correction numérique ................................................................................................................................................. 7

8 Procédure d’essai ................................................................................................................................................................................................. 8

8.1 Mesurage du facteur de réflexion ........................................................................................................................................... 8

8.1.1 Généralités ............................................................................................................................................................................ 8

8.1.2 Mesurage direct du facteur de réflexion régulière ............................................................................. 8

8.1.3 Mesurage relatif du facteur de réflexion régulière ............................................................................. 9

8.1.4 Mesurage du facteur de réflexion relative ..............................................................................................10

8.2 Mesurage du facteur de transmission ..............................................................................................................................11

8.2.1 Facteur de transmission régulière .................................................................................................................11

8.2.2 Facteur de transmission interne de la plaque optique ................................................................11

9 Principales sources d’erreur ................................................................................................................................................................11

9.1 Généralités ...............................................................................................................................................................................................11

9.2 Incertitude sur la longueur d'onde du monochromateur, sur la reproductibilité et

sur la résolution spectrale ..........................................................................................................................................................12

9.3 Incertitude sur le nombre d'ondes de l'interféromètre, sur la reproductibilité et

sur la résolution spectrale ..........................................................................................................................................................12

9.4 Fluctuation du flux incident ......................................................................................................................................................12

9.5 Parallélisme de l’échantillon ....................................................................................................................................................13

9.6 Rayonnement optique parasite des monochromateurs ..................................................................................13

9.7 Linéarité du système de détection ......................................................................................................................................13

9.8 Inter-réflexions ....................................................................................................................................................................................13

9.9 Désalignement de l’échantillon .............................................................................................................................................14

9.10 Reproductibilité de la ligne de base du monochromateur .............................................................................14

9.11 Divergence du faisceau .................................................................................................................................................................14

10 Rapport d’essai ....................................................................................................................................................................................................14

Annexe A (informative) Spectrophotomètres ..........................................................................................................................................16

Annexe B (informative) Indice de réfraction de la silice fondue synthétique ........................................................21

Bibliographie ...........................................................................................................................................................................................................................22

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

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

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

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

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

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

Cette deuxième édition annule et remplace la première édition (ISO 15368:2001), qui a fait l’objet d’une

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

— Tout au long du document, les descriptions de l'utilisation des instruments du spectromètre à

transformée de Fourier ont été développées et ajoutées, le cas échéant, à un niveau équivalent à

— Dans l'ensemble du document, le terme “lumière” a été remplacé par “rayonnement optique” pour

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

Les mesurages du facteur de réflexion et du facteur de transmission au moyen de spectrophotomètres

représentent les méthodes les plus fondamentales de caractérisation des composants optiques. Étant

donné que les méthodes spectrophotométriques sont élémentaires et courantes, elles sont largement

utilisées et fournissent des données de mesurage sur une large gamme de longueurs d'onde.

Le présent document décrit le mesurage du facteur de réflexion et du facteur de transmission au moyen

de spectrophotomètres, qui fournit des données présentant une reproductibilité et une répétabilité

Le présent document fournit des règles pour le mesurage du facteur de réflexion spectrale de

surfaces planes et du facteur de transmission spectrale d'éléments à faces planes au moyen de

Le présent document s'applique uniquement aux mesurages du facteur de transmission et du facteur

de réflexion régulières; il ne s'applique pas aux mesurages du facteur de transmission et du facteur de

Le présent document s'applique aux échantillons qui sont des composants optiques traités ou non sans

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

ISO 9211-1:2018, Optique et photonique — Traitements optiques — Partie 1: Vocabulaire

ISO 10110-8, Optique et photonique — Indications sur les dessins pour éléments et systèmes optiques —

Guide ISO/IEC 98-3:2008, Incertitude de mesure — Partie 3: Guide pour l’expression de l’incertitude de

IEC 60050-845, Vocabulaire électrotechnique international — Chapitre 845: Éclairage

Pour les besoins du présent document, les termes et définitions donnés dans l’ISO 9211-1, l’ISO 80000-7,

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

— ISO Online browsing platform: disponible à l'adresse https:// www .iso .org/ obp

données> rapport du flux énergétique ou lumineux transmis au flux incident dans les conditions données

rapport de la partie transmise par diffusion du flux (total) transmis, au flux incident

Note 2 à l'article: Les résultats des mesures de τ et τ dépendent des instruments et des techniques de mesure

rapport entre le flux radiant ou lumineux qui atteint la face de sortie interne de l'échantillon et le flux

données> rapport du flux énergétique ou lumineux réfléchi au flux incident dans les conditions données

rapport de la partie régulièrement réfléchie du flux (total) réfléchi, au flux incident

rapport de la partie réfléchie par diffusion du flux (total) réfléchi au flux incident

Note 2 à l'article: Les résultats des mesures de ρ et ρ dépendent des instruments et des techniques de mesure

Pour les besoins du présent document, les symboles et les unités suivants s’appliquent.

NOTE Partout où les lettres grecques, ρ et τ, peuvent être source de confusion, les lettres T et R peuvent être

Le stockage, le nettoyage et la préparation d'un échantillon d’essai doivent être effectués conformément

aux instructions du fabricant relatives à l’échantillon d’essai pour une utilisation normale.

La longueur d'onde, l'angle d'incidence et l'état de polarisation doivent correspondre à ceux spécifiés

Pour procéder au mesurage spécifié dans le présent document, un spectrophotomètre est requis.

La Figure 1 présente un exemple de spectrophotomètre de type dispersif, bi-faisceau. La Figure 2

présente un exemple de spectrophotomètre à transformée de Fourier (FTS) à un seul faisceau, de

type interféromètre. Les deux types se composent d'une source de rayonnement optique, d’une unité

spectrale, d'un compartiment pour échantillon, d'une unité de détection et d'une unité de commande.

La source de rayonnement optique, la divergence du faisceau, le diamètre du faisceau sur le spécimen, la

longueur d'onde, la résolution spectrale, l'intervalle de mesure, l'angle d'incidence, le détecteur et toute

La variation temporelle de l'intensité de la source de rayonnement optique doit être mesurée et

documentée. L'état de polarisation (p ou s) du faisceau doit être sélectionné et documenté

L’état de polarisation du rayonnement atteignant le détecteur peut être affecté par la réflexion sur les

composants dans les trajets référence/échantillon. Il est suggéré d'incliner l'échantillon en transmission

d'une même valeur dans des directions orthogonales pour vérifier les effets de polarisation. Le diamètre

du faisceau sur l’échantillon doit être supérieur à 1 mm. Sur la surface de l’échantillon, le profil du

faisceau doit être régulier afin que la densité de puissance de crête locale n'excède pas la densité de

puissance moyenne d'un facteur supérieur ou égal à deux. Le diamètre et le nombre d’ouverture ou

Les optiques destinées à empêcher un rayonnement optique de diffraction d'ordre supérieur de passer

Le domaine et la résolution spectraux doivent être sélectionnés de façon à satisfaire à la spécification

Un détecteur adapté à la région spectrale mesurée doit être sélectionné et documenté. Une technique

de détection par blocage est fréquemment utilisée et un chopper optique ou un miroir chopper est

installé dans le faisceau pour moduler le signal de sortie. Le système de détection doit présenter une

gamme dynamique supérieure à 10 et un écart par rapport à la linéarité inférieur à 10 . La linéarité

photométrique doit être étalonnée par une méthode à double ouverture qui utilise des ouvertures

La correction numérique peut inclure la correction spectrale, le moyennage, le lissage, l'étalonnage de

La correction spectrale peut être réalisée en utilisant un étalon de longueur d'onde approprié (voir 9.2).

Le bruit aléatoire peut être réduit par le moyennage ou le lissage. Le moyennage peut être effectué

par un mesurage répété ou une durée d'échantillonnage accrue. Le lissage peut être effectué par le

moyennage des données sur la largeur de bande spectrale finie après le mesurage, bien qu'il réduise la

résolution spectrale. La durée d'échantillonnage et les facteurs de lissage doivent être documentés.

L'étalonnage du spectrophotomètre peut être effectué en mesurant la facteur de transmission d'un

échantillon de référence (étalon) au moyen de la méthode donnée en 8.2.1. Un échantillon de référence

pour le facteur de transmission de l’ultraviolet au proche infrarouge doit être une plaque parallèle

en silice fondue avec une surface de catégorie P2 telle que spécifiée dans l'ISO 10110-8. Les données

d'indice de réfraction du silicium non dopé pour la zone flottante sur la bande spectrale de 1,2 µm à

5,5 µm, et du germanium pure sur la bande spectrale de 1,7 µm à 23 µm peuvent être utilisées comme

étalons de référence. L'incertitude élargie de la mesure du facteur de transmission de l'échantillon de

référence doit être comprise entre 0,02 % et 1 %. Cela inclut la répétabilité et le bruit photométrique,

pour k = 2 (95 % de confiance). D'autres matériaux de référence vérifiés dans un laboratoire accrédité,

La source de rayonnement optique, la géométrie du faisceau incident de l'échantillon (angle d'incidence

central, nombre d’ouverture ou demi-angle et taille du spot sur l'échantillon), la gamme du nombre

d'ondes (ou longueur d'onde), la résolution spectrale, l'intervalle d'échantillonnage, le détecteur et la

Le type de source de rayonnement optique doit être documenté. La variation temporelle de l'intensité

de la source de rayonnement optique, indiquée par le niveau du signal de l'interférogramme, doit être

mesurée et documentée. Si l'état de polarisation (p ou s) du faisceau est important, alors la polarisation

NOTE L’état de polarisation du rayonnement atteignant le détecteur peut être affecté par la réflexion sur les

La taille de l'ouverture doit être choisie de manière à être compatible avec le réglage de la résolution

spectrale déterminé par la différence de trajet du faisceau optique dans l'interféromètre.

Le type de séparateur de faisceau/compensateur et ses caractéristiques doivent être documentés.

Le mode de balayage de l'interféromètre (balayage continu ou pas à pas), ainsi que la plage de balayage

de l'interférogramme (ou la résolution spectrale correspondante) et l'intervalle d'échantillonnage (ou

la plage spectrale correspondante), doivent être documentés. La gamme spectrale et la résolution

spectrale doivent être choisies de manière à satisfaire aux spécifications de la mesure.

Un détecteur approprié pour la région spectrale mesurée doit être sélectionné et documenté. Le

système de détection doit présenter une gamme dynamique supérieure à 10 et un écart par rapport

à la linéarité inférieur à 10 . Contrairement à un spectrophotomètre dispersif, la linéarité ne peut

pas être étalonnée par une méthode à double ouverture, et une autre méthode telle que l'utilisation de

Dans le cadre de l'acquisition des données, les interférogrammes directement mesurés sont traités par

un logiciel pour obtenir les spectres résultants. Pour plus de détails, voir également la norme ISO 19702

La correction numérique peut inclure la correction spectrale, le moyennage, le lissage, l'étalonnage de

La manière et les paramètres de la correction de phase (auto-phase ou phase de référence, et nombre de

points de données de l'interférogramme), de l'apodisation et du garnissage de zéro de l'interférogramme,

La correction spectrale peut être réalisée en utilisant un étalon de longueur d'onde approprié (voir 9.3).

La correction typique est directement proportionnelle au nombre d'ondes. Le bruit aléatoire peut être

réduit par le moyennage ou le lissage. Le moyennage peut être effectué par un mesurage répété ou une

durée d'échantillonnage accrue, qui est déterminé par une combinaison de la vitesse de balayage du

miroir, de la résolution spectrale et du nombre de balayages par mesure. Le lissage peut être effectué par

le moyennage des données sur la largeur de bande spectrale finie après le mesurage, bien qu'il réduise

la résolution spectrale. La durée d'échantillonnage et les facteurs de lissage doivent être documentés.

L'étalonnage du spectrophotomètre peut être effectué en mesurant le facteur de transmission d'un

échantillon de référence (étalon) au moyen de la méthode donnée en 8.2.1. Les données d'indice de

réfraction du silicium non dopé pour la zone flottante sur la bande spectrale de 1,2 µm à 5,5 µm, et

PROJET DE NORME INTERNATIONALE
ISO/DIS 15368
ISO/TC 172/SC 1 Secrétariat: DIN
Début de vote: Vote clos le:
2020-03-18 2020-06-10
Optique et photonique — Mesurage de la réflectance des
surfaces planes et de la transmittance des éléments à plan
parallèle

Optics and photonics — Measurement of reflectance of plane surfaces and transmittance of plane parallel

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

Introduction ..................................................................................................................................................................... 6

1  Domaine d’application ................................................................................................................................... 1

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

3  Termes et définitions ..................................................................................................................................... 2

4  Symboles et unités ........................................................................................................................................... 3

5  Echantillon d’essai ........................................................................................................................................... 3

6  Appareillage de mesure ................................................................................................................................ 3

7  Conditions d’essai ............................................................................................................................................ 5

7.1  Spectrophotomètre de type dispersif ....................................................................................................... 5

7.1.1  Généralités ......................................................................................................................................................... 5

7.1.2  Source de rayonnement optique ................................................................................................................ 5

7.1.3  Monochromateur ............................................................................................................................................. 6

7.1.4  Système de détection ...................................................................................................................................... 6

7.1.5  Correction numérique ................................................................................................................................... 6

7.2  Spectrophotomètre à transformée de Fourier ...................................................................................... 6

7.2.1  Généralités ......................................................................................................................................................... 6

7.2.2  Source de rayonnement optique ................................................................................................................ 6

7.2.3  Interféromètre .................................................................................................................................................. 7

7.2.4  Système de détection ...................................................................................................................................... 7

7.2.5  Correction numérique ................................................................................................................................... 7

8  Procédure d’essai ............................................................................................................................................ 8

8.1  Mesurage de la réflectance ........................................................................................................................... 8

8.1.1  Généralités ......................................................................................................................................................... 8

8.1.2  Mesurage direct de la réflectance régulière .......................................................................................... 8

8.1.3  Mesurage relatif de la réflectance régulière .......................................................................................... 9

8.1.4  Mesurage de la réflectance relative ....................................................................................................... 10

8.2  Mesurage de la transmittance .................................................................................................................. 10

8.2.1  Transmittance régulière ............................................................................................................................ 10

8.2.2  Transmittance interne de la plaque optique ...................................................................................... 10

9  Principales sources d’erreur .................................................................................................................... 11

9.1  Généralités ...................................................................................................................................................... 11

9.2  Incertitude sur la longueur d'onde du monochromateur, sur la reproductibilité et

sur la résolution spectrale ........................................................................................................................ 11

9.3  Incertitude sur le nombre d'ondes de l'interféromètre, sur la reproductibilité et sur

la résolution spectrale ................................................................................................................................ 12

9.4  Fluctuation du flux incident ...................................................................................................................... 12

9.5  Parallélisme de l’échantillon .................................................................................................................... 12

9.6  Rayonnement optique parasite des monochromateurs ................................................................. 13

9.7  Linéarité du système de détection ......................................................................................................... 13

9.8  Inter‐réflexions ............................................................................................................................................. 13

9.9  Désalignement de l’échantillon ............................................................................................................... 13

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

9.10  Reproductibilité de la ligne de base du monochromateur ............................................................ 14

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

9.11  Divergence du faisceau ............................................................................................................................... 14

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.

10  Rapport d’essai .............................................................................................................................................. 14

Annexe A (informative) Spectrophotomètres ................................................................................................. 16

Introduction ..................................................................................................................................................................... 6

1  Domaine d’application ................................................................................................................................... 1

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

3  Termes et définitions ..................................................................................................................................... 2

4  Symboles et unités ........................................................................................................................................... 3

5  Echantillon d’essai ........................................................................................................................................... 3

6  Appareillage de mesure ................................................................................................................................ 3

7  Conditions d’essai ............................................................................................................................................ 5

7.1  Spectrophotomètre de type dispersif ....................................................................................................... 5

7.1.1  Généralités ......................................................................................................................................................... 5

7.1.2  Source de rayonnement optique ................................................................................................................ 5

7.1.3  Monochromateur ............................................................................................................................................. 6

7.1.4  Système de détection ...................................................................................................................................... 6

7.1.5  Correction numérique ................................................................................................................................... 6

7.2  Spectrophotomètre à transformée de Fourier ...................................................................................... 6

7.2.1  Généralités ......................................................................................................................................................... 6

7.2.2  Source de rayonnement optique ................................................................................................................ 6

7.2.3  Interféromètre .................................................................................................................................................. 7

7.2.4  Système de détection ...................................................................................................................................... 7

7.2.5  Correction numérique ................................................................................................................................... 7

8  Procédure d’essai ............................................................................................................................................ 8

8.1  Mesurage de la réflectance ........................................................................................................................... 8

8.1.1  Généralités ......................................................................................................................................................... 8

8.1.2  Mesurage direct de la réflectance régulière .......................................................................................... 8

8.1.3  Mesurage relatif de la réflectance régulière .......................................................................................... 9

8.1.4  Mesurage de la réflectance relative ....................................................................................................... 10

8.2  Mesurage de la transmittance .................................................................................................................. 10

8.2.1  Transmittance régulière ............................................................................................................................ 10

8.2.2  Transmittance interne de la plaque optique ...................................................................................... 10

9  Principales sources d’erreur .................................................................................................................... 11

9.1  Généralités ...................................................................................................................................................... 11

9.2  Incertitude sur la longueur d'onde du monochromateur, sur la reproductibilité et

sur la résolution spectrale ........................................................................................................................ 11

9.3  Incertitude sur le nombre d'ondes de l'interféromètre, sur la reproductibilité et sur

la résolution spectrale ................................................................................................................................ 12

9.4  Fluctuation du flux incident ...................................................................................................................... 12

9.5  Parallélisme de l’échantillon .................................................................................................................... 12

9.6  Rayonnement optique parasite des monochromateurs ................................................................. 13

9.7  Linéarité du système de détection ......................................................................................................... 13

9.8  Inter‐réflexions ............................................................................................................................................. 13

9.9  Désalignement de l’échantillon ............................................................................................................... 13

9.10  Reproductibilité de la ligne de base du monochromateur ............................................................ 14

9.11  Divergence du faisceau ............................................................................................................................... 14

10  Rapport d’essai .............................................................................................................................................. 14

Annexe A (informative) Spectrophotomètres ................................................................................................. 16

Annexe B (informative) Indice de réfraction de la silice fondue synthétique .................................... 21

Bibliographie ............................................................................................................................................................... 22

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

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

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

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

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

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

Cette deuxième édition annule et remplace la première édition (ISO 15368:2001), qui a fait l’objet d’une

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

— Tout au long du document, les descriptions de l'utilisation des instruments du spectromètre à

transformée de Fourier ont été développées et ajoutées, le cas échéant, à un niveau équivalent à celui

— Dans l'ensemble du document, le terme "lumière" a été remplacé par "rayonnement optique" pour

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

Les mesurages de la réflectance et de la transmittance au moyen de spectrophotomètres représentent les

méthodes les plus fondamentales de caractérisation des composants optiques. Étant donné que les

méthodes spectrophotométriques sont élémentaires et courantes, elles sont largement utilisées et

Le présent document décrit le mesurage de la réflectance et de la transmittance au moyen de

spectrophotomètres, qui fournit des données présentant une reproductibilité et une répétabilité élevées.

Le présent document fournit des règles pour le mesurage de la réflectance spectrale de surfaces planes

et de la transmittance spectrale d'éléments à plan parallèle au moyen de spectrophotomètres.

La transmittance τ et la réflectance ρ des composants optiques sont généralement divisées en deux parties de

NOTE Partout où les lettres grecques sont confondables, le T et le R peuvent être utilisés.

Le présent document s'applique uniquement aux mesurages de la transmittance et de la réflectance

régulières; il ne s'applique pas aux mesurages de la transmittance et de la réflectance diffuses.

Le présent document s'applique aux échantillons qui sont des composants optiques revêtus ou non

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

ISO 9211-1:2018, Optique et photonique — Traitements optiques — Partie 1: Vocabulaire

IEC 60050-845:1987, Vocabulaire électrotechnique international — Chapitre 845 : Éclairage

ISO 10110-8, Optique et photonique — Indications sur les dessins pour éléments et systèmes optiques —

ISO/IEC Guide 98-3:2008, Incertitude de mesure — Partie 3 : Guide pour l'expression de l'incertitude de

Pour les besoins du présent document, les termes et définitions donnés dans l’ISO 80000-7, l’ISO 9211-1,

l’IEC 60050-845 et le Guide ISO/IEC 98-3:2008 (JCGM 100:2008) et les suivants s'appliquent.

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

géométrique données> rapport du flux énergétique ou lumineux transmis au flux incident dans les

rapport du flux énergétique atteignant la face interne de sortie de la couche au flux qui entre dans celle-

géométrique données> rapport du flux énergétique ou lumineux réfléchi au flux incident dans les

Pour les besoins du présent document, les symboles et les unités suvants s’appliquent.

Le stockage, le nettoyage et la préparation d'un échantillon doivent être effectués conformément aux

instructions du fabricant relatives à l’échantillon pour une utilisation normale.

La longueur d'onde, l'angle d'incidence et l'état de polarisation doivent correspondre à ceux spécifiés par

Pour procéder au mesurage spécifié dans le présent document, un spectrophotomètre est requis. La

Figure 1 présente un exemple de spectrophotomètre de type dispersif, bifaisceau. La Figure 2 présente

un exemple de spectrophotomètre à transformée de Fourier (FTS) à un seul faisceau, de type

interféromètre. Les deux types se composent d'une source de rayonnement optique, d’une unité

spectrale, d'un compartiment pour échantillon, d'une unité de détection et d'une unité de commande.

La source de rayonnement optique, la divergence du faisceau, le diamètre du faisceau sur le spécimen, la

longueur d'onde, la résolution spectrale, l'intervalle de mesure, l'angle d'incidence, le détecteur et la

La variation temporelle de l'intensité de la source de rayonnement optique doit être mesurée et

documentée. L'état de polarisation (p ou s) du faisceau doit être sélectionné et documenté

NOTE L’état de polarisation du rayonnement atteignant le détecteur peut être affecté par la réflexion sur les

composants dans les trajets référence/échantillon. Il est suggéré d'incliner un échantillon en transmission par

quantités égales dans des directions orthogonales pour vérifier les effets de polarisation. Le diamètre du faisceau

sur l’échantillon doit être supérieur à 1 mm. Sur la surface de l’échantillon, le profil du faisceau doit être régulier

afin que la densité de puissance de crête locale n'excède pas la densité de puissance moyenne d'un facteur supérieur

ou égal à deux. Le diamètre et le nombre d’ouverture ou ouverture numérique (voir aussi 9.11) doivent être

Les optiques destinées à empêcher un rayonnement optique de diffraction d'ordre supérieur de passer

Le domaine et la résolution spectraux doivent être sélectionnés de façon à satisfaire à la spécification du

Un détecteur approprié pour la région spectrale mesurée doit être sélectionné et documenté. Une

technique de détection par blocage est fréquemment utilisée et un hacheur de rayonnement optique ou

un miroir hacheur est installé dans le faisceau pour moduler le signal de sortie. Le système de détection

doit présenter une gamme dynamique supérieure à 10 et un écart par rapport à la linéarité inférieur à

10 . La linéarité photométrique doit être étalonnée par une méthode à double ouverture qui utilise des

La correction numérique peut inclure la correction spectrale, le moyennage, le lissage, l'étalonnage de la

La correction spectrale peut être réalisée en utilisant à un étalon de longueur d'onde approprié (voir 9.2).