文档介绍：浙江大学
硕士学位论文
多通道薄膜滤光片的设计、制备与测试
姓名:金波
申请学位级别:硕士
专业:光学工程
指导教师:章岳光
20050124
浙江大学硕十学位论文
摘要
随着光学薄膜滤光片朝着小尺寸而且高度集成化的方向发展,光学薄膜滤光片的设
计和制备都面临了新的挑战。光子晶体的研究则是光学领域发展的新方向,利用一维光
子晶体中的“超棱镜”效应,可以制作更小、更稳定、更集成化的新型光学器件。本课
题主要研究小面元掩膜滤光片的制备与检测以及“超棱镜”效应的薄膜周期结构的设计、
制备与检测,并对其进行了理论分析及实验研究。
论文首先介绍了光学薄膜技术与薄膜检测技术的发展和现状。
第二章主要研究了光学薄膜的制备工艺,寻求合适的工艺参数。对光学薄膜膜厚监
控误差进行了模拟分析,提出了高精度膜厚光学监控的方法,并着重分析了镀制一维周
期中高反膜结构所需的精确膜厚监控途径,实际制备的高反膜禁带附近的次峰与理论设
计相吻合,这在通常的高反膜制备中是常常被忽略的。实验证明这种监控方法能有效地
提高镀膜精度。
第三章对扫描辐射计的小面元四通道可见光集成滤光片进行研究。
通过采用光学掩膜的方法成功制备了符合设计尺寸要求的可见光滤光片,并利用光纤光
谱仪测试了滤光片的光谱特性。
第四章中运用薄膜特征矩阵方法对一维周期中的反射膜结构以及基于法一泊腔薄
膜结构的超棱镜效应进行了理论分析和数值模拟,搭建了用于探测超棱镜效应引起的微
小光斑位移微米级的测试系统。设计了个周期的周期性膜堆,在给定条件下测
试到。左右的色散位移利用腔结构设计的薄膜结构则产生高达左右
的色散位移,与理论设计一致。研究超棱镜结构在加入金属反射层后,可以使得出射光
强得到显著增加而群延时有下降,最终导致出射光的色散位移减小,通过改进设计使光
束在膜堆中经多次反射从而使出射光束获得更大的空间分离。
最后对论文的工作进行了总结,并对今后的工作提出了建议。
关键词光学薄膜,光子晶体,超棱镜效应,多通道滤光片,腔,掩膜技术
浙江大学硕士学位论文
浙江大学硕士学位论文
第一章绪论
,光学薄膜的发展及现状
自从年在德国用浓硫酸或硝酸侵蚀玻璃,偶然获得第一块减反射膜
以来,真空镀膜已经有了两百多年历史的发展历程。年油扩散泵一机械泵抽气系统
出现之后,真空蒸发和溅射这两种真空物理镀膜工艺得以大规模地应用,也使之成为迄
今在工业领域制备光学薄膜的两种最主要的工艺。世纪的后年,这是薄膜技术获
得腾飞的年。真空获得、真空测量取得的进展是薄膜技术迅速实现产业化的决定性
的因素。光学薄膜主要在镀膜工艺和计算机辅助设计两个方面发展迅速。离子辅助的应
用提高了吸附原子的迁移性,避免形成柱状微结构,从而不同程度地改善了光学薄膜的
性能,也依旧是当今光学薄膜制造工艺的研究和发展方向。世纪年代各种真空镀
膜技术的应用全面实现产业化,薄膜技术的发展进入黄金时期。无论在设计、监控还是
应用领域都有了全面的提高。
目前,光学薄膜技术从理论、计算、设计、测量和工艺已形成完整的体系。光学薄
膜从功能上可分高反膜、增透膜、截止滤波片、带通滤波片、分光膜等从应用波段
可分为射线薄膜、紫外薄膜、可见光薄膜、红外薄膜等从薄膜性质可分为均匀
介质膜和非均匀截止膜从材料可分为有机膜和无机膜
光学薄膜被广泛的应用于日常生活、工业、农业、建筑、交通运输、医学、天文学、
军事以及宇航等领域。在日常生活中,眼镜片用真空法镀着色膜或多层增透膜电光
源照明系统中,光学薄膜对提高光效,节省能源的作用也日渐崭露头角【而现今红
红火火的多媒体数码产品,薄膜的作用更不容忽视,单就背投产品中光学薄膜的数量就
有好多种冷光片、紫外红外滤光片、折叠反射镜、二向色镜、偏振分束镜、
减反射膜等。随着国际互联网和各种信息业的迅速发展,尤其是视频和语音等多媒
体业务的发展,光学薄膜器件在光通信网络中应用越来越广泛,设计和工艺要求也越来
越高。系统的介质薄膜干涉滤光片,中的增益平滑滤光片,以及薄膜色散补偿
器使得目前光学薄膜正在跳出传统的范畴,开阔了光学薄膜技术发展的前景〔〕。在农
业上,美国研究了促进植物生长的热反射型农用特殊隔热薄膜。冬天,特制的隔热膜暖
房节约能源消耗,使植物生长良好厂。在建筑上,阳光控制薄膜使得红外区的反
射率达到左右,因而隔绝了室外的热辐射,室外看不清室内,而室内却可以看清室
§光学薄膜测量技术的发展与现状通常是加上一个特殊的昂贵的附件,即使如此,其精度仍偏低,约为~ァ8I癙阵列器件和计算机技术的引入,光谱分析系统中的核心设备——光谱仪与外。为了消除窗玻璃上的结冰和起雾对视力的影响,