文档介绍：浙江大学
硕士学位论文
迈克尔逊干涉仪法测量薄膜反射率的研究
姓名:于晓阳
申请学位级别:硕士
专业:光学工程
指导教师:李海峰
20060501
摘要了实验结果并对该结果进行了分析,给出了测量误差,并对今后工作提出了~些改光学薄膜早已成为各种光学系统及精密仪器中不可或缺的组成部分。光波入射到光学薄膜时,光的强度,相位,偏振等一系列光学特性都会发生相应的变化,而反射率即是反映这些变化的重要参数。国内外的学者们通过各种方法来进行反射率的精确测量,有分光光度计法的近似计算法,单次、多次反射法,谐振腔法等方法。本文中采用了迈克尔逊干涉仪来测量薄膜反射率。迈克尔逊干涉仪是典型的双光束干涉系统,主要用来观察干涉现象,测量微小长度和光源波长等。但是,自由空间型干涉仪体积较大,光路安装和调整较为困难,并且又受外界环境影响较大,如温度,振动的影响等。随着光纤和光纤传感技术的发展,把光纤应用到干涉仪中使得传统的光学干涉仪有了更大的发展空间。光纤型干涉仪比自由空间型干涉仪的抗外界干扰性能强,并且安装方便,体积小,有利于控制,灵敏度高。利用迈克尔逊光纤干涉仪测量薄膜反射率,采用了两束相干光束分离的原理,因此可以很方便的对两路光束分别进行控制。通过在参考臂上引入光学延迟线和相位调制器,可实现群速度和相速度的分离控制的目的,使得两路光束的群速度和相速度相匹配:并且通过光学延迟线可以实现两光束之间的不同光程差,从而获得两束光的干涉信号;采用低相干光源和外差探测的方法,提高了干涉仪系统的灵敏度和信号采集的准确性;利用短时傅立叶变换和希尔伯特变换对得到的干涉信号进行处理,通过对光谱信息的比较分析,得到薄膜反射率曲线。本文正文部分共分为五章。第一章回顾了反射率测量的一些方法;第二章介绍了迈克尔逊干涉仪的系统组成及相关的系统参数;第三章介绍利用迈克尔逊干涉仅测量薄膜反射率的原理,给出了具体的计算公式和数据处理方法,并且又介绍了用来测量反射率的实验装置的组成及其特点,系统参数等:第四章和第五章分别给出进意见。关键词:薄膜反射率,迈克尔逊干涉仪,光纤干涉仪
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第一章绪论§迈克尔逊干涉仪的发展历史迈克尔逊干涉仪是以美国著名的实验物理学家——迈克尔逊一种用以测定微小长度、折射率和光波波长的干涉仪——迈克尔逊干涉仪,该仪器迈克尔逊干涉仪的基本组成如图所示,、为两个镀银或镀铝的平面反射镜,其中固定在仪器基座上,可借助于精密丝杆螺母沿导轨前后移动,、为两块相同的平行平板,由同一块平行平板玻璃切制而得,因而有相同的厚度和折射率、的分光面涂以半透半反膜,不镀膜,作为补偿板使用,和与和都成。角。扩展光源系囊坏惴⒊龅墓庠贕姆止饷嫔有一部分反射,转向镜,再由反射,穿过后进入观察系统。入射光的另一部分转过和后再由反射,回穿过后由反射也进入观察系统,如图中’光线,它们都由⒊龅囊恢Ч夥纸獬隼矗允窍喔晒猓牍鄄系统后形成干涉。拿掷疵摹B蹩硕分饕4邮鹿庋Ш凸馄籽Х矫娴研究,他设计了很多的精密仪器,并且毕其一生来从事光速的精密测量。他发明了图蹩硕犯缮嬉浙江大学硕士学位论文
气、环境、温度、声波及振动的影响,并且调整光路也很困难,限制了其在工业上在研究光谱线方面起着重要的作用。,,这是一个最重大的否定性实验,它动摇了经典物理学的基础。由于创制了精密的光学仪器和利用这些仪器所完成的光谱学和基本度量学研究,迈克尔逊于年获诺贝尔物理学奖金。迈克尔逊干涉仪是最初被用来研究“以太”漂移而制成的一种精密干涉仪。它将两相干光束完全分开,光束之间的光程差可以根据要求作各种改变,测量结果可以精确到与波长相比拟。由于迈克尔逊干涉仪采用的是双光束干涉原理,因此应用很广。迈克尔逊干涉仪常被用来演示和观察干涉现象,测定单色光波长、微小位移量和进行多光束实验等,或是被用来研究光谱线的精细结构,这些都大大推动了原子物理与计量科学的发展。迈克尔逊干涉仪的原理还被发展和改进为其他许多形式的干涉仪器,如泰曼一格林干涉仪,傅立叶变换光谱仪等。但是传统的自由空间干涉仪其体积大,对外界环境条件要求严格,容易受到空的应用。随着半导体激光和低损耗光纤的出现和发展,使得光纤测量技术得到了迅速的发展,光纤被加入到很多传统的光学仪器中来,光纤干涉仪就是其中的一种。另外,光纤这一传光和传感的煤质对环境参数的影响具有较高的灵敏度,因此光纤干涉仪可以作为一种传感器来进行多种物理量的测量。光纤干涉仪与自由空间干涉仪相比较有其自己突出的特点,光纤干涉仪减少了自由空间干涉仪的长臂安装和调整方面的困难,并且光纤干涉仪体积小,结构更加紧凑,可实现模块化,光纤干涉仪的检测灵敏度高,有较大的动态