椭偏法测量光学材料色散的技术研究

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1、．＇级ｊ无？密分类号０４８４＿系知料ｆ＇ＯＧＸＩＡＮＴＥＣＨＮＯＬＩＣＡＬＵＮＩＶＥＲＳＩＴＹ硕士学位论文题目：椭偏法测量光学材料色散的技术研究作者：武月月指导教师：弥谦教授％？申请学位学科：光学工程２０１８年５月１８日密级无分类号O484硕士学位论文题目：椭偏法测量光学材料色散的技术研究作者：武月月指导教师：弥谦教授申请学位学科：光学工程2018年5月18日椭偏法测量光学材料色散的技术研究学科：光学工程研究生签字：指导教师签字：摘要椭圆偏振技术广泛应用于材料分析、光学制造等研究领域。为了实现生产线上光学材料折射率的快

2、速检测，本课题采用椭偏法进行了前期的研究。课题研究了材料在可见光波段的色散。采用椭偏法中入射光与反射光之间偏振状态测量光学材料折射率，选取实验仪器和搭建实验平台，测量样品在波长486.1nm、589.3nm和656.3nm的折射率，从而对材料色散进行分析。主要研究结论如下：（1）对不同方法测量折射率的优缺点进行对比，分析椭偏法研究光学材料特性在样品加工上存在优势，只需将样品表面加工成一个平面。分析椭偏法的测角方式，选取椭偏法中消光式的测角方式测量材料折射率。（2）基于椭偏理论，建立了光学材料的色散模型，并对测量折射率的影响因素进行了仿真分析，分析波长、入射角、偏振片的光轴方向与线偏振光

3、振动方向的夹角对测量结果精度的影响。得出入射角为60，起偏角为45时，检偏角的测角精度高。（3）采用He-Ne激光对仿真分析结果进行实验验证，分析得到实验结果与仿真分析结果一致。光栅单色仪对光源进行分光，测量样品在三种波长情况下的折射率。采用传统的V棱镜法测量样品折射率值，作为椭偏法实验测量结果误差分析的参考值，分析得到−4不同的误差来源对折射率测量结果总体影响为1×10，使实验测量结果满足设计要求。（4）根据测量原理，设计了在阵列探测器前加窄带滤光片和两个偏振方向相互垂直的检偏器，可以消除光源波动引起的折射率测量误差和提高检偏角的测角精度。关键词：色散测量；椭偏法；折射率；仿真分

4、析；光学材料MeasurementofOpticalMaterialDispersionbyEllipsometryDiscipline:OpticalEngineeringStudentSignature:SupervisorSignature:AbstractEllipticalpolarizationtechnologyiswidelyusedinmaterialsanalysis,opticalmanufacturingandotherresearchfields.Inordertodetecttherefractiveindexofopticalmaterialsonthep

5、roductionlinequickly,Inthispaper,ellipsometryisusedtocarryoutthepreviousresearch.Thesubjectistostudythedispersionofmaterialsinthevisiblelightband.Therefractiveindexofopticalmaterialsismeasuredbythepolarizationstatebetweenincidentandreflectedlightinellipsometry,choosetheexperimentalinstrumentandb

6、uildtheexperimentalplatform,therefractiveindexofthematerialatthewavelengthof486.1nm、589.3nmand656.3nmwasmeasured,andthedispersionofthematerialwasanalyzed.Themainfindingsareasfollows:(1)Bycomparingthemeritsanddemeritsofdifferentmethodsinmeasuringrefractiveindex,itisconcludedthattheellipsometrymet

7、hodhasadvantagesinsampleprocessingforstudyingthepropertiesofopticalmaterials,anditisonlynecessarytoprocessthesurfaceofthesampleintoaplane.Theangulationmethodofellipsometryisanalyzed,andtheextinctionmethodischosentomeasurethe