薄膜（超)高反射率的测量方法研究

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1、word专业整理电子科技大学光电信息学院课程设计论文课程名称物理光学题目名称薄膜（超）高反射率的测量方法研究学号201205909000920120590900062012059090004姓名胡晨瑞冯超陈祥民指导老师肖峻起止时间2014-11-26-----2015-1-52015年1月3日学习资料整理分享word专业整理x12．薄膜（超）高反射率的测量方法研究摘要：分析薄膜反射率的条件，查阅相关文献，根据其条件提出了基于光腔衰荡的反射率测量技术，并对其进行了精度分析和误差分析，提出了提高精度的办法。其技术结构简单，易调节，可以测量任意角度的反射率，测量结果精确，

2、可满足高反镜片的各种测量要求。关键词：薄膜高反射率光腔衰荡测量方法引言：现有的反射率检测方法，如光透射法、多次反射法等，已无法满足高反射率的测量要求。光腔衰荡光谱技术（CavityRingdownSpectroscopy,CRDS）是一种高灵敏吸收光谱探测技术。较传统的光谱测量方法，如腔内吸收探测法、长程吸收探测法、激光诱导荧光方法（LIF）、共振增强多光子电力方法（REMPI）等，CRDS具有灵敏度高、不受激光能量起伏影响、装置结构简单、易调节等优点。自1988年O’Keefe与Decon成功运用光腔衰荡方法探测氧分子的吸收以来，CRDS技术获得了迅速的发展和应用

3、。光学谐振腔内光能的损耗包括衍射、散射、吸收和透射等。在一定的实验条件下，可以只考虑腔镜的透射损耗，在此基础上则可以将光腔衰荡光谱技术用于高反射率腔镜反射率的测量。从CRDS技术的发展历史看，腔衰荡技术最初即是用于镜片反射率的测量。采用光腔衰荡的反射率测量从理论上可以实现对任意高反射率的测量，采用折迭型光腔还可以实现对任意角度反射率的测量，较传统测量方法有着无可比拟的优势。薄膜反射率的相关条件1、薄膜的反射率设在一平面玻璃基片上镀上一层折射率为n的均匀薄膜,膜厚为h,如图所示,薄膜两边的媒质折射率分别为n0和ng.当光束入射到薄膜上表面时,会得学习资料整理分享wor

4、d专业整理到一系列互相平行的反射光束1′,2′,3′⋯,和透射光束1′,2′,3′⋯,应用多光束干涉原理可以得到反射光的合成振幅,从而可以得到反射光强度:式中r1,r2为入射光束在薄膜上下表面的反射率,D为反射光束中相邻光之间的相位差,I0为入射光强度,其中i为折射角.在正入射的条件下,有:将上式代入反射光强度公式中,可以得到薄膜光强的反射率:在没有镀膜时,光强的反射率为：1、薄膜光强反射率与nh/λ的关系在正入射条件下,取n0=1,ng=1.5薄膜光强反射率与nh/λ的关系曲线如图所示,图中纵坐标为薄膜光强反射率,横坐标为nh/λ由图可以看出:学习资料整理分享wo

5、rd专业整理1)在没有镀膜时,入射光强的反射率为一定值,在图中为一平行于横轴的直线.在镀膜时,薄膜光强反射率随nh/λ呈周期性的变化,其值大于或小于R0,说明光学薄膜可以增强或者减弱反射光(透射光).当n0ng时,其反射率大于R0,反射光强度加强,光学薄膜为增反膜;当n0

6、kK,对增反膜有n0ng,则图1中光束1,2,3⋯在正入射条件下的相干条件为:始终满足相干光干涉相消条件,因而薄膜不起作用.对于增透膜也是如此,因而在这些点上R与R0相等.3)上图中只有当nh/λ=0.25k,(k=1,3,5,7⋯)时,增透膜R才能达到最大值,增反膜R达到最小值,也就是全透或者全反条件.同2)中所述,光束1,2,3⋯(1′,2′,3′⋯)满足的相干条件为:为相干光干涉加强条件.1、薄膜反射率与入射光波长之间的关系学习资料整理分享word专业整理我们分别选取n=2,h=100nm(增反膜),n=1.2,h=100nm(增透膜)给出了薄膜反射率与

7、入射光波长之间的关系曲线,如上图所示.在薄膜厚度一定的条件下,R随K而变化,只有满足相干光加强条件,R才能达到最大值.当薄膜相对于上下相邻介质的折射率确定,对可见光范围内入射波来说,只要不满足在正入射条件下的相干光条件,光学薄膜反射率比不镀膜时(透射率)有所提高.要满足一定的工程要求,需要镀多层膜来是实现更高的反射率(透射率).基于光腔衰荡的反射率测量技术1、技术原理测量系统由光源、衰荡光腔、数据采集和处理三个部分构成，如下图所示。腔镜M1、M2构成一个光学谐振腔，M1、M2反射率一般要求在99％以上，当一束脉冲激光（脉宽2～20ns）沿着光轴入射到腔镜M1上时