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《弱吸收多层薄膜消光系数的反演_顾培夫》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。
1、第54卷第8期2005年8月物理学报Vol.54,No.8,August,20051000-3290200554(08)3722-04ACTAPHYSICASINICAc2005Chin.Phys.Soc.＊弱吸收多层薄膜消光系数的反演顾培夫陈海星郑臻荣刘旭(浙江大学现代光学仪器国家重点实验室,杭州310027)(2004年8月30日收到;2005年1月20日收到修改稿)从窄带干涉滤光片的峰值透射率测量可以直接反演出弱吸收薄膜的消光系数,从而得到一种能简易而又精确地评价多层薄膜微弱吸收的新方法.推导了弱吸收窄带干涉滤光片的吸收表达式,阐述了确定弱吸收薄膜消光系数的
2、基本原理.以离子束溅射的Ta2O5SiO2波分复用滤光片为例,分析了这种评价方法的基本精度.关键词:光学测试,离子束溅射,光学薄膜干涉滤光片,消光系数PACC:4280X,4285F,4225B,4210K以方便地反演出滤光片高、低折射率膜的消光系数,1.引言从而为方便而又精确地评价弱吸收多层膜的消光系数提供了一种新的方法.本文基于势透射率概念推确定薄膜光学常数的一个特别有用的方法就是导了弱吸收窄带滤光片的吸收表达式,阐述了确定[1]包络线法,它是由多个反射的极值构成的包络线弱吸收薄膜消光系数的基本原理,由于窄带滤光片来反演单层膜的光学常数.但是这种方法即使对高间
3、隔层膜的消光系数与滤光片峰值透射率之间具有折射率薄膜,反演的折射率和消光系数精度都不够极其灵敏的依赖关系,因此由峰值透射率的测量不高,当反射率绝对误差为0.2%时才能保证求得难反演出膜层的消光系数.最后,以离子束溅射的-210的折射率相对精度,而消光系数通常只能求到单腔Ta2O5SiO2波分复用滤光片为例,分析了这种-410数量级,更小的消光系数巳显得无能为力.更方法反演消光系数的基本精度,表明其精度高于其有甚者,这种方法必须专门做测试样品,且保证膜层他现有技术,当透射率测量精度为0.5%时,消光系足够厚,如5—9个λ4,这时反演的光学常数实际-6数反演的绝对精度
4、可高达1×10.这种方法对用上与单个λ4厚度是有差异的.因此对于弱吸收单于光通信和高能激光等微弱吸收的多层膜分析是颇层膜消光系数的反演,包络线虽广泛使用,但绝非好有应用价值的.方法,或者说它更适用于反演折射率,而不适宜反演较小的消光系数.2.弱吸收滤光片的吸收表达式光热偏转法是测量薄膜微弱吸收的一种非常灵[2]敏的方法,根据我们的实验,在信噪比为1的情欲从法布里-珀罗滤光片的峰值透射率反演出-6况下,吸收率的测量灵敏度可达到2.7×10,但是薄膜的消光系数,首先必须推导出滤光片的吸收率其定标测量的原理性误差对不同的薄膜可高达与薄膜消光系数之间的关系.用势透射率概念
5、推导30%—60%.弱吸收法布里-珀罗滤光片的吸收表达式是行之有椭圆偏振法是另一种能够测量弱吸收膜消光系效的.势透射率ψ定义为透过滤光片的净光能量T[3]数的方法,其光学常数的测试灵敏度非常高,但是与进入滤光片的总光能量1-R之比,即薄膜的表面层和折射率非均匀性导致其光学常数的TTψ==,测试精度和重复性甚至低于光度测量的包络线法.1-RT+A(1)通过对窄带干涉滤光片的峰值透射率测量,可T+R+A=1,＊国家自然科学基金(批准号:60478038)资助的课题.8期顾培夫等:弱吸收多层薄膜消光系数的反演3723式中T,R和A分别表示滤光片的透射率、反射率和采用IO
6、NTECH公司口径为16cm的射频离子源使[4]吸收率.法布里-珀罗滤光片的透射率可写成放电室的Ar气有效地电离,电离产生的离子由屏栅T0正电位聚焦、加速栅的负电场加速后,经中和器电子T=2,(2)1+Fsinθ中和后轰击靶材Ta或SiO2,溅射出来的靶材分子或式中,原子经另一个口径为12cm的辅助离子源的Ar和2T++0=ψ1ψ2(1-R1)(1-R2)(1-R1R2),O2轰击并由O2氧化后,在基板上生成Ta2O5和2F=4R1R2(1-R1R2),SiO2膜.1为了分别求出Ta2O5和SiO2膜的消光系数,实θ=(φ1+φ2-2δ),2验采用两组膜系.其中,
7、ψ1,ψ2,R1,R2,φ1,φ2分别是两个反射膜的势滤光片1:透射率、反射率和反射相移,δ=2πndλ为间隔层的98G
8、(HL)2H(LH)L1.4H1.278L
9、A.相位厚度.如果简单地考虑法布里-珀罗滤光片的结滤光片2:构对称性,则ψ1=ψ2=ψmax,R1=R2=Rmax,故由(2)87G
10、(HL)H2LH(LH)L1.28H1.288L
11、A.式得这里,基板G的折射率nG=1.5;高折射率膜H和低2ψmaxT=2.折射率膜L在λ0=1550nm的折射率分别为nH=1+Fsinθ[5]2.05,nL=1.467;A表示空气.为了得到高的峰值当θ=-kπ,m=
12、k+(φ1
