光纤端面多层膜反射率的干涉测量方法研究

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1、Vol.14No.4Apr.2003第14卷第4期2003年4月咒蹬吕•»»JournalofOptoelectronics•Laser光纤端面多层膜反射率的干涉测量方法研究魏仁选，姜德生(武汉理工大学光纤传感技术研究中心，光纤传感技术国家重点工业性实验基地，湖北武汉430070)摘要：为了解决光纤竭面透明反射膜反射率的精确测港问题•利用镀有反射膜的待测光纤端面，构成法布里■珀罗(F・P)干涉仪•根据其透射光谱的自由谱宽和干涉峰的半宽值，计算出膜系反射率，避免了光源波动对测値结果的形响.在用反射率为92.0

2、〜98.6%的膜系所进行的实验中，测巔误差小于0.09%・分析了误差来源.关■词：透明薄膜；反射率；法布里■珀罗(F・P)干涉仪；光纤中图分类号:TN247文itt标识码：A文章壊号；1005-0086(2003)04-0399-03StudyonInterferometryforReflectivityofMulti-I町erDielectric-FilmsGrownontheEndofFibersWEIRenxuan♦JIANGDe-sheng(StateKeyIndustrialExperimentBa

3、seofFiberOpticSensingTechnology»FiberSensingTechnologyResearchCenter•WuhanUniversityofTechnologytWuhan430070.China)Abstract：Tomeasureaccuratelythereflectivityofdielectric-filmsdepositedontheendoffibers>Fabry・Perot(F・P)interferometerswerebuiltoutoffiberendsw

4、iththetransparentfilms,thefilms'reflectivitywaseducedfromthefreespectralrangeandfullwidthathalfmaximumoftransmissionspectrum・Thusthemeasurementerrorarisesfromlightsourcepowerfluctuationwaseliminated・Themeasurementer・rorislessthan0.09%whenthefilms'reflectivi

5、tylaybetween92.0%and9&6%intheexperiment.Sourceofthemeasurementerrorwasalsoanalyzed・Keywords:transparentfilms；reflectivity；Fabry-Perot(F・P)interferometer；opticalfiber1引言光纤传感、通讯器件经常要求光纤端面镀反射膜，如何准确获得其反射率是一个急待解决的问题。测量薄膜反射率的主要方法按其测量原理大致可分为光强法、差动法和谐振腔法3大类但这些方法都不能

6、直接测量镀在光纤端面上的薄膜的反射率。目前测量光纤端面薄膜反射率的方法是通过测量同炉制作于玻璃上的薄膜的反射率来间接获得光纤端面上薄膜的反射率。这种方法，一方面增加实验成本,另一方面不能准确反映光纤端面上薄膜的真实反射率。本文利用待测薄膜构成法布里-珀罗（F-P）腔，通过干涉光谱的波长信号直接测量光纤端面多层透明介质膜系的反射率，可以获得光纤端面的真实反射率，且消除了光源波动、传输损耗和串扰光信号等的影响，使系统抗干扰性强、更易于制造和使用，且计算简单。由于F-P干涉光谱具有很高的精细度〔"],并具有较高的

7、测量精度，其方法对光纤端面多层透明介质膜系的反射、透射、吸收等光学特性的研究具有实际意义。2测■原理镀有反射膜且相互平行的两个平面，可以构成F-P干涉仪。平行光线入射后将在它的两个表面之间反复反射,从输出端透射出来的是一系列强度递减得很慢的光束。它们相干迭加后形成的等倾干涉条纹是同心圆。F-P腔透射光束中，相邻光束之间的光程差为收■日期，2002-10-09修订日期：2002-11-20•400•豔饗混農叢2003年第14卷△=2ndcosi由此引起的位相差为边对人求导有（!△'=—4k«Jcos：cIA/A

8、24kTndcosi其中，・为两反射面间反射光与平面法线的夹角，也可视为入射光与反射面法线的夹角M为FP腔长“把d入写成5入，表示它是第&级纵模的谱线宽度，由（3）式和（6）式得程=人21一R4兀ndcosd—2nndcosi为腔内介质（这里为空气）的折射率以为光波长。由（4）和（7）得（略去波长下标小人21一R2nndcosi(8)其干涉峰透射光强为T=[,4Rsin2（&7iJ十（1-RV其中，