法布里—珀罗干涉腔的薄膜技术研究

发布时间：2017-03-21 01:03

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【摘要】：法布里—珀罗干涉腔已在高分辨率光谱仪、激光谐振腔、高光谱调谐选择器、光学双稳态元件等方面得到广泛运用,但低应力的宽波段多层介质反射膜的研制依然是法布里—珀罗干涉腔的主要技术难点之一。膜层中存在的应力会对基片的平面度产生较大的影响,过大的薄膜应力甚至可以使高精度的光学平行平板加工前功尽弃。因而,法布里—珀罗干涉腔中的反射膜在满足光学性质要求的同时,还要兼顾应力的影响。本论文先从多光束干涉的基本原理出发,阐述法布里—珀罗干涉腔的基本结构,分析反射膜的光学性能对干涉腔中条纹精细度、自由光谱范围、透过率等方面的影响。然后从应力的产生和表现说明薄膜应力对干涉腔的影响,并详细分析其影响因素和测量方法。利用电子束蒸发离子辅助的真空镀膜方法将TiO2、SiO2等薄膜材料分别沉积在K9、石英玻璃上测得其光学常数和薄膜应力。由实验结果可知,Ti02和Si02沉积在石英玻璃基片上时分别呈现出张应力与压应力,两者作为高、低折射率材料用在宽波段多层介质反射膜中时,可有效优化膜层应力。因此,本文以TiO2和Si02为薄膜材料,石英玻璃为基底,设计出了三种600-900nm波长范围内反射率为92.5%的膜系结构。同时为了使膜层应力接近于零,提出在基底背面镀制Si02单层增透膜以抵消反射膜应力的方法,为镀制低应力的宽波段高反射介质多层膜提供了合理的解决方案。
【关键词】：法布里-珀罗干涉腔 多层介质反射膜 薄膜应力 TiO_2(二氧化钛) SiO_2(二氧化硅)
【学位授予单位】：南京理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TH744.3
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-7
• 1 绪论7-14
• 1.1 研究背景7-8
• 1.2 国内外研究现状8-12
• 1.2.1 法布里—珀罗干涉腔的研究进展8-10
• 1.2.2 干涉腔中光学薄膜的研究进展10-12
• 1.3 本论文的主要研究内容12-14
• 2 法布里—珀罗干涉腔的性能参数研究14-20
• 2.1 法布里—珀罗干涉腔的基本原理14-16
• 2.2 法布里—珀罗干涉腔性能参数及影响因素16-19
• 2.2.1 条纹精细度16-17
• 2.2.2 自由光谱范围17
• 2.2.3 光谱分辨本领17-18
• 2.2.4 峰值透过率18-19
• 2.3 本章小结19-20
• 3 法布里—珀罗干涉腔反射镜面的薄膜应力分析20-32
• 3.1 薄膜应力的概念及分类20-22
• 3.1.1 按形成机理划分20-22
• 3.1.2 按应力产生的形变划分22
• 3.2 应力的影响因素22-24
• 3.3 应力的测量方法24-31
• 3.3.1 X射线衍射法24-27
• 3.3.2 拉曼光谱法27
• 3.3.3 基于基底曲率的方法27-31
• 3.4 本章小结31-32
• 4 单层介质膜的镀制及应力测量32-51
• 4.1 实验仪器32-35
• 4.1.1 真空镀膜机32-33
• 4.1.2 分光光度计33-34
• 4.1.3 数字波面干涉仪34-35
• 4.2 实验测试及结果分析35-49
• 4.2.1 薄膜厚度对薄膜应力的影响36-41
• 4.2.2 基板材料对薄膜应力的影响41-44
• 4.2.3 两种薄膜材料TiO_2和SiO_2的应力分析44-49
• 4.3 本章小结49-51
• 5 法布里—珀罗干涉腔中宽波段高反射介质膜的研制51-63
• 5.1 宽波段反射膜系的基本设计原理51-56
• 5.2 宽波段反射膜的设计及应力处理方案56-62
• 5.3 本章小结62-63
• 6 结论与展望63-65
• 致谢65-66
• 参考文献66-70
• 附录70

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前4条

1 张铭,何家文;薄膜X射线应力测试三种衍射几何比较[J];兵器材料科学与工程;2001年01期

2 熊胜明,张云洞,唐晋发;电子束反应蒸发氧化物薄膜的应力特性[J];光电工程;2001年01期

3 方小坤;安毓英;林晓春;;薄膜应力激光测量的新装置[J];红外与激光工程;2007年05期

4 赵永江;黄腾超;沈伟东;顾培夫;刘旭;;离子辅助沉积对TiO_2薄膜应力的影响[J];浙江大学学报(工学版);2005年11期

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本文编号：258743