激光薄膜光學常數(shù)和膜厚均勻性的研究.pdf

1、相對于光學薄膜的設計而言，光學薄膜的制備工藝顯得更為基礎和重要。制備工藝決定設計的實現(xiàn)，而新的設計又會對制備工藝提出更高的要求。就激光薄膜的制備工藝而言，主要包括膜厚監(jiān)控、膜厚均勻性控制、薄膜光學常數(shù)確定、離子輔助鍍工藝以及后續(xù)的薄膜測試等方面。 為了制備大面積、高質(zhì)量的激光薄膜，提高鍍膜的成品率，薄膜光學常數(shù)的準確測定和優(yōu)良的膜厚均勻性就顯得尤為重要。本文以此為出發(fā)點，對薄膜光學常數(shù)和膜厚均勻性進行了系統(tǒng)的理論分析和深入的實驗

2、研究。 對薄膜光學常數(shù)數(shù)值模擬的常用研究方法進行了介紹和比較，在塞耳邁爾色散關系研究的基礎上，提出了改進后的最優(yōu)化方法。該方法考慮到消光系數(shù)對透射光譜的影響和引入了物理約束條件，具有更高的測量精度和擬和效率，而且特別適用于弱吸收薄膜的測量。本文以Ta2O5弱吸收薄膜為例，對最優(yōu)化方法從原理到應用分別進行詳細的介紹，精度分析證明該方法折射率誤差為0.004，消光系數(shù)誤差小于1e-4，膜厚誤差為0.32﹪。 理論分析了點、面

3、蒸發(fā)源的余弦發(fā)射特性，提出其修正模型，推導了各種常規(guī)夾具的膜厚均勻性計算公式，并結合作者鍍膜中的實際情況，進行了各種夾具膜厚均勻性的模擬計算和實驗，為膜厚均勻性的改進提供了充分的依據(jù)。 文中重點討論了平板型和球面型行星夾具的膜厚均勻性，給出了它們的膜厚分布計算公式。為了完善膜厚均勻性模型，文章就低背景氣壓和離子輔助鍍對膜厚均勻性的影響進行了分析，總結出虛擬源和 分布兩種有用的修正方法。 利用最優(yōu)化方法對幾種常用激光薄膜材

4、料（MgF2、ZnS、Ta2O5和SiO2）進行分析，得到它們實用的光學常數(shù)，為本實驗室建立了自己的膜系設計數(shù)據(jù)庫。通過對DYC-900型大口徑鍍膜機膜厚均勻性改進方案的提出和實驗，使其膜厚均勻性在錐面徑向0~150mm的范圍內(nèi)提升到98﹪，能夠滿足光學薄膜批量生產(chǎn)的要求。特別，為ES-26CB型鍍膜機設計、制作了一套平行平板型行星夾具，實驗證明它的膜厚均勻性達到98.5﹪，目前該行星夾具使用正常，為本實驗室制備高質(zhì)量、大面積薄膜提供了