光学薄膜的膜厚监控方法及非规整膜系光学膜厚仪技术

技术编号:10123430 阅读:172 留言:0更新日期:2014-06-12 13:34
本发明专利技术涉及一种光学薄膜的膜厚监控方法及非规整膜系光学薄厚仪。现有技术存在的精度不高、难以得到良好的重复性、后续处理操作繁琐、对设备的稳定程度要求较高和成本高的问题。一种光学薄膜的膜厚监控方法,采用相同膜料进行预镀;调整;消除直流分量;通过数学处理可以得到近似的三角波;非规整膜系光学薄厚仪,包括单一波长的激光光源、比较片、光电探测器、放大器和计算机,出射光光路上有调制器和分束器,比较片上有四片相同膜料进行预镀且薄膜光学厚度分别相差为λ/8的薄膜;光电探测器采用四象限探测器。本发明专利技术方法实现非规整膜系的监控,设备测量精度高,信号稳定。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术涉及一种光学薄膜的膜厚监控方法及非规整膜系光学薄厚仪。现有技术存在的精度不高、难以得到良好的重复性、后续处理操作繁琐、对设备的稳定程度要求较高和成本高的问题。一种光学薄膜的膜厚监控方法,采用相同膜料进行预镀;调整;消除直流分量;通过数学处理可以得到近似的三角波;非规整膜系光学薄厚仪,包括单一波长的激光光源、比较片、光电探测器、放大器和计算机,出射光光路上有调制器和分束器,比较片上有四片相同膜料进行预镀且薄膜光学厚度分别相差为λ/8的薄膜;光电探测器采用四象限探测器。本专利技术方法实现非规整膜系的监控,设备测量精度高,信号稳定。【专利说明】光学薄膜的膜厚监控方法及非规整膜系光学膜厚仪
本专利技术涉及光学薄膜性能测试
,具体涉及一种光学薄膜的膜厚监控方法及非规整膜系光学薄厚仪。
技术介绍
光学薄膜是指基于电磁理论,通过单层或者多层薄膜产生的多光束干涉来改变透射或反射光的光强、偏振状态、相位等特征,常用的有减反、高反、低通、高通、窄带、分色薄膜等薄膜,最终满足我们需要的光谱特性。镀制性能良好的光学薄膜,除了要求选择合适的蒸发工艺、使用优质的膜厚材料,更需要精确地监控每一层薄膜厚度。光学薄膜的光谱特性与其膜系的每一层膜厚紧密相关,为了镀制符合要求的光学薄膜,在蒸镀过程中对每一层膜厚的监控都非常重要。光学薄膜通常采用2~3种光学薄膜材料制备,由不同材料交替制备薄膜,当每层的光学厚度(折射率和几何厚度乘积)相等或为整数倍时,这样的膜系结构称为规整膜系。如果每一层薄膜的光学厚度不同或不成整数倍,这样的薄膜结构称为非规整膜系。虽然制备非规整膜系难度更大,但是,非规整膜系比规整膜系有着更优异的光谱特性,非规整膜系的使用越来越多的应用到实际生产当中。目前,光学薄膜的膜厚监控方法主要有光电极值法、宽光谱扫描法、石英晶振法和捕偏法。1、光电极值法 由多光束干涉原理可知,膜系反射率随膜厚呈周期性变化,当膜层的光学厚度为监控波长的四分之一整数倍时反射`率(透射率)出现极值。利用膜层沉积过程中反射率(或透射率)随膜厚变化的这种规律,通过光电膜厚监控仪检测淀积过程中反射率(或透射率)出现的极值点来监控四分之一波长整数倍的膜系,这种方法称为光电极值法。2、石英晶振法 其原理就是利用石英晶体片的固有振动频率随着其质量的变化而变化的这一特性,将石英晶片置于真空室中,当晶体表面被镀上膜层,其总质量发生变化,从而晶振频率也随之改变,测量出频率的变化便可计算出其质量厚度。若已知薄膜的密度,则可进而确定薄膜的几何厚度。3、宽光谱扫描法 在非四分之一波长宽带光学薄膜的镀制中,单波长监控很难精确控制其宽波段特性,必须对膜层在很宽的波长范围内进行宽光谱扫描。宽光谱扫描法是利用实测的宽光谱扫描曲线与理论计算的目标光谱曲线进行比较,并以评价函数反馈比较结果给控制系统的一种膜厚监控方法。设待镀光学薄膜第j层的目标光谱透射率曲线为Xj ( λ,在镀制过程中实测透射率曲线为Tj ( λ.7 nd),则可定义评价函数为:【权利要求】1.一种光学薄膜的膜厚监控方法,其特征在于:依次包括下述步骤: 一、采用相同膜料进行预镀,四片薄膜光学厚度分别相差为λ/8,然后在实际镀膜过程中四片一起被沉积上薄膜,可以得到四路相差为90度的正弦或余弦信号,数学表达式依次记为:TQ1、T02> T03> T04 2.根据权利要求1所述方法制得的非规整膜系光学薄厚仪,包括光源、比较片、光电探测器、放大器和计算机,其特征在于:所述光源为单一波长的激光光源,其出射光光路上设置有调制器和分束器,分束器的四路出射光进入镀膜机内的比较片上,所述比较片上设置有四片相同膜料进行预镀且薄膜光学厚度分别相差为λ/8的薄膜;所述光电探测器采用四象限探测器。【文档编号】C23C14/54GK103849850SQ201410114949【公开日】2014年6月11日 申请日期:2014年3月26日 优先权日:2014年3月26日 【专利技术者】弥谦, 杭凌侠, 潘永强 申请人:西安工业大学本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种光学薄膜的膜厚监控方法,其特征在于:依次包括下述步骤:一、采用相同膜料进行预镀,四片薄膜光学厚度分别相差为λ/8,然后在实际镀膜过程中四片一起被沉积上薄膜,可以得到四路相差为90度的正弦或余弦信号,数学表达式依次记为:T01、T02、T03、T04    (2)(3)(4)(5)二、调整:对四路信号依次求倒数,再乘以常数,得到信号F01、F02、F03、F04(6)(7)(8)(9) 三、消除直流分量,得到依次相差90度的正弦或余弦信号:(10)(11)(12)(13)其中,四、由四路相位依次相差90度的正弦信号,通过数学处理可以得到近似的三角波。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员:弥谦杭凌侠潘永强
申请(专利权)人:西安工业大学
类型:发明
国别省市:陕西;61

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