干涉滤光片的镀制与测量 .docx

 PAGE \* MERGEFORMAT 8 多层介质膜干涉滤光片的镀制与测量 【摘要】本实验主要是用国产DM-450型真空镀膜机在玻璃基片上镀膜，采用极值法进行膜厚监控，制成以硫化锌为高折射材料和冰晶石为低反射材料的G(HL)32H(LH)3膜系窄带全介质干涉滤光片，并且在分光光度计上测量T-λ的曲线，从曲线上求出全介质干涉滤光片的三个主要参数 控制波长λ0、控制波长的透过率Tmax、相对半宽高。 关键词：多层介质膜 ，高真空镀膜、 窄带干涉滤波片 引言： 窄带干涉滤光片是多层多周期光学薄膜技术中最主要的应用之一，是一种将宽带光谱变为窄带光谱的光学元件。由滤光片特性曲线图 REF _Ref368489577 \h 图表 2可见， TM一半处对应的波长是λ1 和λ2 ，相应透过率的宽度为Δλ=λ2-λ1，称为半高宽，简称半宽度和带宽，相对半宽度Δλ/λ0大于5% 的滤光片叫做宽带滤光片，介于5%和1% 之间的叫做窄带滤光片，小于1%的叫做超窄带滤光片。 典型的干涉滤波片是在玻璃片上镀制“银-介质-银”三层膜，由前后两层银膜构成高反射率板，称为法布里-珀罗型干涉滤光片。因为银层的强吸收能力，这种滤光片的透射率很难高于40%，而全介质型干涉滤光片用多层透明介质膜构成高发射率膜板能弥补这一缺点。 图表  SEQ 图表 \* ARABIC 1 图表  SEQ 图表 \* ARABIC 2 本实验在高真空条件下，以硫化锌（ZnS）为高折射率膜料（H）、以冰晶石（Na3AlF6）为低折射率膜料(L)，镀制了一块膜系为G(HL)32H(LH)3的多层介质膜法布里-珀罗型干涉滤光片，并对镀制好的的滤光片测量T-λ曲线，检验其滤光性。 实验原理： 2.1真空技术 （1）真空度区域的划分大致可以分为三个区域：低真空、高真空、超高真空。 （2）低真空范围从105pa到1pa，可以用旋转叶轮泵，如机械泵获得。机械泵是利用机械方法使工作室的容积周期性的扩大和压缩来实现抽气。高真空在1pa与10-6pa之间，可以由涡轮分子泵达到，工作原理是通过不断旋转的动片和静片使气体分子产生定向运动，产生抽气效果和压缩气体作用。这种泵不能直接对大气排气，因而需要配置前级机??泵。 2.2反射膜 (1)光线垂直入射到单一介质界面时，反射系数r和反射率R分别是 r=(ni-nt)/(ni+nt) 公式  SEQ 公式 \* ARABIC 1 R=r2 公式  SEQ 公式 \* ARABIC 2 图表  SEQ 图表 \* ARABIC 3 当光线以一定的角度入射到分界面时，根据菲涅尔公式可以计算出反射率和透射率，并且定义介质的光学导纳为  EQ  公式  SEQ 公式 \* ARABIC 3 其中，k 为与界面垂直方向上的单位矢，H和E分别是磁场核电厂强度矢量，因此可得到对P波和S波都适用的振幅反射率和能量反射率： 公式  SEQ 公式 \* ARABIC 4 R=r2 公式  SEQ 公式 \* ARABIC 5 以上两式的形式与光垂直入射时的R 、r的形式完全相同。即定义η后，可以用同一公式形式来处理问题而不用区分垂直入射还是斜入射。 然后，由： R+T=1 公式  SEQ 公式 \* ARABIC 6 可直接得到透射率。 (2)反射面为单层膜时，定义Y为单层膜系统的有效导纳，即把n0-n1-n2视为n0-Y的单一界面处理。 图表  SEQ 图表 \* ARABIC 4 图表  SEQ 图表 \* ARABIC 5 公式  SEQ 公式 \* ARABIC 7 其中 ，膜系的有效导纳为Y=C/B 所以单层膜的反射率为 公式  SEQ 公式 \* ARABIC 8 (3) 推及到多层反射膜，对于每层膜都是λ/4的整数倍的λ/4膜系，满足这一条件的单层膜与基底构成的单层膜系，n0=1,正入射时有： 公式  SEQ 公式 \* ARABIC 9 2.2窄带全介质干涉滤光片及膜厚的控制 （1）本实验所镀制的G(HL)32H(LH)3 膜系法布里-珀罗滤波片对控制波长λ0有极大透过率，对其他波长则均低于此值，甚至透过率