專利名稱：：一種窄帶濾光片光學(xué)諧振腔均勻度的檢測方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及窄帶濾光片的一種檢測分析方法，特別涉及一種檢測生長好的窄帶濾光片諧振腔厚度均勻性的方法。
背景技術(shù)：
：窄帶濾光片是濾光片產(chǎn)品中十分重要的高端產(chǎn)品，然而由于窄帶濾光片的基本原理決定所透射的中心波長在其光學(xué)諧振腔中將形成光波振幅很大的準(zhǔn)駐波特性，為此諧振腔的吸收系數(shù)和幾何厚度都對最終窄帶濾光片的濾光特性有著決定性的作用，窄帶濾光片的工藝改進(jìn)重點是在諧振腔的吸收系數(shù)減小和幾何厚度均勻性的改進(jìn)上。但是吸收系數(shù)高和幾何厚度的不均勻形成的一個對窄帶濾光片特性衰退的共同特征是他們的透光中心波長處透射率明顯下降。目前沒有一種有效的方法來分離這二種因素到底那個占主導(dǎo)地位，為此給工藝優(yōu)化帶來的盲目性，增加了產(chǎn)品工藝優(yōu)化的成本。特別是當(dāng)窄帶濾光片的帶寬很窄時，這樣的問題尤為突出。為此一種能夠明確表達(dá)出窄帶濾光片中諧振腔厚度均勻性的檢測方法是對于指導(dǎo)工藝優(yōu)化有很強(qiáng)實用價值的。雖然人們可以用臺階儀甚至原子力顯微鏡來測量諧振腔的均勻性，但這樣的方法往往只能測量小范圍區(qū)域，或者大范圍上的某些點，并且只能是濾光片鍍膜僅僅完成到諧振腔層，還沒有完成全部濾光片所需的膜系條件下進(jìn)行測量，為此僅僅是間接地反映諧振腔層厚度均勻性特性。本發(fā)明專利是對于窄帶濾光片完成后樣品給出的一種利用半峰寬寬度和中心波長透射率數(shù)據(jù)測量整體光學(xué)諧振腔厚度均勻性的方法。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是為克服傳統(tǒng)技術(shù)中檢測窄帶濾光片中的諧振腔厚度均勻度困難等問題，本發(fā)明提供一種窄帶濾光片光學(xué)諧振腔均勻度的檢測方法?！捎诋?dāng)窄帶濾光片的諧振腔層厚度不均勻時，不同厚度區(qū)域的可以通過的窄帶濾光光譜中心波長就會漂移，諧振腔厚度中有一部分是按設(shè)計要求為正好中心波長是人的共振通過，也會有其他部分可能是X-S的波長或入+5的波長共振通過，這樣不同的中心波長對應(yīng)的窄帶濾光片光譜疊加在一起就使得整個濾光片的光譜變寬了，即S人變大了說-^o這么多，與此同時中心波長的透射率T也隨之而降低。所以(SX-S^)/(T)的比值就是直接與諧振腔的均勻性關(guān)聯(lián)，且是該比值越大，均勻性越差。同時我們考慮到對于不同中心波長的普適性需求，一般用相對變化量可以滿足這樣的普適性，為此我們用(S入-5人o)/人代替(SX-5人o)，所以我們可以用(5X-5V)/aT)值來表達(dá)諧振腔均勻性的好壞，(5VS人o)/(rr)值越大，諧振腔厚度不均勻性越嚴(yán)重。一種窄帶濾光片光學(xué)諧振腔均勻度的檢測方法，其特征在于(1)將選出的濾光片放入光譜儀中，將入射光射向濾光片；(2)測量濾光片的透射光譜，旋轉(zhuǎn)窄帶濾光片窄帶透射光譜部分；(3)讀取窄帶透射光譜的中心波長X及其對應(yīng)的透射率T和光譜的半峰寬(4)從窄帶濾光片設(shè)計膜系所計算得到的理論透射光譜中讀取半峰寬5^，計算比值(S人-S人o)/(XT);(5)比較不同窄帶濾光片之間的(5人-5X。)/(XT)值大小。上述一種窄帶濾光片光學(xué)諧振腔均勻度的檢測方法，其特征在于入射光需要盡可能接近平行光，光線的匯聚角不能大于10度。上述一種窄帶濾光片光學(xué)諧振腔均勻度的檢測方法，其特征在于入射光的光路所在光軸應(yīng)該與濾光片的表面相垂直，偏離誤差不能大于5度。本發(fā)明的有益效果為所測量的是窄帶濾光片整體光學(xué)諧振腔厚度均勻性，沒有遺漏如何諧振腔區(qū)域，不同于常規(guī)的臺階儀或原子力顯微鏡測量僅僅給出某些代表性區(qū)域；所測量的是窄帶濾光片的全部膜系都已經(jīng)制備完成的最終濾光片產(chǎn)品，為此包含了全部濾光片工藝條件完成后的諧振腔厚度均勻性特征，這是改善工藝條件所需要的最直接信息，不同于常規(guī)的臺階儀或原子力顯微鏡測量僅僅給出剛剛生長完諧振腔還沒有完成全部膜系時的結(jié)果，克服了這樣的測量無法把后4續(xù)膜系對諧振腔等效厚度影響計及的困難；整個檢測過程只需要對鍍膜完成的窄帶濾光片進(jìn)行常規(guī)透射譜的測量，這樣的手段在鍍膜實驗室或公司都是必備的，然后直接讀出透過率，半峰寬和中心波長段即可，所以檢測十分簡單，不需要額外的儀器進(jìn)行輔助；由于沒有特別的制樣要求，為此獲取諧振腔不均勻性的速度快，能夠與工藝改進(jìn)同步地實現(xiàn)諧振腔不均勻性的分析，有利于對工藝條件改進(jìn)的指導(dǎo)作用。下面結(jié)合附圖和具體實施方式來詳細(xì)說明本發(fā)明圖1是本發(fā)明的方法中需要采集的窄帶濾光片透射光譜實驗數(shù)據(jù)和基于設(shè)計的膜系理論上應(yīng)該獲得的透射光譜。圖2是窄帶濾光片諧振腔層厚度不均勻時的狀態(tài)示意圖。圖3是實施例中32個濾光片實驗測量得到的透射光譜數(shù)據(jù)。具體實施例方式為了使本發(fā)明實現(xiàn)的技術(shù)手段、創(chuàng)作特征、達(dá)成目的與功效易于明白了解，下面結(jié)合具體圖示，進(jìn)一步闡述本發(fā)明。圖1為本發(fā)明的方法中需要采集的窄帶濾光片透射光譜實驗數(shù)據(jù)和基于設(shè)計的膜系理論上應(yīng)該獲得的透射光譜，其中虛線表示的是需要采集的窄帶濾光片透射光譜，實線表示的是基于設(shè)計的膜系理論上應(yīng)該獲得的透射光譜。當(dāng)窄帶濾光片的諧振腔層厚度不均勻時，如圖2所示，為此不同厚度區(qū)域的可以通過的窄帶濾光光譜中心波長就會漂移，如圖所示，諧振腔厚度中有一部分是按設(shè)計要求為正好中心波長是人的共振通過，也會有其他部分可能是入-S的波長或X+S的波長共振通過，這樣不同的中心波長對應(yīng)的窄帶濾光片光譜疊加在一起就使得整個濾光片的光譜變寬了，即5人變大了Si-S^這么多，與此同時中心波長的透射率T也隨之而降低。所以(說-說。)/(T)的比值就是直接與諧振腔的均勻性關(guān)聯(lián)，且是該比值越大，均勻性越差。同時我們考慮到對于不同中心波長的普適性需求，一般用相對變化量可以滿足這樣的普適性，為此我們用(^-S人o)從代替(SX-SXo)，所以我們可以用(S人-S人。)/(VT)值來表達(dá)諧振腔均勻性的好壞。首先我們要將制備好的32個窄帶濾光片進(jìn)行透射譜的檢測。對于每個窄帶濾光片的中心波長入及其對應(yīng)的透射率T和光譜的半峰寬SX從相應(yīng)光譜圖上準(zhǔn)確讀取，計算比值(^-^))/(人T)，比較這個比值，比值越大諧振腔的均勻性越差。具體實施步驟如下通過光學(xué)鍍膜完成的窄帶濾光片中選出代表典型鍍膜工藝條件的濾光片32片，他們的諧振腔厚度有所不同，但諧振腔以外的膜系是全部相同的，為此他們代表了不同中心透射波長的窄帶濾光片，對于這些濾光片進(jìn)行諧振腔厚度均勻性檢測；1.將選出的濾光片放入光譜儀中，將入射光射向濾光片，入射到濾光片的光需要盡可能接近平行光，通過長焦距透鏡匯聚光源的光線到樣品上，匯聚角約8度，這是因為從薄膜光學(xué)的基本原理決定光線匯聚角在10度以內(nèi)時，其透射光譜是很接近的，然而當(dāng)入射光線偏離出20度以后，其光譜峰位會明顯移動，與10度內(nèi)的光線對于光譜混合在一起就等效地將光譜加寬了，而光譜的線寬正是本發(fā)明中需要重點考察的內(nèi)容，為此測量方法本身帶來的光譜線寬增大效應(yīng)不能發(fā)生，為了最干凈地去除測量方法帶來的光譜線寬加寬效應(yīng)，我們需要把光線的匯聚角限定在IO度內(nèi)；保持了入射光的光路所在光軸與濾光片的表面相垂直，入射角在卯°±5°，為了達(dá)到上述的把光線的匯聚角限定在IO度內(nèi)目的，在測量光路上就自然要求光路所在光軸應(yīng)該與濾光片的表面相垂直。絕對的垂直在實驗上是無法實現(xiàn)的，為此限定其偏離誤差不能大于5度，因為一旦大于5度，就直接導(dǎo)致有相對一部分的光線其匯聚角大于IO度了，不能保障所有光線的匯聚角限定在10度內(nèi)要求了；2.在上述的測量條件下，測量32片濾光片的透射光譜，旋轉(zhuǎn)窄帶濾光片窄帶透射光譜部分，獲得了如圖3實線所示的窄帶濾光片透射光譜；3.讀取透射光譜的中心波長X及其對應(yīng)的透射率T和光譜的半峰寬5入值，如表一所列；4.從窄帶濾光片設(shè)計膜系所計算得到的理論透射光譜中讀取半峰寬5入0計算比值ri=(5人-5^)/(人丁)；5.比較不同窄帶濾光片之間的Ti值，該值越大，所對應(yīng)的濾光片諧振腔的不均勻性就越大，在表一中可以看到不同的濾光片有著各自不同大小的T1值，表示了他們的諧振腔均勻性的相對好壞程度。其中均勻性最好的ri值為1.2，均勻性最差的濾光片i!值為5.6。表一實施例中32個窄帶濾光片測量的光譜參數(shù)和判斷值T！序號T(%)S2(nm)ri(10-3)1774.728.91.080.52.62796.125.01.100.53.03775.829.80.980.52.14797.124.01.070.53.05776.731.41.040.52.26797.721.21.440.55.67778.031.40.960.51.98799.031.00.850.51.49779.231.91.000.52.010800.229.41.050.52.311780.629.30.970.52.112801.429.90.940.51.813781.630.01.020.52.214802.629.91.030.52,215783.224.31.120.53.316804.328.31.050.52,4'17784.928.90.930.51.918805.729.91.000,52,119785.930.10.910.51.720畫.931.61.050.52.17<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>通過這樣的測量就很容易通過T1值的大小判斷窄帶濾光片中諧振腔層，為此可以根據(jù)這些窄帶濾光片的工藝條件進(jìn)一步摸索改進(jìn)諧振腔層厚度均勻性的工藝途徑了。以上顯示和描述了本發(fā)明的基本原理和主要特征和本發(fā)明的優(yōu)點。本行業(yè)的技術(shù)人員應(yīng)該了解，本發(fā)明不受上述實施例的限制，上述實施例和說明書中描述的只是說明本發(fā)明的原理，在不脫離本發(fā)明精神和范圍的前提下，本發(fā)明還會有各種變化和改進(jìn)，這些變化和改進(jìn)都落入要求保護(hù)的本發(fā)明范圍內(nèi)。本發(fā)明要求保護(hù)范圍由所附的權(quán)利要求書及其等效物界定。權(quán)利要求1.一種窄帶濾光片光學(xué)諧振腔均勻度的檢測方法，其特征在于(1)將選出的濾光片放入光譜儀中，將入射光射向濾光片；(2)測量濾光片的透射光譜，旋轉(zhuǎn)窄帶濾光片窄帶透射光譜部分；(3)讀取窄帶透射光譜的中心波長λ及其對應(yīng)的透射率T和光譜的半峰寬δλ；(4)從窄帶濾光片設(shè)計膜系所計算得到的理論透射光譜中讀取半峰寬δλ0，計算比值(δλ-δλ0)/(λT)；(5)比較不同窄帶濾光片之間的(δλ-δλ0)/(λT)值大小。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種窄帶濾光片光學(xué)諧振腔均勻度的檢測方法，其特征在于入射光需要盡可能接近平行光，光線的匯聚角不能大于10度。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種窄帶濾光片光學(xué)諧振腔均勻度的檢測方法，其特征在于入射光的光路所在光軸應(yīng)該與濾光片的表面相垂直，偏離誤差不能大于5度。全文摘要一種窄帶濾光片光學(xué)諧振腔均勻度的檢測方法，涉及一種窄帶濾光片的檢測分析方法，我們將窄帶濾光片進(jìn)行透射譜的檢測，對于每個窄帶濾光片的中心波長λ及其對應(yīng)的透射率T和光譜的半峰寬δλ從相應(yīng)光譜圖上準(zhǔn)確讀取，計算比值(δλ-δλ₀)/(λT)，比較這個比值，比值越大諧振腔的均勻性越差，本發(fā)明的有益效果是能有效的檢測出窄帶濾光片光學(xué)諧振腔的均勻性。文檔編號G01M11/02GK101551295SQ20091005042公開日2009年10月7日申請日期2009年4月30日優(yōu)先權(quán)日2009年4月30日發(fā)明者陸晟侃,磊陳申請人:上海海事大學(xué)