高反膜的高精度镀制研究

摘要

该文从理论和实验两个方面讨论了高反膜的设计以及其在真空环境中的制备.从Maxwell方程组入手,推导了薄膜的特征矩阵,建立了计算膜系内外表面电场强度和磁场强度的导纳矩阵,分别对单层及多层薄膜的反射率变化建立了理论模型.对经典的规整膜系进行优化计算后,设计出高反膜膜系.理论分析与计算结果表明,23层Ti<,2>O<,5>/SiO<,2>膜系是最优化的设计结果,在工作区间内能够达到理想的反射效果.此外,对薄膜的损耗问题进行了探讨,找到了降低膜层内损耗的计算公式.我们进行了多次薄膜样品的生产实验,并对镀膜产品进行了一系列性能测试.结果表明,与传统的热蒸发镀膜工艺相比,在真空沉积过程中采用离子束辅助沉积技术,可以大大提高膜层的光学特性及膜层品质.研究表明,以膜系设计的结果为参照,实际所镀膜层性能优异,在光纤通讯和激光领域具有广阔的应用前景.

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第一章绪论

1.1光学薄膜技术简介及目前在国内外的发展情况

1.2本课题的来源、目的及主要研究内容

1.3课题成果的应用前景

第二章 光学用薄膜蒸发镀膜的原理及镀膜设备的改造

2.1真空蒸法镀膜的原理

2.2原有设备的总体情况

2.3改造过程

2.3.1真空系统

2.3.2离子源辅助沉积装置

2.3.3监控系统

第三章 高反膜的膜系设计

3.1光学薄膜的基本原理及相关计算

3.1.1单层介质薄膜的反射率计算

3.1.2多层介质薄膜反射率的计算

3.2高反膜的设计

3.2.1高反膜膜系的反射率计算

3.2.2高反膜膜系的设计

3.2.3最优化方法在薄膜设计中的应用

第四章 薄膜样品的生产实践及性能测试

4.1样品的生产试验流程

4.1.1实验方法及过程

4.1.2膜厚控制

4.2样品的性能测试及结果

4.2.1光学性能测试

4.2.2表面质量检验

4.2.3膜层牢固度检验

4.2.4环境试验

第五章 高反膜膜系的优化设计

5.1影响薄膜损耗的几个重要因素

5.2高反膜膜系的优化设计

第六章 结论

参考文献

个人论文

附录

附录一规整膜系反射率的计算程序

附录二评价函数程序

附录三单纯形法优化程序

附录四优化电场强度的评价函数