应力变化对多层薄膜窄带滤光片透射光谱的影响

摘要

利用薄膜应力公式和弹性力学的小挠度弯曲理论分析了在应力变化情况下,多层薄膜应变与膜厚变化的关系,并建立其数学模型,提出多层薄膜各层厚度变化的不均匀性理论.利用这个模型在应力减小200 MPa条件下对138层4腔的100 GHz滤光片光谱进行了模拟,与设计值比较发现中心波长增加了0.562 nm;0.5 dB处的带宽比设计值减小0.124 nm;25 dB处的带宽比设计值减小0.01 nm;谱线矩形化变差;插损也有明显的增加.说明了应力变化引起的光学薄膜厚度变化的不均匀性是引起这种窄带干涉滤光片光谱退化的主要原因之一.实验结果为100 GHz的窄带滤光片热处理后中心波长增加0.325 nm;0.5 dB处带宽减少0.01 nm;20 dB处带宽增加0.014 nm;插损增加,谱线通带变形严重,纹波增大,光谱退化了.实验结果与理论分析一致.