基于双轴双折射薄膜模型,利用在不同入射角度下薄膜对两种偏振态光波透射光谱,同时获得“雕塑”薄膜主轴折射率N1,N2,N3和薄膜厚度d及柱状角β等参数。基于倾斜沉积技术,利用电子束反应蒸发方法制备了氧化钽“雕塑”薄膜。借助于模拟退火算法,对入射角度为0,20°,30°,45°和60°时两种偏振态光波的透射光谱进行拟合,确定了氧化钽“雕塑”薄膜的结构参数,并与场发射扫描电镜测量的薄膜结构进行了比较。结果表明,利用透射光谱曲线可以较为准确地获得“雕塑”薄膜的结构参数。

Tantalum pentoxide thin films are prepared by oblique angle electron beam evaporation. The influence of flux angle on the surface morphology and microstructure is investigated by scanning electron microscopy (SEM). The Ta₂O₅ thin films are anisotropic with highly orientated nanostructure of slanted columns. The porous microstructure of the as-deposited films results in the decrease of effective refractive index and packing density with increasing deposition angle. The anisotropic structure results in optical birefringence. The in-plane birefringence increases with the increase of deposition angle and reaches the maximum of 0.055 at the deposition angle of 70°. Anisotropic microstructure and critical packing density are the two key factors to influence the in-plane birefringence.

使用倾角电子束蒸发技术制备了TiO2雕塑薄膜, 通过对雕塑薄膜在不同退火温度和退火时间下进行热处理, 发现热处理工艺可以优化薄膜的双折射特性和相位延迟性能。实验结果表明, TiO2雕塑薄膜的最佳退火条件为500 ℃下处理4 h, 其双折射值达0.115左右, 远高于未处理时的最大双折射值(0.06)。椭偏仪测试结果表明, 最优条件下热处理后的薄膜, 在550 nm处相位延迟量达90°, 可以作为该波长处的λ/4波片使用。因此, 热退火是改善雕塑薄膜双折射性能的一种简单实用的方法。