临沂大学 自动化与电气工程学院, 山东 临沂 276005
基于耦合模理论, 采用三包层光纤光栅模型, 对镀有敏感薄膜的长周期光纤光栅的传感特性进行了分析。当敏感薄膜的光学参数(薄膜折射率和薄膜厚度)发生变化时, 长周期光纤光栅传输谱中谐振峰处的透射率不变, 但谐振峰会发生平移。进一步对薄膜折射率和薄膜厚度对其传感灵敏度的影响进行数值模拟, 得到了结构优化的高灵敏度长周期光纤光栅传感器典型薄膜光学参数值。计算结果表明, 该类型传感器对敏感薄膜折射率的分辨率可达10-9。研究结果为高灵敏度长周期光纤光栅传感器的结构优化及其传感应用提供了理论支持。
长周期光纤光栅 模式耦合理论 薄膜厚度 薄膜折射率 传感灵敏度 long-period fiber grating model coupling theory film thickness film refractive index sensing sensitivity
为了准确计算出镀膜过程中每层膜的折射率，介绍了实时监控过程中确定膜层折射率的2种方法：一种是由实测的透射比光谱直接反算出膜层的折射率；另一种是用最小二乘法的优化算法实时拟合折射率。试验结果表明：在线反算适合单点监控，所得折射率误差小于2%。然而在实际镀膜过程中，由于宽带内膜层参数误差较大，一般大于25%。为此，采用最小二乘法拟合，即在整个宽光谱范围内采集每个波长点的信息，所得结果误差很小，一般都在2%～5%之间，有时可达到10%，在很大程度上提高了实际镀膜时膜厚监控的精度。
膜层折射率 膜厚监控 最小二乘法 薄膜镀制 thin-film refractive index film thickness monitoring least square method (LSM) thin-film-coating
1 武汉化工学院 材料科学与工程学院，武汉 430073
2 武汉理工大学 材料科学与工程学院，武汉 430070
薄膜光学常数决定薄膜的光学性能。通过对椭圆偏振仪测试原理的分析，得到求解薄膜光学常数超越方程的数值算法简化公式，并利用MathCAD的“Solve Block”模块开发了基于Windows系统的椭圆偏振测量薄膜光学常数的计算程序，该程序可用于单层有吸收薄膜或无吸收薄膜折射率和厚度的计算。实际应用结果表明，该计算具有数值准确、精度高、运算速度快、适应性好，对系统无特殊要求等优点，可用于薄膜制备过程的在线检测。
椭圆偏振仪 薄膜光学常数 薄膜折射率 薄膜厚度 ellipsometer test thin-film optical constant thin-film refractive index thin-film thickness MathCAD MathCAD
