光学薄膜透反射率的常用测量方法
薄膜技术与测量2
r = r1 + r2e
2 iδ 1
+ r3e
2 i (δ 1 +δ 2 )
+ r4e
2 i (δ 1 +δ 2 +δ 3 )
如果膜层没有吸收那么各个界面的振幅反射系数为实数
η0 η1 η1 η2 r1 = , r2 = , η0 + η1 η1 + η2 η 2 η3 η3 η 4 , r4 = r3 = η 2 + η3 η3 + η 4
所以： 所以：
M 21 E=+ M 12
从M=pqp可以推广到任意多层的对称膜系在数学上 可以推广到任意多层的对称膜系在数学上 都可以用一个单层膜的特征矩阵所表示。 都可以用一个单层膜的特征矩阵所表示。 例如：M=h(u(v(pqp)v)u)h 例如：
最常用的周期膜系如： 最常用的周期膜系如：M=HLHLHLHLHLH 一方面表示为: 一方面表示为 也可表示为： 也可表示为： M=H(L(H(L(H)L)H)L)H M=H/2（H/2 L H/2)5H/2 （ H/2 L H/2是一个对称单元 是一个对称单元
对于以中间一层为中心， 两边对称安置的多层膜， 对于以中间一层为中心 ， 两边对称安置的多层膜 ， 却 具有单层膜特征矩阵的所有特点， 具有单层膜特征矩阵的所有特点 ， 在数学上存在着一个等 效层。 效层。 以pqp为例说明对称膜系在数学上存在一个等效折射率的 为例说明对称膜系在数学上存在一个等效折射率的 概念。这个称膜系的特征矩阵为： 概念。这个称膜系的特征矩阵为：
反射系数 分别为： 分别为：
η0 r1 = η0 η r3 = 2 η2
η1 η1 η 2 = 0 . 16 , r2 = = 0 . 16 , + η1 η1 + η 2 η3 η η4 = 0 . 07 , r4 = 3 = 0 . 04 + η3 η3 + η4
紫外可见分光光度计测试薄膜的反射率原理
紫外可见分光光度计（UV-Vis分光光度计）是一种用途广泛的光学仪器，可用于测量物质对紫外和可见光的吸收和反射率。
在材料科学和化学领域，紫外可见分光光度计被广泛应用于测试薄膜的反射率。
本文将探讨紫外可见分光光度计测试薄膜反射率的原理。
1. 紫外可见分光光度计紫外可见分光光度计是一种利用分光仪原理，测量材料吸收或透射光的仪器。
它可以在紫外、可见光范围内测量样品对特定波长光的吸收或反射率。
2. 薄膜反射率测试薄膜反射率是指薄膜表面对入射光的反射能力。
通常使用紫外可见分光光度计来测试薄膜在不同波长下的反射率，以评估薄膜的光学性能。
3. 反射率测试原理在使用紫外可见分光光度计测试薄膜反射率时，通常会将薄膜样品固定在样品舱中，然后利用分光光度计发出特定波长的光，经过样品后被探测器检测。
根据探测器接收到的光强，计算出薄膜在该波长下的反射率。
4. 正弦光束法一种常用的测试薄膜反射率的方法是正弦光束法。
该方法通过调节入射角度和光路长度，使得探测器能够测量薄膜在不同入射角度下的反射率。
这样可以得到薄膜在不同波长和入射角度下的反射率曲线。
5. 测量注意事项在进行薄膜反射率测试时，需要注意样品的制备和处理，确保样品表面平整、无气泡和杂质。
另外，还需要校准仪器，选择合适的波长范围和入射角度，以获得准确的反射率数据。
6. 应用领域薄膜反射率测试在光学材料、太阳能电池、涂料、光学薄膜等领域都有广泛应用。
通过测试薄膜的反射率，可以评估其光学性能，为材料研发和生产提供重要的数据支持。
在紫外可见分光光度计测试薄膜的反射率原理中，正弦光束法是一种常用的测试方法，通过调节入射角度和光路长度，测量薄膜在不同入射角度下的反射率，得到反射率曲线。
在进行测试时，需要注意样品制备和处理，以及仪器的校准和参数选择，以获得准确的反射率数据。
薄膜反射率测试在光学材料、太阳能电池、涂料等领域的应用价值巨大，为材料研发和生产提供重要的数据支持。
紫外可见分光光度计在测试薄膜反射率时，除了使用正弦光束法外，还可以采用其他方法进行测试，例如准直束法、全反射法、矢量法等。
光学薄膜折射率和厚度测试技术及研究
ｅ ｌ ｌ ｉ ｐ ｓ ｏ ｍ ｅ ｔ ｒ ｙ ｉ ｓ ｕ ｓ ｅ ｄ ｔ ｏ ｓ ｅ ｔ ｔ ｈ ｅ ｐ ｒ ｉ ｍ ａ ｒ ｙ ｓ ｔ ａ ｎ ｄ ａ ｒ ｄ ｏ ｆ ｏ ｐ ｔ ｉ ｃ ａ ｌ ｆ ｉ ｌ ｍ ｒ ｅ ｆ ｒ ａ ｃ ｔ ｉ ｖ ｅ ｉ ｎ ｄ ｅ ｘ ａ ｎ ｄ ｔ ｈ ｉ ｃ ｋ ｎ ｅ ｓ ｓ
硕｛ 一 论文
光学薄膜折射率和厚度测试技术及研究
毋响着各种新型薄膜器件和技术在新型武器装备上的应） Ｉ Ｉ ． 而在国外，美国和英国已建立了光学薄膜折射率及厚度标准装置，美国的 ． Ｊ ． Ａ ． Ｗ ｏ ｏ ｌａ ｍ公司和法国的 Ｊ Ｙ公司生产的测量薄膜折射率及厚度的椭偏仪更是处于世
各向异性材料的测量等，并对这些测试结果进行了详尽的数据分析。
１ ． ４ 技术关键
光学薄膜折射率及厚度测试的难点及技术关键有以下几点： １ ） 由于椭偏仪系统测试的直接值是甲和△， 而要获得光学薄膜折射率及厚度 值，必须先建立一个模型，由这个模型的预设值和实际测量值进行拟合， 通过计算机解超越方程从而得到折射率和厚度值。因此， 模型的建立是至
ｃ ｏ ｍ ｍ ｏ ｎ ｌ ｙ ｕ ｓ ｅ ｄ ｉ ｎ ｔ ｈ ｅ ｗ ｏ ｒ ｌ ｄ ， ａ ｍｅ ｔ ｈ ｏ ｄ ｗ ｈ ｉ ｃ ｈ ｄ ｅ ｒ ｉ ｖ ｅ ｄ ｆ ｒ ｏ ｍ ｖ ａ ｒ ｉ ａ ｂ ｌ ｅ ａ ｎ ｇ ｌ ｅ ｓ ｐ ｅ ｃ ｔ ｒ ｏ ｓ ｃ ｏ ｐ ｉ ｃ
在以上参数中，薄膜的反射比、透射比标准我们已在 “ 八五”期间完成。而其他参数 目
前还没有标准， 例如折射率和厚度， 这些参数对薄膜的设计和工艺制造都是不可缺少的。 薄膜技术和器件的广泛应用， 推动着薄膜测试技术的发展， 同时面对武器装备的不 断更新和发展， 对提高薄膜的性能、评价膜系的优劣， 并对己有的测试仪器进行量值统 一提出了更高的要求。 在这方面国外研究起步较早，发展很快，加之先进的加工手段和
光学薄膜的反射率与透射率关系
光学薄膜的反射率与透射率关系光学薄膜是一种由一层或多层材料组成的薄膜，其厚度通常是几个波长的数量级。
在光学领域中，研究光学薄膜的反射率和透射率关系是非常重要的。
反射率和透射率是描述光在物质界面上的行为的关键参数。
当光线从一种介质进入另一种介质时，一部分光被反射回去，另一部分光穿过物质继续传播。
这种现象称为反射和透射。
光在物质中的传播是由光的电磁波特性决定的。
当光线入射到光学薄膜上时，一部分光被薄膜的表面反射，一部分光穿过薄膜进入下一层介质，而另一部分光被薄膜吸收。
这些光的传播行为可以用反射率和透射率来描述。
反射率是指光线在入射到光学薄膜上时被反射的比例。
反射率可以用反射系数来表示，即入射光的反射光强与入射光强之比。
反射系数的大小与入射光的波长、入射角度以及薄膜的折射率相关。
透射率是指光线在光学薄膜中传播并穿过薄膜的比例。
透射率可以用透射系数来表示，即穿过薄膜的光强与入射光强之比。
透射系数的大小也与光的波长、入射角度以及薄膜的折射率相关。
在光学薄膜的设计和应用中，我们常常希望能够通过调节薄膜的结构和材料来控制反射率和透射率。
例如，在太阳能电池中，我们希望能够最大限度地提高光的吸收，而最小限度地减小光的反射，以提高太阳能电池的效率。
为了实现这一目标，我们可以利用光学薄膜的干涉效应。
干涉是指两束或多束光相互叠加形成明暗条纹的现象。
在光学薄膜中，通过将多个薄膜层叠加在一起，可以实现光的干涉效应。
干涉效应可以使得特定波长的光增强或减弱，从而实现对光的选择性吸收或反射。
通过控制薄膜的层数和厚度，我们可以调节干涉效应，从而改变薄膜的反射率和透射率。
此外，在光学薄膜的设计过程中，还需要考虑材料的折射率和吸收特性。
不同材料具有不同的折射率和吸收系数，对光的传播行为产生不同的影响。
选择适当的材料可以帮助我们实现所需的反射率和透射率。
总结起来，光学薄膜的反射率和透射率关系与薄膜的结构、材料的折射率和吸收特性以及入射光的波长和角度等密切相关。
光学薄膜透反射率的常用测量方法(共31张PPT)
色
光
样
品
池
参
比
池
• 参考光和主光束：分别被探测器接收；
• 透射率：两信号相除；
• 测试前要进行系统光谱校正；
探
测
器
干涉型光谱分析系统
• 红外：～25um；
• 应用迈克尔逊干涉仪对不同波长的光信号进行频率调制，在频
率域内记录干涉强度随光程改变的完全干涉图信号，并对此干
涉信号进行傅立叶逆变换，得到被测光光谱；
于b处，测试信号I2，则R=(I1I2)1/2
I1 I 0 R
k
f
k1
I2 I0R R
k
f
样品的反射率为：
R (I2 / I1)
1
k 1
利用激光谐振腔测试激光高反射镜的反射率
• 激光器的谐振腔由一块全
反射镜和一块半反半透的
镜(输出镜）构成；
• 当输出镜选定，全反镜反
射率改变％，出射激光的
• 减反射膜要求反射率的精度低于％，而激光高反射膜要求反射
率在高于99％的范围内能够有优于％的测量精度；
光谱分析测试系统-单次反射法测量反射率
此反射测试系统为小角度的斜入射系统。
光谱分析测试系统-多次反射法测量反射率
• 单次反射时参考样品反射率影响测试精度；
• V-W型测试：参考样品先放于位置a 处，测试信号I1；测试样品放
由于光斑位置的变化和偏振效应造成的。
• 非常规光谱特性的测量，需要自己设计测量
附件进行测量。
具体测量中的一些问题
• 入射光位置偏移带来测量的问题
• 如果测自然光的倾斜入射透过率，由于入射
光偏振态的问题带来测量问题
• 突跳现象
光学薄膜反射率的计算
′ 2 ′ 2
为薄膜上 、 下 表 面 的 振 幅 反 射 率 的 绝 对 值 , t1 =
2 n0 2n ,1 t′ = 分别为光在薄膜上表面由外向内 n0 + n n + n0
和由内向外折射的振幅透射率 . 欲使 A1′ = A2′ , 即使 r1 = t1 r2 1 t′ ,有
ts =
2 n1
n1 + n2
例如 , 光由空气直射入玻璃表面 ,
收稿日期 : 2006 - 04 - 05 作者简介 : 尹中文 ( 1947 - ) ,河南南阳人 ,副教授 ,从事光学教学与研究 。
第 3期
2
尹中文等 :光学薄膜反射率的计算
・25・
R =r =
n0 - ng n0 + ng
在现行的光学教材中 , 都重点阐明了增透膜 、 增反膜的作用和原理 , 一般只给出光垂直入射单层 增透膜 、 增反膜时反射率的计算结果 (有的结果是 不正确的 ) , 而没有计算过程 . 本文以菲涅耳公式 为基础 , 计算光垂直入射介质界面的反射率和单层 增透膜 、 增反膜的反射率 , 推导出多层膜系反射率 的计算公式 , 并计算了几种多层增透膜 、 增反膜的 反射率 .
3 多层膜
为了计算多层膜的反射率 , 我们首先计算单层 膜反射率的多光束干涉形式 . 也就是说 , 上述计算 单层薄膜反射率的双光束干涉形式仅是近似的处 理方法 . 如图 2 所示 , 设入射光的振幅为 A1 , 各次
・26・
南阳师范学院学报
第 6卷
反射光的复振幅依次为 :
先讨论双层增透膜 , 由于光在空气 /玻璃界面 2 n0 - ng 上的反射率如 ( 8 ) 式所示 , 为 R0 = , 先在 n0 + ng 玻璃上镀一层折射率在 1. 6 ～1. 9 之间的薄膜 , 称 为中膜 ( nZ ) . 由 ( 14 ) 式可得 :
3.3薄膜光学参数测试详解
“光电探测与传感集成技术”教育部国防重点实验室 “电子薄膜与集成器件”国家重点实验室.
薄膜光学参数的测量
从透射、反射光谱确定薄膜的光学常数
其它的薄膜光学常数测试方法 薄膜波导法 光学薄膜厚度的测试
其中：多项式的系数是6个拟合的参量。
Schl. of Optoelectronic Inform. State Key Lab. of ETFID
“光电探测与传感集成技术”教育部国防重点实验室 “电子薄膜与集成器件”国家重点实验室.
2）Sellmeier方程
适用于透明材料和红外半导体材料，是Cauchy方程 的综合，原始的Sellmeier方程仅仅用于完全透明的材料 （k=0），但是有时也能用于吸收区域：
数。
Schl. of Optoelectronic Inform. State Key Lab. of ETFID
“光电探测与传感集成技术”教育部国防重点实验室 “电子薄膜与集成器件”国家重点实验室.
4）Forouhi-Bloomer色散关系
一般只用于模拟材料的间带光谱区域的色散，也能被用于次能带隙区域 以及常规的透明区域，且能处理一些带有弱吸收的薄膜的折射率色散。
此外，还可以利用下列公式从单面透射率极值Tm（即薄 膜透射率Tf对应于λ/4 奇数倍的极值）中直接求解折射率：
考虑薄膜材料的色散对反射率和透射率曲线的影响：
当薄膜有色散时，在光学厚度为λ/4 奇数倍的波长处
不再是极值；但是，光学厚度为λ/2 倍数的波长处仍然是 极值，而与没有色散时关系一样。 一般薄膜材料的折射率均有些色散，及存在色散关系。
光学薄膜透反射率的常用测量方法
光学薄膜透反射率的常用测量方法
1.透射法
透射法是一种常见的测量光学薄膜透反射率的方法。
它利用透射光的强度对薄膜进行测量。
首先，将薄膜样品放置于光源前方，透过光源照射到样品上，然后测量透射光的强度。
通过与样品前后的基板透射光强度进行比较，就可以得到薄膜透射率的信息。
2.反射法
反射法是另一种常用的测量光学薄膜透反射率的方法。
它利用薄膜反射光的强度进行测量。
首先，将薄膜样品放置在光源前方，让光照射到样品上，然后测量反射光的强度。
通过与空气或基板的反射光进行比较，就可以得到薄膜透射率的信息。
3.光谱透射法
光谱透射法是测量光学薄膜透反射率的一种精确方法。
它利用的是薄膜样品的透射光谱特征。
首先，将薄膜样品置于光源前方，然后使用光谱仪测量透射光的光谱特征。
通过分析透射光的波长和强度信息，就可以得到薄膜的透反射特性。
4.激光参比法
激光参比法是测量光学薄膜透反射率的一种高精度测量方法。
它利用激光器作为参比光源。
首先，将激光光束通过参比光路照射到参比探测器上，同时将激光光束通过薄膜样品照射到样品探测器上。
通过比较参比探测器和样品探测器接收到的光信号，就可以得到薄膜的透反射率。
除了以上四种常用的测量方法外，还存在其他一些用于测量光学薄膜透反射率的方法，例如自脉冲法、透微量测量法等。
每种方法都有其适用的场合和特点，根据具体的需求选择合适的测量方法是至关重要的。
总的来说，测量光学薄膜透反射率的常用方法有透射法、反射法、光谱透射法、激光参比法等。
光学常数测试方法汇总
一、椭圆偏振测量法椭圆偏振测量法早在1930年就已经产生，只因当时计算机技术的限制，以至进展缓慢。
该方法的工作原理是基于经典的电磁理论。
利用椭圆偏振测量法在已知基底折射率n s 的情况下，可以测定膜层的厚度d 和折射率n f 。
椭圆偏振测量的原理如下：若有一平行的单色光以0φ角入射到膜层上，则复振幅反射系数pr∧，sr∧，由下式给出p i e pr i e p r p r i e p r p r p r δδδ=-+-+=∧)2211/()221( s i e r i e sr s r i e s r s r s s r δδδ=-+-+=∧)2211/()221( 式中p r 1，p r 2，s r 1及s r 2是空气与膜的界面及膜与基板的界面的P 分量和s 分量的菲涅耳反射系数，它们的大小与n f 、n s 、及0φ有关。
φλπδcos )/2(d n f =，是薄膜的相位厚度，p δ和s δ是p 分量和s 分量的反射相位。
薄膜的椭圆函数∆=-==i e tg s p i e s r p r s r p r ϕδδρ)(//式中 s r p r tg /=ϕ s p δδ-=∆根据上述分析可知，椭圆函数ρ是n 0、n f 、n s 、0φ、d 及λ的函数，即),,,,,(),(00λφρϕρρd n n n s f =∆=在一般情况下，除n f 和d 未知外，其它均为已知，所以只要确定了ϕ和∆，就可解出n f 和d 。
实现椭圆偏振测量的装置有消光型和光度型的。
消光型是根据椭圆偏振光可以补偿成直线偏振光的原理，而光度型的不利用补偿原理而以测量光线强度为基础，配合计算机分析、得到ϕ和∆。
这种方法具有原子层级的灵敏度，并有非破坏性、非扰动性、高灵敏度和高精度等诸多优点。
故自这一技术产生以来，人们就在这一领域进行了大量的研究，且发展迅速。
一方面，测量仪器已从早期的单波长椭偏仪发展到了后来的多波长和连续波长的椭偏仪；另一方面，被测量的对象也日趋复杂化。
15光学薄膜透反射率的常用测量方法
15光学薄膜透反射率的常用测量方法光学薄膜的透射率和反射率是衡量薄膜光学性能的重要参数，也是对薄膜性能进行研究和验证的主要手段之一、在实际应用中，有许多方法可以测量薄膜的透射率和反射率，下面将介绍一些常用的测量方法。
1.光谱分析法：光谱分析法是一种非常常用的测量薄膜透射率和反射率的方法。
该方法主要基于薄膜对不同波长的光的吸收、透射和反射特性。
通过使用光谱仪或分光光度计，可以测量材料在特定波长范围内的透射谱和反射谱，从而得到透射率和反射率。
此外，可以利用菲涅尔方程对薄膜的透射谱和反射谱进行定量理论分析和拟合，获得更精确的透射率和反射率值。
2.自动反射光源法：自动反射光源法是一种使用反射系数标准来测量薄膜透射率和反射率的方法。
该方法基于功率透射谱与功率反射谱之间的关系，通过利用一个已知反射率的标准样品作为参考，测量待测样品和标准样品的功率透射谱和功率反射谱，并计算得到反射系数，进而得到透射率和反射率。
3.变光角反射法：变光角反射法是测量薄膜透射率和反射率的常用方法之一、该方法基于光线在薄膜表面的反射特性，在改变入射角度时，测量反射光的强度，并根据反射率与入射角度之间的关系计算得到透射率和反射率。
4.光谱椭偏反射法：光谱椭偏反射法是一种测量薄膜透射率和反射率的非常灵敏和精确的方法。
该方法使用椭偏光测量技术，通过测量左旋和右旋椭偏光的反射光强度，并进行衍射计算，可以获得薄膜的透射率和反射率。
5.反射折射光谱法：反射折射光谱法在测量薄膜透射率和反射率时也是常用的方法之一、该方法主要通过光束的反射和折射，测量入射光和折射光之间的干涉效应来计算透射率和反射率。
通过利用反射波和透射波之间的干涉现象，可以得到薄膜的透射率和反射率。
总结而言，透射率和反射率是衡量光学薄膜性能的重要指标，有许多不同的测量方法可供选择，每种方法都有其适用的范围和优点。
在实际应用中，可以根据不同的需求和实验条件选择合适的方法进行测量，并结合其他表征技术对薄膜的光学性能进行全面研究和分析。
材料的光学性能与测试方法
材料的光学性能与测试方法材料的光学性能与测试方法是研究材料光学特性的关键内容，对于各种光学应用具有重要的意义。
本文将从材料的光学性能介绍和测试方法两个方面进行论述。
一、材料的光学性能介绍光学性能是指材料在光的作用下表现出的各种性能和特性。
了解材料的光学性能对于研究光学现象和应用具有重要意义。
1.1 折射率折射率是材料光学性能的重要指标之一。
它表示光在通过一种介质时的偏折程度。
折射率与光在介质中传播速度的关系密切，不同波长的光在同一介质中的折射率可能有所不同。
1.2 透射率透射率是指光通过材料后保持原始强度的能力。
透射率与材料的透明度直接相关，透射率高表示材料对光的吸收和散射较少，从而具有较好的透明性。
1.3 反射率反射率是指光射到材料表面时，从表面反射回来的光的强度和入射光的强度之比。
反射率与材料表面的特性有关，不同的表面处理会导致反射率的差异。
1.4 吸收率吸收率是指光在通过材料时被吸收的程度。
材料的吸收率与光波长和材料性质有关，吸收率高表示材料对光的吸收能力强。
二、材料的光学性能测试方法为了获得准确的材料光学性能参数，需要采用一系列的测试方法进行测量。
下面介绍几种常用的光学性能测试方法。
2.1 傅立叶红外光谱仪（FTIR）FTIR是一种用于分析材料的红外吸收光谱的仪器。
它可以通过测量材料在红外波段吸收光的能力来获取材料的吸收率等数据。
2.2 紫外-可见-近红外分光光度计（UV-Vis-NIR）UV-Vis-NIR是用于测量材料在紫外、可见和近红外波段吸收和透射的仪器。
它可以通过测量材料的透射率和反射率来得到光学性能指标。
2.3 拉曼光谱仪拉曼光谱仪可以测量材料分子的振动和转动状态，对于材料的化学组成和结构有着重要的作用。
2.4 激光扫描共聚焦显微镜（LSCM）LSCM可以观察材料的形貌和结构，并通过光的散射和透射等现象获取材料的折射率和透射率等光学性能参数。
2.5 光学薄膜测量系统光学薄膜测量系统可以测量材料制备的光学薄膜的厚度和折射率，对于制备具有特定光学性能的薄膜具有重要的指导意义。
15光学薄膜透、反射率的常用测量方法
单色仪型分光光度计有单光路与双光路两类
• 原理
首先不放样品，测出100％透射的光谱信号； 放入样品测试光谱信号； 两个信号进行比较得到透射率；
特点
需要2次测量，测量速度慢； 对光源的稳定性以及系统的稳定性要求极高；
双光路测试
单 色 光 样 品 池 参 比 池 探 测 器
• 参考光和主光束：分别被探测器接收； • 透射率：两信号相除； • 测试前要进行系统光谱校正；
干涉型光谱分析系统
• 红外：2.5～25um； • 应用迈克尔逊干涉仪对不同波长的光信号进行频率调制， 在频率域内记录干涉强度随光程改变的完全干涉图信号， 并对此干涉信号进行傅立叶逆变换，得到被测光光谱； • 特点：信噪比高，重复性好，分辨率高，扫描速度快
光谱分析测试系统-透射率的测量
光谱仪测试一般步骤
T I / I (I xTs I yTp ) / I
图（b）放置：
T (I xTP I yTs ) / I
Ix I y T T (TP Ts ) TP Ts I 对自然光透射率 1 1 T (TP Ts ) (T T ) 2 2
光谱分析仪器比较
性能 Lamda 900PE
175～3330 0.08nm 0.00008
Cary 5000
岛津UV 365
190～2500 0.1nm 0.001
Hitachi 4100
光谱 分辨率 透射精度
175～3330 0.1nm 0.0003
185～3330 0.1nm 0.0003
反射测试
• 按测试原理不同划分为：单色仪分光光度计和干涉型光谱测试系统；
单色仪型分光光度计原理
两种光学薄膜反射系数计算方法的对比
两种光学薄膜反射系数计算方法的对比张颖颖;宋炜;徐小兵【摘要】Two methods, the equivalent interface method and the admittance matrix method, are introduced to cal-culate the reflection coefficient of optical films, and the calculated results of the reflectivity and phase difference of the optical films with many layers are compared. It is found that when the effective digits of the calculated value is 15 , the differences of the two methods’ calculated reflectivity and phase difference are 10 -15 order and 10 -14 rad or-der respectively, far less than their measured resolution. Therefore, their results can be considered as the same. The calculated reflectivity of the two methods can also be thought the same while the effective digit of the calculated value is greater than 5, whatever for p-light and s-light. This indicates that the two methods which are based on the same theory have the same calculated result. In particular, the reliability of the calculated results is confirmed by an experiment.%该文介绍了两种光学薄膜反射系数的计算方法———等效界面法和导纳矩阵法，并比较了两种方法在多层光学薄膜结构下的反射率和相位差计算结果。
15光学薄膜透反射率的常用测量方法
15光学薄膜透反射率的常用测量方法光学薄膜透射和反射率的测量是光学薄膜研究中的重要工作，能够帮助我们了解薄膜材料的光学性能和性质。
下面将介绍15种常用的光学薄膜透、反射率测量方法。
1.直接测量法：该方法使用光谱仪或光度计测量光源经过薄膜时的光强，从而计算得到透射率和反射率。
2.单波长法：使用一定波长的单色光源通过薄膜后测量透射光强和反射光强，计算透射率和反射率。
3.双波长法：使用两个不同波长的光源，通过测量透射和反射光强计算得到透射率和反射率，可以校正一些测量误差。
4.应用光栅的光谱测量法：通过应用光栅光谱仪，由不同波长的光分光成光谱，然后测量透射和反射光谱，进而得到透射率和反射率。
5.旋转增强全反射法：该方法通过控制入射角度和设置增强物，测量透射光强，然后计算出透射率和反射率。
6.衰减全反射法：该方法使用光强减弱过程中的反射光强和透射光强测量透射率和反射率。
7.光谱拟合法：根据测量得到的透射和反射光谱，利用模型拟合的方法计算透射率和反射率。
8.搭桥法：通过将样品与标准样品搭桥并测量透射光强，计算出透射率和反射率。
9.工作曲线法：在已知标准薄膜透射光强-透射率-反射率关系的基础上，通过测量得到的透射光强计算出透射率和反射率。
10.工作标准法：在已知标准薄膜的透、反射率的基础上，测量样品和标准样品的透、反射光强，从而计算出透射率和反射率。
11.多点法：通过在样品表面选取多个点测量透射光强，然后计算平均透射率和反射率。
12.自激法：通过调节激发电流或电压，使样品上光与流过薄膜的载流子相互作用，测量薄膜透射光强，计算透射率。
13.面板法：将样品放在凸透镜或凹镜之间，通过观察得到的同心圆环（若干阶圆环）测量透射和反射光强，计算出透射率和反射率。
14.四端法：通过在样品两端附加两个感应线圈，将交流信号注入样品，然后根据测得的电磁感应强度计算透射率和反射率。
15.利用传递矩阵法：通过测量样品和背板的透射和反射光强，并利用传递矩阵计算透射率和反射率。
3.1反射透射与吸收率测试
“光电探测与传感集成技术”教育部国防重点实验室 “电子薄膜与集成器件”国家重点实验室.
影响测量准确性的主要因素（续）
样品后表面的影响
设空白基板的透射率为T0， 忽略基板与薄膜吸收，Rs=1-Ts ，同理 Rf=1-Tf
Schl. of Optoelectronic Inform. State Key Lab. of ETFID
采用共焦显微系统、光斑小 测试凹凸不平表面反射 需要参比样品
K9玻璃，在360nm ~ 2500nm 范围内具有平直光谱响应。
石英玻璃也可以作参比。 I0为K9反射信号 R0为K9理论反射率
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（1）单光路分光光度计
测试时，首先进行“空白样”测试，测试出100%透射 基本光谱光电信号
实际样品测试，然后对比（即扣除空白样测试）
对光源输出光的稳定性要求较高
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“光电探测与传感集成技术”教育部国防重点实验室 “电子薄膜与集成器件”国家重点实验室.
数区间 应用各种光谱仪，可完成薄膜样品的光谱透射、光谱 反射以及光谱吸收测试。
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二、薄膜光谱透射率的测试
“光电探测与传感集成技术”教育部国防重点实验室 “电子薄膜与集成器件”国家重点实验室.
红外傅里叶变换光谱仪具备的特点： 1、 探测的信号增大，大大提高了谱图的信噪比 2、光学元件少，无狭缝和光栅，到达检测器/探测器的辐射
光学元件的制备与性能测试
光学元件的制备与性能测试光学元件是现代光学领域中的重要组成部分。
它们广泛应用于成像系统、激光器、光纤通信和其他领域。
在光学元件的制备与性能测试方面，科技工作者们不断推进技术水平，旨在提高光学元件的品质和性能，提高光学元件在实际应用中的效能。
制备光学元件的技术主要包括制造工艺和材料选择。
目前，常用的光学元件制造工艺主要有光学薄膜沉积、离子束抛光和3D打印等。
各种工艺各有特点，应根据不同的需求进行选择。
光学薄膜沉积是一种制备光学元件的常用工艺。
它是在光学元件的表面沉积一层高反射率或低反射率的薄膜，使光能够更好地进入或退出元件中。
该技术具有高效、规则性好、成本低等特点，常用于抗反射膜、滤光器等光学元件的制作。
离子束抛光（IBF）是一种高度自动化的加工技术，可用于制造高精度光学元件，并具有优异的光学性能。
IBF的加工速度快，表面质量高，加工精度高，是一种十分理想的磨削、抛光、铣削和雕刻工艺。
3D打印技术也常用于光学元件的制造。
该技术在光学领域中被称为“数字式制造技术”，通常采用定向光固化、粉末烧结和光束材料沉积等多种方法进行制造。
与传统加工方法相比，3D打印技术具有设计自由度高、加工周期短、生产成本底等特点。
除了制造工艺外，材料的选择也对光学元件的性能和使用寿命产生着重要影响。
常用的光学材料包括玻璃、石英、单晶材料和纳米材料。
玻璃和石英是光学元件中常用的材料，晶体材料和纳米材料的使用范围相对较窄，主要用于特殊应用。
光学元件的性能测试是评价其品质和性能的重要手段。
性能测试的方法主要包括光学测试和物理测试。
常用的光学测试方法有透射率测量、折射率测量、反射率测量、光谱测量、激光输出测量等。
透射率、折射率和反射率是光学元件性能测试中最基本的参数，必须精确可靠地测量。
光谱测量可用于分析光学元件的光学特性和机理，激光输出测量是激光器性能测试中的重要内容。
物理测试主要包括强度测试、温度测试和湿度测试等。
强度测试是测试光学元件的耐用程度、物理强度和耐冲击性。