2021年 第48卷 第11期
封面文章:武梅妤,王静,李斌成. 偏振光腔衰荡技术测量单层SiO2 薄膜特性[J]. 光电工程,2021,48(11): 210270.
在光学薄膜领域中,SiO2具有低吸收系数、耐腐蚀性、硬度高等特性,是制备高性能光学薄膜的首选低折射率材料。在光学薄膜制备过程中,不仅需要满足超低吸收和散射损耗,还需要控制镀膜后残余应力的大小,过大的残余应力会造成光学元件基底和镀膜表面变形以及折射率各向异性。然而,一定大小的残余应力还可以提高薄膜的硬度以及对基底的附着力,提高光学元件的寿命。通常两者需要使用不同的测量仪器进行测量,然后将两者叠加计算。不同仪器上耗费大量成本和时间,并且测量点的偏差也会影响对结果的评价。偏振光腔衰荡技术建立了很强的光学测量内在关联,可以实现对薄膜应力双折射和光学损耗的同点、同时高精度测量。
电子科技大学李斌成教授研究团队提出了一种基于光腔衰荡的应力双折射测量技术,利用谐振腔内来回反射累积产生的偏振光相位差和衰荡时间,进一步提高了腔内光学元件应力双折射和光学损耗的测量精度,实现了应力双折射和光学损耗同点、同时、高精度测量,并且该方法测量的是光强衰减速率,不受光强波动的影响,是目前测量精度最高的方法。实验对 60°、70°和 80°沉积角度条件下制备的单层 SiO2 薄膜样品进行了应力和光学损耗的测量分析。所测得的光学损耗和应力双折射的测量精度分别是3.5ppm、5.0×10-6 rad。分析表明,随着沉积角度增加,薄膜粗糙度增大,致密性越来越疏松。对应地,薄膜光学损耗呈逐渐增大的趋势,应力双折射呈逐渐减小的趋势。
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