[發明專利]一種含色度監控功能的寬光譜光學鍍膜在線監控系統

無效

• 申請號: 200810026853.7
• 申請日: 2008-03-18
• 公開（公告）號: CN101251609A
• 公開（公告）日: 2008-08-27
• 發明（設計）人: 江紹基;張豪杰;潘洪昌;鐘金池
• 申請（專利權）人: 中山大學
• 主分類號: G02B1/10
• 分類號: G02B1/10;G01J3/18;G01J3/28;G01J3/46;G01M11/02;G01B11/06
• 代理公司: 廣州粵高專利代理有限公司
• 代理人: 禹小明

技術領域

本發明涉及光學真空鍍膜機的監控系統領域，更具體的說是一種含色度監控功能的寬光譜光學鍍膜在線監控系統。

背景技術

光學薄膜的光學特性與其每一層的厚度密切相關，為鍍制符合要求的光學薄膜必須在制備過程中精確監控膜厚。因此膜厚監控技術作為薄膜技術中的一項關鍵技術引起了人們越來越多的重視。膜厚監控是一種對膜厚的動態、實時的測量和控制。

在非四分之一波長寬帶光學薄膜的鍍制中，單波長監控很難精確控制其寬波段特性。因此法國馬塞國家表面和光學薄膜實驗室的E.Pettetier等提出以評價函數進行寬光譜膜厚監控。

寬光譜掃描方式可分為機械掃描方式、窄帶干涉濾光片掃描方式、光導纖維束結合干涉濾光片的檢測方法、利用CCD陣列掃描方式等多種方式。但由于光學鍍膜寬光譜膜厚監控過程是一實時監控過程，對整個監控光譜范圍的信號要求有快速顯示，在鍍制光通信密集波分復用濾光片中還要求有高分辨率。因此綜合對比上述幾種寬光譜監控方式，CCD陣列掃描方法具有分辨率高、反應速度快、穩定性好等優勢，是最佳方案。

發明內容

本發明的目的在于解決現有技術中的難題，提供一種監控精度高、操作方便、多功能、且含色度監控功能的寬光譜光學鍍膜在線監控系統。

為實現上述目的，本發明的技術方案為：一種含色度監控功能的寬光譜光學鍍膜在線監控系統，包括光源、用于光學鍍膜的真空室、設于真空室內的監控片、多色儀、電耦合器件、A/D轉換電路及計算機，光源發出的光進入真空室照射到監控片上，光透過真空室并入射到多色儀，經多色儀衍射后形成的寬光譜入射到電耦合器件上，電耦合器件采集寬光譜的各譜線對應的光強并經電耦合器件的驅動放大，再通過A/D轉換電路后輸入計算機，并由計算機的監控軟件系統進行處理。

真空室與多色儀之間連接有將光由真空室導入多色儀的導光光纖。除此之外，真空室與多色儀之間也可以設置為將光由真空室反射入多色儀的反射鏡。

該多色儀包括入射狹縫，第一、第二平面反射鏡，曲面反射鏡及光柵，光由入射狹縫入射，經第一平面鏡反射至曲面反射鏡，再由曲面反射鏡反射至光柵，并由光柵反射，再經曲面反射鏡及第二平面反射鏡射出多色儀。

該光源采用150W的鹵鎢燈，并由穩壓電源驅動。

另外，該計算機的監控軟件系統包括用于設置鍍膜及電耦合器件參數的初始化模塊、用于控制電耦合器件接收光譜信息及將接收到的模擬信號轉換為數字信號的數據采集模塊、對光譜數據進行處理并將處理結果與理論曲線通過評價函數作蒸鍍判停的數據處理模塊、及用于負責實測數據和理論數據在監控程序界面的輸出和曲線描繪的數據管理模塊。數據處理模塊還對采集到的光譜數據進行取樣平均和平滑處理。

本發明集合了監控硬件系統及監控軟件系統，具有多功能、反應靈敏的特點，操作者在鍍膜過程中，可對光學鍍膜進行寬光譜監控與色度監控。而在監控過程中，操作者可直觀地看到鍍制過程中實際光譜曲線變化、理論設計光譜曲線以及它們的接近過程，降低了對操作者熟練度的要求，而且對規整膜系和非規整膜系都能控制。色度監控功能可以讓操作者在鍍制對顏色有嚴格要求的光學薄膜時，方便對薄膜的色度學參數進行監控。

另外，本發明的監控精度高，且膜層監控可重復性好，對非規整膜系的監控具有優越性，并且在蒸鍍過程中測量和記錄了整個波段內的透射率變化情況。所得信息豐富，這還有利于我們實時地測量薄膜的光學常數、折射率色散和非均勻性等一系列性質。

附圖說明

圖1為本發明含色度監控功能的寬光譜光學鍍膜在線監控系統的結構原理圖；

圖2為多色儀內部光路結構圖；

圖3為本發明監控軟件程序的總體結構框圖及流程圖。

具體實施方式

下面簡單說明含色度監控功能的寬光譜光學鍍膜在線監控系統的基本原理。

寬光譜掃描法是利用實測的寬光譜掃描曲線與理論計算的目標光譜曲線進行比較，并以評價函數反饋比較結果給控制系統的一種膜厚監控方法。假設沒有監控片時系統接收光能量為并設：T_r、R_r分別為監控片后表面的透射率和反射率；T₀、R₀和T_i、R_i分別是監控片前表面鍍膜前和鍍膜過程中的透射率和反射率。那么，在蒸鍍開始前透過的光能量為：

其中在蒸鍍前以定標存入計算機。在蒸鍍過程中的光能量為：

(2)、(1)式相除則被消去，得：