[發(fā)明專利]一種寬光譜光干涉法測量薄膜厚度的系統(tǒng)有效
| 申請?zhí)枺?/td> | 201410290494.1 | 申請日： | 2014-06-24 |
| 公開（公告）號： | CN104034272A | 公開（公告）日： | 2014-09-10 |
| 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人： | 賈傳武;常軍;姜浩;王宗良;王強(qiáng);田長彬 | 申請（專利權(quán)）人： | 山東大學(xué) |
| 主分類號： | G01B11/06 | 分類號： | G01B11/06 |
| 代理公司： | 濟(jì)南金迪知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 37219 | 代理人： | 許德山 |
| 地址： | 250100 山*** | 國省代碼： | 山東;37 |
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| 摘要： | |||
| 搜索關(guān)鍵詞： | 一種 光譜 干涉 測量 薄膜 厚度 系統(tǒng) | ||
1.一種寬光譜光干涉法測量薄膜厚度的系統(tǒng)，包括ASE光源、波長解調(diào)儀、1*2耦合器、計(jì)算機(jī)、光纖準(zhǔn)直器和法珀腔干涉平臺，其特征在于1*2耦合器的1號端口接ASE光源；1*2耦合器的2號端口接波長解調(diào)儀，波長解調(diào)儀與計(jì)算機(jī)相連；1*2耦合器的3號端口接光纖準(zhǔn)直器，光纖準(zhǔn)直器固定在法珀腔干涉平臺上；法珀腔干涉平臺包括反射鏡，防震平臺、兩根支撐桿和兩根固定桿，右支撐桿固定在防震平臺的邊沿上且與防震平臺相垂直，兩根固定桿一端帶有固定夾，另一端帶有套筒，套筒套在右支撐桿上并能沿右支撐桿上下移動，固定桿的套筒上帶有緊固螺絲，通過緊固螺絲能將固定桿固定在右支撐桿上；光纖準(zhǔn)直器由上固定桿上的固定夾固定，并由上固定桿將其固定在法珀腔干涉平臺的右支撐桿上，反射鏡由下固定桿上的固定夾固定，并由下固定桿將其固定在法珀腔干涉平臺的右支撐桿上；防震平臺上放置中間有通透圓孔的長方體形的鐵制壓塊，壓塊上的圓孔和其上端固定在兩固定桿上的光纖準(zhǔn)直器及反射鏡處于同一垂直線上，壓塊與反射鏡通過一個(gè)左支撐桿相連，使得壓塊與左支撐桿和反射鏡能整體垂直移動，反射鏡水平放置，抬起壓塊，即可將薄膜放入壓塊與防震平臺的中間。
2.如權(quán)利要求1所述的一種寬光譜光干涉法測量薄膜厚度的系統(tǒng)，其特征在于所述的ASE光源為1520-1570nm寬光譜光源，輸出功率為15mw。
3.如權(quán)利要求1所述的一種寬光譜光干涉法測量薄膜厚度的系統(tǒng)，其特征在于所述的波長解調(diào)儀為Bayspec公司生產(chǎn)的，波長精度為30pm，光譜解調(diào)精度為0.1nm。
4.如權(quán)利要求1所述的一種寬光譜光干涉法測量薄膜厚度的系統(tǒng)，其特征在于所述的光纖準(zhǔn)直器為中心波長為1550nm，工作距離為50mm，最大回波損耗為50db。
5.如權(quán)利要求1所述的一種寬光譜光干涉法測量薄膜厚度的系統(tǒng)，其特征在于所述的反射鏡面為全反鏡面。
6.一種利用權(quán)利要求1所述測量薄膜厚度的系統(tǒng)進(jìn)行薄膜厚度測量的方法，步驟如下：
1)連接系統(tǒng)，ASE光源輸出端口連接1*2耦合器的1號端口；1*2耦合器的2號端口連接波長解調(diào)儀，波長解調(diào)儀與計(jì)算機(jī)相連；1*2耦合器的3號端口連接光纖準(zhǔn)直器；
2)開啟系統(tǒng)，打開光源和解調(diào)的按鈕，上下調(diào)整套筒的位置，使得由ASE光源輸出的光經(jīng)光纖準(zhǔn)直器一部分垂直入射到反射鏡面；
3)入射到反射鏡面再經(jīng)反射鏡面反射回光纖準(zhǔn)直器的光，與另一部分直接由光纖準(zhǔn)直器下端面反射回去兩束反射光在光纖準(zhǔn)直器內(nèi)形成干涉光，其光強(qiáng)可以表示為：
式中R為法珀腔反射率，λ為波長，L為法珀腔腔長，I0為ASE光源輸出的光強(qiáng)，n為空氣折射率；
4)當(dāng)法珀腔腔長L和波長λ滿足關(guān)系：時(shí)，光強(qiáng)Ir(λ)取得極大值，當(dāng)時(shí)，光強(qiáng)Ir(λ)取得極小值，其中m表示干涉級次；當(dāng)法珀腔腔長一定時(shí)系統(tǒng)輸出光強(qiáng)隨波長的分布呈近似余弦分布；若干涉條紋的第m級和第m+q(q＝1,2,3、、、)級極大值對應(yīng)的波長分別為λm，λm+q，則由以上分析可知：
將上兩次聯(lián)解，即可求出法珀腔腔長值L：
5)抬起壓塊，將薄膜加入壓塊與防震臺中間，測得加入薄膜后的法珀腔腔長L'，則薄膜的厚度d＝L'-L。
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