线性共蒸法制备非均匀膜误差特性模拟分析.pdfVIP

　第 17 卷 　第 6 期 强 激 光 与 粒 子 束 Vol . 17 ,No . 6 　 　2005 年 6 月 H I GH PO W ER L A SER AND PA R TICL E B EA M S J un . ,2005 　 文章编号 : 　100 14322 (2005) 线性共蒸法制备非均匀膜的误差特性模拟分析 1 ,2 1 ,2 1 1 沈自才 , 　孔伟金 , 　邵建达 , 　范正修 ( 1. 中国科学院 上海光学精密机械研究所, 上海 20 1800 ; 　2 . 中国科学院 研究生院, 北京 100039) 　　摘 　要 : 　对双源线性共蒸法制备的非均匀薄膜折射率分布与光学特性的关系作了探讨 ,并与均匀介质膜 的光学特性作了对比;从折射率正变和负变两个方面 ,讨论了混合介质膜折射率不同变化规律对光学性能带来 的影响 ;讨论了厚度误差和折射率极值误差对非均匀膜光学性能的影响 。结果发现 :折射率变化规律误差主要 对非均匀膜的应用波段范围产生影响 ,而膜层厚度误差和折射率极值误差超过一定值时 ,将对薄膜光学特性产 生重要影响 。 　　关键词 : 　光学薄膜 ; 　非均匀 ; 　渐变折射率 ; 　共蒸法 　　中图分类号 : 　O484 　　　　文献标识码 : 　A 　　渐变折射率薄膜 ,又称为非均匀膜 ,其主要特征为沿着膜层表面的法线方向折射率连续变化 ,而在垂直于 法线的水平方向上折射率保持不变[ 1 ] 。与传统的分层介质膜相比较 ,渐变折射率薄膜既消除了膜层间的界面 及其带来的不稳定性 ,又极大地增加了膜系设计的调控度 ,可以用来满足现代薄膜光学中均匀薄膜所无法满足 的光谱特性要求 ,并有望在性能稳定性上获得较大提高 。 　　渐变折射率薄膜的研究与均匀膜相比还缺乏更深入的研究 。在应用上 , 目前主要研究的是增透膜 、太阳能 玻璃吸收膜 、啁啾介质激光镜[2 ,3 ] 和 ru gat e 滤光片[4 ,5 ] 等 ,特别是在高功率激光元件中 ,高损伤阈值光学薄膜的 制备已经成为限制各种激光器件整体性能的“瓶颈”。渐变折射率薄膜 , 由于消除了界面 ,可以大大提高薄膜的 抗激光损伤阈值 。 　　在以前的工作中 ,作者对共蒸法制备的非均匀膜的光学特性进行了详细的讨论 。但由于设备和控制误差 等因素的影响 ,实际制备中总是会产生一些误差 ,主要有薄膜厚度误差 、折射率变化规律误差 、折射率极值误差 等 。本文将对各种可能产生的误差对多周期非均匀膜光学性能带来的影响进行探讨 ,这将对制备高性能光学 薄膜如高抗激光损伤阈值的光学滤光片具有重要指导意义 。 1 　非均匀膜的折射率分布对光谱透射率性能的影响 　　在以前的工作中 ,我们假设在用双源共蒸法制备渐变折射率薄膜时 ,两种膜料的沉积单分子大小近似相 等 、沉积速率为线性变化 、总沉积速率为两种膜料的沉积速率之和且为常数 。在这些条件下 , 分别运用德鲁德 [ 6 ] 理论和罗伦兹罗伦茨理论 对线性共蒸法制备的非均匀膜的折射率变化规律进行了模分析 ,得到非均匀膜的 折射率变化规律形式分别为[ 7 ] ( ) 2 ( ) 2 ( ) 2 ( ) 1/ 2 ( ) n z = { n 0 - [ n 0 - n h ] z/ h} 1 2 (