椭偏法光学材料折射率测量精度分析

为了实现光学材料参数高精度测量与初步检测材料快速进行.基于对椭偏法测量光学材料折射率的原理,对实验仪器的选取和实验过程进行设计,得出实验数据,对实验中的光强强度变化误差、入射角精度、起偏器和检偏器转动误差等方面进行分析.结果表明:该实验在实验仪器选取和测角精度上改进,使折射率测量误差达到1×10~(-4),实现了光学参数的低成本,高精度检测.     

光导薄膜光学参数的测量——椭偏术双入射角法

椭偏术是薄膜物理和表面科学的重要测量方法。对椭偏术基本方程进行数学处理,应用微型计算机可由测量值直接求得未知参数。双入射角法不仅可以提高测量精度,而且可以直接求得薄膜的几何厚度而不必借助其它方法判断周期数。     

厚膜光学参数的椭偏消光法测量

讨论了三相椭偏方程对于解算膜厚大于一个周期的介质薄膜(厚膜)光学参数的原理和方法；给出了在WJZ型多功能激光椭偏仪上进行的测量实例及计算结果。     

外差椭偏纳米薄膜测量技术

提出一种可同时测量膜厚和折射率的新型快速高灵敏度薄膜测量方法－外差椭偏纳米薄膜测量技术,并给出了理论分析与设计、实验结果和误差分析、采用弱磁场塞曼激光器,用相位直接比较法得到０．１８°分辨率,是迄今结果最简单的新型椭偏仪设计,测量过程高速全自动化,适合于现场连续测量。理论上可达到较高的测量精度。     

离子束辅助沉积非晶硅薄膜红外光学特性研究

为了得到非晶硅（a-Si）薄膜红外光学常数与工艺参数之间的关系,采用Ar离子束辅助电子束热蒸发技术制备a-Si薄膜,并利用椭偏仪和分光光度计测量了薄膜的光学常数,分析了薄膜沉积速率、基底温度和工作真空度对a-Si薄膜折射率和消光系数的影响.实验结果表明：影响a-Si薄膜光学常数的主要工艺因素是沉积速率和基底温度,工作真空度的影响最小.当沉积速率和基底温度升高时,薄膜的折射率先增大后减小;当工作真空度升高时,薄膜的折射率增大.在波长1~5μm之间,a-Si薄膜的折射率变化范围为2.47~3.28.     

单层薄膜的五次多项式椭偏方程的数值分析

采用椭偏法测试的单层均匀透射薄膜的介电常数满足一个五阶多项式方程,来求解 薄膜的折射率和厚度,并且进行了详细的计算和讨论。椭偏仪的测量精度除了与它本身的结构参数以及读数精度有关外,还与被测系统本身有关,精度还取决于衬底的折射率ｎ２,Ψ和Δ的区域及入射角。采用此方法编程可以既快又精确地计算出薄膜的折射率和厚度,取得了令人满意的结果。     

基于粒子群算法的椭偏法测量数据反演

为解决椭偏法测量薄膜厚度和折射率实验数据处理较为复杂的问题,采用一种新的基于群体智能的优化算法—粒子群算法处理实验数据.以单层吸收薄膜的测量为例,利用该算法进行数据处理.实验结果表明,三个薄膜参数(折射率n,消光系数k和薄膜厚度d)可以同时获得,而且在未知参数确切范围情况下,大范围内进行搜索仍然能保证快速收敛到最优解.文中算法和遗传模拟退火算法以及利用椭偏仪数据处理软件得出的结果相比较,表明该算法计算精度高,收敛速度快.     

渐变折射率薄膜折射率轮廓的分层检测法

对实际渐变折射率薄膜的折射率轮廓进行测量评价.从线性渐变折射率薄膜的折射率轮廓和反射率光谱之间的关系出发,采用反演技术结合梯度薄膜与渐变折射率薄膜的等效原理,对渐变折射率薄膜的折射率轮廓进行模拟测量,得到了实际镀制的渐变折射率薄膜的折射率轮廓.结果表明,使用该方法得到的折射轮廓对应的反射率曲线和实测反射率曲线直接的误差不超过0.4%.     

椭圆偏振仪测量误差的修正

为了消除单波长消光椭圆偏振仪测量薄膜光学参数的测量误差,从椭圆偏振仪的测量原理和方法分析了椭圆偏振法测量薄膜折射率和厚度可能的误差来源.表明对测量结果影响比较大的是起偏器P的零点误差δp和1/4波片偏离45°的数值误差δ2,给出了消除误差的方法.用椭圆偏振仪进行了测量实验,对测量结果进行了系统误差修正,修正比可达到1.7%.     

六光幕阵列光幕夹角参数对测量精度影响规律分析及仿真

为了确定六光幕阵列中的最佳光幕夹角参数以减小对测量精度的影响,研究了双"N"形六光幕阵列测量精度,建立了误差传播公式,仿真分析了光幕夹角参数对测量误差的影响规律.仿真结果表明:在一定的实弹试验仿真条件下,坐标测量误差dZY较小时,对应的最佳夹角参数范围为44.5°≥α≥45.5°,57°≥β≥60°;速度误差dV较小时对应的最佳夹角参数范围为36°≥α≥38°,54°≥β≥55°.     

迈克耳孙干涉仪测薄透明体厚度和折射率

提出用迈克耳孙干涉仪同时测量薄透明体厚度和折射率的新方法．根据本方法，当插入迈克耳孙干涉仪光路中的被测透明体与光路呈不同夹角时，对应光程变化可通过等倾干涉圆环的变化定量测量．推导出圆环数、薄透明体与光路夹角、厚度、折射率关系，据此可测得薄透明体厚度和折射率．使用此方法，光学系统只需在测量前校准，测量中不再变动，可进一步降低系统误差．     

椭偏方法分析无氢DLC薄膜光学吸收特性

类金刚石（Diamond Like Coobon,DLc）薄膜在光学领域主要用做红外区高强度减反射光学薄膜,准确测定薄膜的消光系数走,是评价薄膜吸收特性的关键环节．考虑到DLc薄膜材料结构的复杂性,研究了椭偏技术在分析无氢DLC薄膜时物理模型的建立方法,并且验证了该模型分析结果的准确性．利用Maxwell—Gamett等效介质理论建立了一种单层椭偏分析物理模型Si／EMA（n,＋n2混合材料）,利用该模型探索了采用双层模型的高低折射率比值代替薄膜中不同结构材料组分比值的有效性,从整体上用单层模型表征了DLc薄膜的消光系数,获得了单层薄膜的消光系数和折射率．测试了样片的透射率光谱．分别采用TFC（TFCalc）拟合的透射率光谱和Raman光谱验证了椭偏分析模型测试结果的准确性为椭偏分析技术研究DLC薄膜吸收损耗特性提供了有效路径．     

基于显微数字全息的生物薄膜折射率的测量

提出了一种基于显微数字全息相位重构图像的生物薄膜折射率的简便测量方法。利用角谱法对生物薄膜的显微数字全息图像进行重构,得到其复振幅分布,从中获得激光通过生物薄膜后的相位变化与薄膜厚度、薄膜中液体的折射率及薄膜折射率间的定量关系。通过等厚干涉和阿贝折射仪测得膜的厚度与液体的折射率,再从定量的相位变化中获得生物薄膜的折射率。以洋葱内表皮细胞层折射率的测量为例,进行了相应的实验验证,得到了波长为632.8nm下的折射率。理论与实验均表明,该方法是有效和切实可行的。     

大视场角1/4对称膜系偏光分束镜的研究

为了增大薄膜偏光分束镜(PBS)的视场角,从对称膜系等效折射率公式和截止带理论出发,设计了对称膜系结构的大视场角PBS。利用电子枪蒸镀法制备了低高低折射率(LHL)膜系结构的PBS,利用UV3101-PC分光光度计测量了PBS在不同入射角下的透射分光光谱,通过消光比测试系统测量了PBS反射光和透射光的消光比。结果表明,偏光分光光谱随入射角变化不明显,在视场角范围内具有较好的消光比(10-3量级),实验结果与理论设计一致。由此可见,利用周期性对称膜系设计大视场角薄膜PBS是完全可行的,为研制大视场角薄膜PBS提供了新的设计方法。     

棱镜耦合法的理论改进与实验设计

为了能更精确地测量薄膜厚度及其折射率,介绍了一般棱镜耦合法的测量理论和实验方法,分析了一般的棱镜耦合法测量模型本身存在的理论误差.从测量理论上对棱镜耦合法进行了改进,提出了精确测量模型,减小了上述理论误差,同时给出了薄膜参数的简便计算方法,从理论上分析了薄膜参数计算方法的误差.用传输矩阵的方法进行了模拟论证,设计了实验装置,测量了在玻璃基底上甩胶法得到的Su 8薄膜,测量结果表明,改进的精确测量模型减小了测量误差,提高了测量精度.     

蜗杆传动参数对最小油膜厚度的影响及其摩擦学公式的设计

基于蜗杆传动的弹流润滑,建立了蜗杆传动的理论模型.采用复合直接迭代法求解最小油膜厚度,并利用MATLAB软件对最小油膜厚度进行了计算,探讨了蜗轮蜗杆的关键性参数对油膜厚度的影响.研究结果表明:在数值选取范围内,最小油膜厚度随蜗杆分度圆导程角、蜗杆头数、转速及蜗轮直径的增大而增大,随蜗杆输入功率和载荷系数的增大而减小; 蜗杆齿顶圆上的最小油膜厚度比齿根圆上最小油膜厚度大; 将本文的强度设计公式(5)和润滑设计公式(8)进行联立计算,得到摩擦学设计公式.     

力反馈数据手套的角度测量

为解决力反馈数据手套手指弯曲角度测量精度低的问题,研制一种面向虚拟制造和装配,以气动人工肌肉作为驱动器的力反馈式数据手套.介绍力反馈数据手套的整体结构,基于平面四连杆运动的确定性原理,建立手指关节弯曲角度的测量模型.采用非接触测量物体位置的方法进行角度测量.介绍磁阻传感器的测量原理及误差校正方法.以食指PIP关节为例测量关节的弯曲角度,实验结果表明,测量精度为1.6%,满足数据手套的应用要求.本研究为建立人工肌肉驱动模型,使力反馈数据手套真正应用到虚拟制造及装配打下了理论基础.     

用PCSA光学系统测量双层复合膜折射率的几个问题

本文介绍了用ＰＣＳＡ光学系统测量双层复合膜折射率的理论，给出了对双层复合膜的实际测量结果。着重分析了在双层膜折射率的测量结果中出现误差的原因并从理论上对文献［１］的结果进行了修正，给出了更为精确的公式。     

Fizeau Interferometery for THz-Waves＇ Frequency and Intensity Measurement

A terahertz-wave generator based on optical parametric oscillator principle, detection based on combination of Fizeau wedged interferometer and an electro-optical crystal ZnTe has been studied. The analytical solution based on the basic principle of operation of solid wedge Fizeau interferometer has been realized. The mathematical calculations for THz frequency and intensity measurement dependent on wedge angle and fringe spacing have been considered. The efficiency of THz wave detection depends upon optimized wedge angle has been also realized. The feasibility of detection of THz waves＇ frequency and intensity by solid Fizeau interferometer （THz-waves＇ range of 1 - 3 THz） has been studied. By optimization of other parameters like thickness of Fizeau film, refractive index, material of Fizeau film, we can proceed towards the design of Fizeau interferometer for required research plans as it is a simple and inexpensive interferometer.