两个人的电影免费视频_国产精品久久久久久久久成人_97视频在线观看播放_久久这里只有精品777_亚洲熟女少妇二三区_4438x8成人网亚洲av_内谢国产内射夫妻免费视频_人妻精品久久久久中国字幕

介質(zhì)薄膜群延遲的測量方法

文檔序號:6115636閱讀:293來源:國知局
專利名稱:介質(zhì)薄膜群延遲的測量方法
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明與薄膜的測量相關(guān),特別是用于飛秒激光系統(tǒng)的激光薄膜的群延遲的測量方法。
背景技術(shù)
隨著超快激光技術(shù)的迅速發(fā)展,脈寬的變窄,脈沖的頻譜隨之急劇擴大。這樣的脈沖在激光器的固體增益介質(zhì)中傳播時,介質(zhì)的群延遲色散對脈沖的寬度有著至關(guān)重要的影響,成為發(fā)展更短激光脈沖的障礙。因此為了獲得更窄的脈沖,必須對增益介質(zhì)的正色散進行補償。同時,在連續(xù)波、飛秒激光器中包含了很多重要的光學(xué)功能薄膜,如高反膜(HR)、輸出耦合(OC)、增透膜(AR),這些廣泛應(yīng)用的介質(zhì)薄膜也是色散元件,同樣對脈沖的進一步壓縮具有不利的影響。因此,一方面需要對介質(zhì)薄膜的色散特性有深入的了解;另一方面可以設(shè)計出具有一定色散性能的光學(xué)薄膜來補償增益介質(zhì)及光路其他光學(xué)元件帶來的色散,獲得更短的脈沖輸出。
為了研究薄膜的色散性能,設(shè)計出滿足色散補償要求的高性能薄膜,進一步對薄膜的位相變化和群延遲特性進行研究,建立一種精確的對群延遲測量的方法是必需的。國外的學(xué)者在此領(lǐng)域進行了深入的研究,目前測量薄膜群延遲常用的方法分為兩類一類是基于麥克爾遜干涉原理,這些方法包括干涉環(huán)法(the fringe contour configuration),寬光源傅立葉變換法(the fourier inversion method by use a broadband source),鎖相干涉頻域-頻域位相測試法(the frequency-by-frequency phasemeasurement method by use of phase-locked interferometry)等。另一類是在現(xiàn)有飛秒激光器的基礎(chǔ)上,利用飛秒激光干涉技術(shù)和理論運算,得出薄膜位相色散曲線。這些方法都有結(jié)構(gòu)復(fù)雜,操作不便,間接計算過程繁瑣等缺點,不便于廣泛推廣。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足,提出一種介質(zhì)薄膜群延遲的測量方法。同傳統(tǒng)的測量方法相比較,該方法僅僅利用F-P干涉儀和光譜儀,涉及到的實驗設(shè)備和光路簡單,避免了復(fù)雜的運算,并且在相當寬的光譜范圍內(nèi)具有很高的精度。
本發(fā)明的解決方案如下一種薄膜群延遲測量方法,特征在于包括下列步驟①測量待測介質(zhì)薄膜的透過率隨波長的變化曲線,根據(jù)該曲線,判斷待測介質(zhì)薄膜的中心波長λ0以及中心波長附近的透過率值;②根據(jù)待測介質(zhì)薄膜的光譜曲線的中心波長λ0以及中心波長λ0附近的透過率值,在基底表面鍍制中心波長λ0與待測介質(zhì)薄膜中心波長λ0相同的介質(zhì)薄膜作為測量的參考反射鏡共兩片,測量參考介質(zhì)薄膜反射鏡的透過率曲線和反射位相φ隨光波頻率變化的曲線φ1(λ),φ2(λ)③將所述的兩片參考介質(zhì)薄膜反射鏡平行放置,中間用薄的石英晶片隔出空氣間隙,形成一個F-P干涉儀,測量該干涉儀的透射干涉光譜曲線,在干涉極大處,有δ(λ)=φ1(λ)+φ2(λ)+2πλ2nhcosα=2πi---(1)]]>式中φ1(λ),φ2(λ)為反射光在參考介質(zhì)薄膜反射鏡1、參考介質(zhì)薄膜反射鏡2表面反射時產(chǎn)生的位相隨波長的變化關(guān)系,h為兩參考介質(zhì)薄膜反射鏡之間空氣隙的距離,即石英晶片的厚度,n為空氣折射率,i為干涉級數(shù),α為光線在反射薄膜表面的反射角度,由于φ1(λ),φ2(λ)為兩參考介質(zhì)薄膜反射鏡的位相隨波長的變化關(guān)系,是已知的,利用(1)式和干涉極大處的波長求出石英晶片厚度h的精確值;④將其中一片參考介質(zhì)薄膜換成待測的介質(zhì)薄膜,再測量構(gòu)成的F-P干涉儀的干涉透過率曲線,將(1)式改寫成
這里φ1(ω)、φ3(ω)分別對應(yīng)于已知參考介質(zhì)薄膜反射鏡和待測色散介質(zhì)薄膜的反射位相隨頻率變化的關(guān)系,這里φ1(ω)、φ3(ω)分別對應(yīng)于已知參考介質(zhì)薄膜反射鏡和待測色散介質(zhì)薄膜的反射位相隨頻率變化的關(guān)系,從中心波長的相鄰?fù)高^率極大值處我們可以得到待測薄膜的群延遲τ(ωi,i-1)=dφ3dω|ωi,i-1≈φ3(ωi)-φ3(ωi-1)ωi-ωi-1=-2hcosαc+(2π-Δφ1)λiλi-12πc(λi-1-λi)---(3)]]>式中Δφ1=φ1(λi)-φ1(λi-1),ωi,i-1=ωi+ωi-1/2,利用(3)式計算出待測介質(zhì)薄膜的中心波長的群延遲。
本發(fā)明的優(yōu)點同傳統(tǒng)的測量方法相比較,本發(fā)明方法僅僅利用F-P干涉儀和光譜儀,涉及到的實驗設(shè)備和光路簡單,避免了復(fù)雜的運算,并且在相當寬的光譜范圍內(nèi)具有很高的精度。實驗中在恒定的作用力下石英晶片作為F-P干涉儀兩薄膜之間的支撐層能提供間隔穩(wěn)定的空氣隙。


圖1是待測介質(zhì)薄膜測量的透射率與波長的關(guān)系曲線圖2是參考介質(zhì)薄膜單層ZrO2介質(zhì)薄膜透射率與波長的關(guān)系曲線圖3是參考介質(zhì)薄膜的反射位相隨波長變化的關(guān)系曲線圖4為兩相同參考介質(zhì)薄膜中間加薄石英晶片形成的F-P干涉的透過率曲線。
圖5為將其中一片參考介質(zhì)薄膜換成待測的多層介質(zhì)薄膜后形成的F-P干涉儀在光譜儀上測量得到的干涉的透射率曲線,該曲線已經(jīng)過減除背景噪聲處理。
具體實施例方式
步驟1、測量待測介質(zhì)薄膜的透過率曲線,如圖1。從光譜曲線可以判斷,該薄膜為高反射率薄膜,中心波長位于800nm;步驟2、根據(jù)該待測介質(zhì)薄膜的中心波長800nm,鍍制具有相同中心波長的介質(zhì)薄膜作為測量的參考反射鏡。該介質(zhì)薄膜鍍制相同的兩片。利用光譜儀對所述的參考介質(zhì)薄膜進行透過率測量,得到的透射率曲線如圖2所示,其中的實線和虛線分別為單層薄膜的實驗和理論透過率光譜曲線,且兩者吻合的很好。圖3為利用橢偏儀測量得到的膜層的反射位相與波長變化關(guān)系曲線;步驟3、將兩片相同的參考介質(zhì)薄膜中間加薄石英晶片形成F-P干涉儀,測量該干涉儀的干涉透過率曲線,得到圖4。在圖4中,中心波長鄰近的透過率極大值對應(yīng)的波長值分別為798nm和803nm,再根據(jù)圖3中波長798nm和803nm對應(yīng)的位相值分別為179.8931度和180.1593度,將度數(shù)換算成弧度,然后利用公式(1)計算得出介質(zhì)薄膜中間空氣隙的厚度即石英晶片厚度h為57.435μm。
步驟4、將其中一個參考介質(zhì)薄膜替換為待測的多層介質(zhì)薄膜,然后在光譜儀上進行透射率測量,測試結(jié)果在圖5中給出,由于測得的譜線幅度較小,圖5是進行過減除本底透過率處理的透過率差曲線。由圖可以看出在700nm~850nm范圍內(nèi)存在一系列諧振峰,在中心波長鄰近的透過率極大值對應(yīng)的波長值分別為λi=799.6nm和λi-1=805.2nm,根據(jù)圖3得到波長對應(yīng)的參考薄膜的位相分別為φ1(λi)=179.9466度和φ1(λi-1)=180.2649度,換算成弧度并計算得出Δφ1=φ1(λi-1)-φ1(λi)=0.00556,把以上數(shù)據(jù)代入公式(3)并利用步驟3得出的石英晶片厚度h=57.435μm,計算得出待測多層介質(zhì)薄膜中心波長處的群延遲為0.2fs
權(quán)利要求
1.一種薄膜群延遲測量方法,特征在于包括下列步驟①測量待測介質(zhì)薄膜的透過率隨波長的變化曲線,根據(jù)該曲線,判斷待測介質(zhì)薄膜的中心波長λ0以及中心波長附近的透過率值;②根據(jù)待測介質(zhì)薄膜的光譜曲線的中心波長λ0以及中心波長λ0附近的透過率值,在基底表面鍍制中心波長λ0與待測介質(zhì)薄膜中心波長λ0相同的介質(zhì)薄膜作為測量的參考反射鏡共兩片,測量參考介質(zhì)薄膜反射鏡的透過率曲線和反射位相φ隨光波頻率變化的曲線φ1(λ),φ2(λ)③將所述的兩片參考介質(zhì)薄膜反射鏡平行放置,中間用薄的石英晶片隔出空氣間隙,形成一個F-P干涉儀,測量該干涉儀的透射干涉光譜曲線,在干涉極大處,有δ(λ)=φ1(λ)+φ2(λ)+2πλ2nhcosα=2πi---(1)]]>式中φ1(λ)、φ2(λ)為反射光在參考介質(zhì)薄膜反射鏡1、參考介質(zhì)薄膜反射鏡2表面反射時產(chǎn)生的位相隨波長的變化關(guān)系,h為兩參考介質(zhì)薄膜反射鏡之間空氣隙的距離,即石英晶片的厚度,n為空氣折射率,i為干涉級數(shù),α為光線在反射薄膜表面的反射角度,由于φ1(λ)、φ2(λ)為兩參考介質(zhì)薄膜反射鏡的位相隨波長的變化關(guān)系,是已知的,利用(1)式和干涉極大處的波長求出石英晶片厚度h的值;④將其中一片參考介質(zhì)薄膜換成待測的介質(zhì)薄膜,再測量構(gòu)成的F-P干涉儀的干涉透過率曲線,將(1)式改寫成 這里φ1(ω)、φ3(ω)分別對應(yīng)于已知參考介質(zhì)薄膜反射鏡和待測色散介質(zhì)薄膜的反射位相隨頻率變化的關(guān)系,從中心波長的相鄰?fù)高^率極大值處我們可以得到待測薄膜的群延遲τ(ωi,i-1)=dφ3dω|ωi,i-1≈φ3(ωi)-φ3(ωi-1)ωi-ωi-1=-2hcosαc+(2π-Δφ1)λiλi-12πc(λi-1-λi)---(3)]]>式中Δφ1=φ1(λi)-φ1(λi-1),ωi,i-1=ωi+ωi-1/2,利用(3)式計算出待測介質(zhì)薄膜的中心波長的群延遲。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種基于F-P干涉效應(yīng)來測量待測介質(zhì)薄膜的中心波長群延遲的方法。該群延遲測量方法包含以下步驟(A)測量待測介質(zhì)薄膜的透過率曲線;(B)根據(jù)待測介質(zhì)薄膜光譜曲線的特點,鍍制兩片中心波長與待測薄膜相同,具有適合透過率和已知相位變化的參考反射鏡;(C)將兩片參考介質(zhì)薄膜反射鏡平行放置,中間用石英晶片間隔出空氣間隙,構(gòu)成一個F-P干涉儀;(D)測量由兩片相同的參考介質(zhì)薄膜構(gòu)成的F-P干涉儀的干涉透過率曲線,根據(jù)該曲線計算出作為間隔層的石英晶片的厚度;(E)將其中一個參考介質(zhì)薄膜替換為待測的介質(zhì)薄膜,測量透過率曲線,根據(jù)計算得出待測介質(zhì)薄膜的中心波長的群延遲。
文檔編號G01M11/02GK1940528SQ20061011657
公開日2007年4月4日 申請日期2006年9月27日 優(yōu)先權(quán)日2006年9月27日
發(fā)明者肖連君, 鄧震霞, 高慧慧, 董洪成, 王英劍, 范正修 申請人:中國科學(xué)院上海光學(xué)精密機械研究所
網(wǎng)友詢問留言 已有0條留言
  • 還沒有人留言評論。精彩留言會獲得點贊!
1
郎溪县| 靖宇县| 朝阳区| 陈巴尔虎旗| 曲周县| 贵南县| 成安县| 同心县| 苏尼特右旗| 屯门区| 雷波县| 镇江市| 嵊州市| 翁源县| 苏州市| 青田县| 蕲春县| 防城港市| 天门市| 岳阳县| 宁阳县| 寿光市| 柞水县| 伊宁市| 康平县| 邯郸县| 沭阳县| 界首市| 保康县| 仪征市| 三都| 河东区| 鹤壁市| 东方市| 武陟县| 大渡口区| 乐东| 特克斯县| 左贡县| 怀化市| 思茅市|