一种高反射光学介质薄膜反射相移的修正方法技术

本发明专利技术涉及高反射光学介质薄膜的性能修正技术领域，具体涉及一种高反射光学介质薄膜反射相移的修正方法。本发明专利技术通过对高反射光学介质薄膜膜系结构的保护膜层物理厚度进行修正，实现对高反射光学介质薄膜反射相移修正的目的。本发明专利技术分别针对反射相移的正方向补偿和负方向补偿，其通过使用离子束刻蚀方法对保护膜的减薄，实现反射相移的负方向补偿，使用离子束溅射沉积技术对保护膜增厚，实现反射相移的正方向补偿。通过上述实施方案，可实现高反射光学介质薄膜反射相移的正向或反向修正，满足对相移指标的特定要求，而且在相移修正过程中不会对高反射光学介质薄膜的表面造成任何损伤。

【技术实现步骤摘要】
一种高反射光学介质薄膜反射相移的修正方法
本专利技术涉及高反射光学介质薄膜的性能修正
，具体涉及一种高反射光学介质薄膜反射相移的修正方法。
技术介绍
在光学薄膜技术研究领域，人们更关注于光学薄膜的振幅调制特性，如反射率、透射率和吸收率等，典型的薄膜有增透膜、高反膜、带通滤光薄膜、分光薄膜等，薄膜的相移特性往往不是设计和表征的重点。近年来，随着飞秒脉冲激光、宽带光通信技术以及相干光医学诊断技术的快速发展，对光学元件的色散特性要求越来越高，薄膜元件以其插入损耗小、利于集成化等优点，广泛应用到色散增强和色散补偿等领域中。因此，精确调控光学薄膜的相移特性成为国内外研究的热点。高反射光学介质薄膜是现代激光与光学系统中重要的薄膜之一，如在环形激光陀螺谐振器中，由于高反射光学介质薄膜的反射特性决定了谐振腔内的偏振态运转，不仅需求高反射光学介质薄膜的反射率达到99.995％以上，而且对反射相移的要求也要满足环形激光陀螺的设计要求。高反射光学介质薄膜的反射相移与其它光学指标一样，由薄膜的膜系结构、中心波长、工作角度、膜系光学厚度的制备误差所决定。其中工作角度在膜系结构设计时所决定，反射相移的控制一般通过控制膜系结构中光学厚度的精确度，中心波长的定位精确度来实现。目前精确控制反射相移通过薄膜厚度在线监控和修正完成，主要有晶体振动频率控厚、单波长光学监控(反射式和透射式)、宽光谱监控、高稳定功率-时间监控四种方式。但是在制备过程中，由于薄膜制备工艺条件的波动，产生的随机误差会对反射相移产生较大的影响。当高反射光学介质薄膜制备完成后，反射相移特性就已经由镀膜工艺过程所决定，如何镀膜后对反射相移的修正变得尤为重要。目前国内外还没有关于高反射光学介质薄膜反射相移修正研究的相关报道。
技术实现思路
(一)要解决的技术问题本专利技术要解决的技术问题是：如何提供一种高反射光学介质薄膜反射相移的修正方法。(二)技术方案为解决上述技术问题，本专利技术提供一种高反射光学介质薄膜反射相移的修正方法，所述修正方法包括如下步骤：步骤S1：设置离子源溅射薄膜的参数，参数设置范围包括：离子束溅射电压1000V～1300V、离子束溅射电流500mA～800mA、中和器发射电流600mA～1000mA，氧气流量10sccm～40sccm；步骤S2：利用上述的参数完成高反射光学介质薄膜的基本膜系‘基底/(HL)^mH2L/空气’的制备，完成后利用椭圆偏振仪测量反射相移δ(°)；步骤S3：假设设计要求的反射相移为δ0，计算需要修正的相移量Δ＝δ-δ0；步骤S4：当Δ>0时，利用离子束溅射沉积参数，再分别沉积保护膜T1、T2、…、Tn秒，其中n为≥1的正整数，利用椭圆偏振仪测量不同时间下反射相移分别为δ1、δ2、…、δn，其中n为≥1的正整数，则相应时间下相移的正向修正量分别为δ1－δ0、δ2－δ0、…、δn－δ0，其中n为≥1的正整数，利用最小二乘法拟合计算出正向修正速率xx；当Δ<0时，设置刻蚀离子源溅射的参数，参数设置范围包括：离子束溅射电压800V～1000V、离子束溅射电流100mA～300mA、中和器发射电流100mA～400mA，氧气流量10sccm～40sccm；利用该参数分别对保护膜进行刻蚀T1’、T2’、…、Tn’秒，其中n为≥1的正整数，利用椭圆偏振仪测量不同刻蚀时间下反射相移分别为δ1’、δ2’、…、δn’，其中n为≥1的正整数，则相应时间下相移的反向修正量分别为δ0－δ1’、δ0－δ2’、…、δ0－δn’，其中n为≥1的正整数，利用最小二乘法拟合计算出正向修正速率yy；步骤S5：若待修正高反膜的反射相移为δ’，要求值为δ0时，相移修正量为Δ＝∣δ’-δ0∣，则正向修正时间为x＝Δ/xx，反向修正时间为y＝Δ/yy；由此实现对高反射光学介质薄膜反射相移正向和反向的修正。(三)有益效果本专利技术通过对高反射光学介质薄膜膜系结构的保护膜层物理厚度进行修正，实现对高反射光学介质薄膜反射相移修正的目的。本专利技术分别针对反射相移的正方向补偿和负方向补偿，其通过使用离子束刻蚀方法对保护膜的减薄，实现反射相移的负方向补偿，使用离子束溅射沉积技术对保护膜增厚，实现反射相移的正方向补偿通过上述实施方案，可实现高反射光学介质薄膜反射相移的正向或反向修正，满足对相移指标的特定要求，而且在相移修正过程中不会对高反射光学介质薄膜的表面造成任何损伤。附图说明图1为高反射膜相移修正技术流程图。图2为高反射光学介质薄膜的基本膜系结构。图3为高反射光学介质薄膜反射相移曲线。图4为保护膜不同增镀时间的反射相移曲线(λ0＝632.8nm)。图5为保护膜不同刻蚀时间的反射相移曲线(λ0＝632.8nm)。图6为保护膜离子束溅射增镀前的薄膜表面形貌测试。图7为保护膜离子束溅射增镀后的薄膜表面形貌测试。图8为保护膜离子束溅射刻蚀前的薄膜表面形貌测试。图9为保护膜离子束溅射刻蚀后的薄膜表面形貌测试。具体实施方式为使本专利技术的目的、内容、和优点更加清楚，下面结合附图和实施例，对本专利技术的具体实施方式作进一步详细描述。为解决现有技术的问题，本专利技术提供一种高反射光学介质薄膜反射相移的修正方法，如图2所示，鉴于高反射光学介质薄膜的基本膜系结构为基底/(HL)^mH2L/空气，主要包括基底、高折射率膜层(H层)，低折射率膜层(L层)，两层的物理厚度dH和dL，膜层堆数基本的光学厚度为λ0/4，m为基本膜堆(HL)的重复次数，m的取值决定于对激光反射率的要求。反射薄膜的制备过程采用离子束溅射沉积技术，镀膜后的反射相移通过椭圆偏振仪测量，本专利技术针对2L层的物理厚度进行反射相移修正。图1为其实现的技术流程图。所述修正方法包括如下步骤：步骤S1：设置离子源溅射薄膜的参数，主要参数设置范围包括：离子束溅射电压1000V～1300V、离子束溅射电流500mA～800mA、中和器发射电流600mA～1000mA，氧气流量10sccm～40sccm；步骤S2：利用上述的参数完成高反射光学介质薄膜的基本膜系‘基底/(HL)^mH2L/空气’的制备，完成后利用椭圆偏振仪测量反射相移δ(°)；步骤S3：假设设计要求的反射相移为δ0，计算需要修正的相移量Δ＝δ-δ0；步骤S4：当Δ>0时，利用离子束溅射沉积参数，再分别沉积保护膜T1、T2、…、Tn秒，其中n为≥1的正整数，利用椭圆偏振仪测量不同时间下反射相移分别为δ1、δ2、…、δn，其中n为≥1的正整数，则相应时间下相移的正向修正量分别为δ1－δ0、δ2－δ0、…、δn－δ0，其中n为≥1的正整数，利用最小二乘法拟合计算出正向修正速率xx；当Δ<0时，设置刻蚀离子源溅射的参数，主要参数设置范围包括：离子束溅射电压800V～1000V、离子束溅射电流100mA～300mA、中和器发射电流100mA～400mA，氧气流量10sccm～40sccm；利用该参数分别对保护膜进行刻蚀T1’、T2’、…、Tn’秒，其中n为≥1的正整数，利用椭圆偏振仪测量不同刻蚀时间下反射相移分别为δ1’、δ2’、…、δn’，其中n为≥1的正整数，则相应时间下相移的反向修正量分别为δ0－δ1’、δ0－δ2’、…、δ0－δn’，其中n为≥1的正整数，利用最小二乘法拟合计算出正本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高反射光学介质薄膜反射相移的修正方法，其特征在于，所述修正方法包括如下步骤：步骤S1：设置离子源溅射薄膜的参数，参数设置范围包括：离子束溅射电压1000V～1300V、离子束溅射电流500mA～800mA、中和器发射电流600mA～1000mA，氧气流量10sccm～40sccm；步骤S2：利用上述的参数完成高反射光学介质薄膜的基本膜系‘基底/(HL)^mH 2L/空气’的制备，完成后利用椭圆偏振仪测量反射相移δ(°)；步骤S3：假设设计要求的反射相移为δ0，计算需要修正的相移量Δ＝δ‑δ0；步骤S4：当Δ>0时，利用离子束溅射沉积参数，再分别沉积保护膜T1、T2、…、Tn秒，其中n为≥1的正整数，利用椭圆偏振仪测量不同时间下反射相移分别为δ1、δ2、…、δn，其中n为≥1的正整数，则相应时间下相移的正向修正量分别为δ1－δ0、δ2－δ0、…、δn－δ0，其中n为≥1的正整数，利用最小二乘法拟合计算出正向修正速率xx；当Δ<0时，设置刻蚀离子源溅射的参数，参数设置范围包括：离子束溅射电压800V～1000V、离子束溅射电流100mA～300mA、中和器发射电流100mA～400mA，氧气流量10sccm～40sccm；利用该参数分别对保护膜进行刻蚀T1’、T2’、…、Tn’秒，其中n为≥1的正整数，利用椭圆偏振仪测量不同刻蚀时间下反射相移分别为δ1’、δ2’、…、δn’，其中n为≥1的正整数，则相应时间下相移的反向修正量分别为δ0－δ1’、δ0－δ2’、…、δ0－δn’，其中n为≥1的正整数，利用最小二乘法拟合计算出正向修正速率yy；步骤S5：若待修正高反膜的反射相移为δ’，要求值为δ0时，相移修正量为Δ＝∣δ’‑δ0∣，则正向修正时间为x＝Δ/xx，反向修正时间为y＝Δ/yy；由此实现对高反射光学介质薄膜反射相移正向和反向的修正。...

【技术特征摘要】
1.一种高反射光学介质薄膜反射相移的修正方法，其特征在于，所述修正方法包括如下步骤：步骤S1：设置离子源溅射薄膜的参数，参数设置范围包括：离子束溅射电压1000V～1300V、离子束溅射电流500mA～800mA、中和器发射电流600mA～1000mA，氧气流量10sccm～40sccm；步骤S2：利用上述的参数完成高反射光学介质薄膜的基本膜系‘基底/(HL)^mH2L/空气’的制备，完成后利用椭圆偏振仪测量反射相移δ；其中，H表示高折射率膜层，记作H层；L表示低折射率膜层，记作L层；m为基本膜堆的重复次数；步骤S3：假设设计要求的反射相移为δ0，计算需要修正的相移量Δ＝δ-δ0；步骤S4：当Δ>0时，利用离子束溅射沉积参数，再分别沉积保护膜T1、T2、…、Tn秒，其中n为≥1的正整数，利用椭圆偏振仪测量不同时间下反射相移分别为δ1、δ2、…、δn，其中n为≥1的正整数，则相应时间下相移的正向修正量分别为δ1－δ...

【专利技术属性】
技术研发人员：季一勤，刘华松，宗杰，刘丹丹，王利栓，姜玉刚，赵馨，姜承慧，
申请(专利权)人：中国航天科工集团第三研究院第八三五八研究所，
类型：发明
国别省市：天津;12