一种薄膜折射率检测装置及检测方法制造方法及图纸

本申请提供一种薄膜折射率检测装置及检测方法，所述薄膜折射率检测装置，其特征在于，包括依次设置的光源、超表面结构和探测器；超表面结构包括基底和设置在基底上的纳米结构层，且超表面结构用于汇聚光源的光，且用于承载待测折射率的薄膜；探测器至少用于检测光源通过超表面结构后的第一焦距，以及检测光源通过设置有待测薄膜的超表面结构后的第二焦距。本发明专利技术提供的薄膜折射率检测装置仅包括光源、超表面结构和探测器，包含光学元件较少，且光路简单，检测装置的制造成本低，稳定性高。稳定性高。稳定性高。

【技术实现步骤摘要】
一种薄膜折射率检测装置及检测方法


[0001]本专利技术涉及光电
，尤其涉及一种薄膜折射率检测装置及检测方法。

技术介绍

[0002]随着光电
发展，非线性光学聚合物薄膜及器件的研究已经成为非线性光学材料领域的研究热点。非线性光学聚合物薄膜具有多种特点，如快速响应、大的电光系数、高的激光损伤阈值、小的介电常数、简单的结构、低损耗和微电子处理的兼容性等，因此正逐渐成为制造电光调制器和电光开关的重要材料，折射率是薄膜的一种重要光学参数，准确的表征它对集成光学器件的设计和制造具有重大意义。
[0003]目前主流的测量薄膜折射率的方法是使用椭偏仪测量，但是椭偏仪一般体积较大，且光学元件多、成本高、稳定性低、测量环境要求高。

技术实现思路

[0004]有鉴于此，本专利技术提供一种薄膜折射率检测装置及检测方法，以解决现有技术中椭偏仪体积较大，且光学元件多、成本高、稳定性低、测量环境要求高的问题。
[0005]为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：
[0006]一种薄膜折射率检测装置，包括依次设置的光源、超表面结构和探测器；
[0007]所述超表面结构包括基底和设置在所述基底上的纳米结构层，且所述超表面结构用于汇聚所述光源的光，且用于承载待测折射率的薄膜；
[0008]所述探测器至少用于检测所述光源通过所述超表面结构后的第一焦距，以及检测所述光源通过设置有待测薄膜的超表面结构后的第二焦距。
[0009]优选地，所述超表面结构包括基于传输相位的基本相位调制单元，或者基于几何相位的基本相位调制单元。
[0010]优选地，所述光源包括激光光源、或宽带光源与窄带滤波片的组合光源。
[0011]优选地，还包括水平位移台，所述探测器位于所述水平位移台上，所述水平位移台用于移动所述探测器沿所述超表面结构的光轴移动。
[0012]优选地，所述纳米结构层的纳米结构包括纳米圆柱、纳米椭圆柱或纳米鳍。
[0013]优选地，所述纳米结构层的纳米结构呈阵列排布。
[0014]优选地，所述阵列排布包括正六边形、扇形或正方形阵列排布。
[0015]优选地，所述超表面结构为全介质超表面结构。
[0016]优选地，所述纳米结构层的材料包括氮化硅、氧化钛、氧化铝、氮化镓、磷化镓、非晶硅或晶体硅。
[0017]优选地，所述基底的材料包括石英玻璃、有机玻璃或碱性玻璃。
[0018]本专利技术还提供一种薄膜折射率检测方法，基于上面任意一项所述的薄膜折射率检测装置，所述薄膜折射率检测方法包括：
[0019]提供所述薄膜折射率检测装置；
[0020]进行第一次焦距检测，获得第一焦距；
[0021]提供待检测薄膜材料，填充所述薄膜折射率检测装置中的超表面结构的纳米结构层，使得所述超表面结构的出射光面为平整表面；
[0022]进行第二次焦距检测，获得第二焦距；
[0023]根据所述第二焦距与所述第一焦距之间的焦距偏移、光源的波长与待测薄膜折射率的对应关系，确定所述待测薄膜的折射率。
[0024]优选地，所述提供待检测薄膜材料，填充所述薄膜折射率检测装置中的超表面结构的纳米结构层，使得所述超表面结构的出射光面为平整表面，具体包括：
[0025]提供待检测薄膜材料；
[0026]采用沉积或蒸镀工艺，使所述待检测薄膜材料填充所述薄膜折射率检测装置中的超表面结构的纳米结构层，使得所述超表面结构的出射光面为平整表面。
[0027]经由上述的技术方案可知，本专利技术提供的薄膜折射率检测装置仅包括光源、超表面结构和探测器，包含光学元件较少，且光路简单，检测装置的制造成本低，稳定性高。由于超表面结构的尺寸较小，使得整体薄膜折射率检测装置的体积较小。进一步的，由于超表面结构的尺寸较小，在超表面结构上覆盖待检测薄膜材料时，每次制备待测样品的成本也随之下降，无需大面积测试样品的制作，同样能够降低成本。
[0028]由于本专利技术提供的薄膜折射率检测装置，无需旋转测量消光角，因而测量速度快。由于对光源的要求较低，可以根据超表面结构的纳米结构层和待测薄膜材料对光的吸收选择不同的波段作为测量波段，使其工作波长从可见光到太赫兹连续可调，因而具有更大的灵活性，对光源的选择限制小，因而本专利技术提供的薄膜折射率检测装置适用范围大，对测量环境的要求较小，且可以集成化，微型化。
[0029]另一方面，本专利技术还提供一种薄膜折射率测量方法，基于上述薄膜折射率测量装置，通过填充不同折射率的薄膜材料到超表面结构的纳米结构层，改变纳米结构单元的几何相位或传输相位(基于所选单元类型)，由超表面结构在填充薄膜材料前后实际焦距的偏移量得到薄膜材料的折射率，实现结构简单、成本低、测量速度快。
附图说明
[0030]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
[0031]图1为现有技术中的消光式椭偏仪结构示意图；
[0032]图2为现有技术中提供的光度式椭偏仪的分类示意图；
[0033]图3为本专利技术提供的一种薄膜折射率检测装置示意图；
[0034]图4
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图6为不同形式的超表面结构的结构示意图；
[0035]图7
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图9本专利技术实施例提供的不同超表面结构单元阵列排布方式；
[0036]图10
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图11为本专利技术实施例提供的基于传输相位的正方形纳米结构单元的纳米圆柱相关尺寸示意图；
[0037]图12为本专利技术实施例提供的纳米结构单元在不同波长下得到的透过率和相位延
迟曲线图；
[0038]图13为基于传输相位的纳米圆柱的超表面结构1/4图；
[0039]图14为本专利技术实施例提供的镀待测薄膜前后对超表面结构的聚焦焦点位置的影响示意图；
[0040]图15为不同入射波长和不同薄膜折射率下超表面结构的实际焦距热力图；
[0041]图16为图15中不同波长下折射率同聚焦位置的关系图；
[0042]图17为本专利技术实施例中提供的薄膜折射率检测装置的使用状态图；
[0043]图18为本专利技术实施例提供的一种薄膜折射率检测方法流程图。
具体实施方式
[0044]正如
技术介绍
部分所述，现有技术中主流的测量薄膜折射率的方法是使用椭偏仪测量，但是椭偏仪一般体积较大，且光学元件多、成本高、稳定性低、测量环境要求高。
[0045]专利技术人发现出现上述现象的具体原因如下：
[0046]请参见图1，图1为现有技术中提供的一种消光式椭偏仪结构示意图；包括光源01、起偏器02、补偿器03、样品04、检偏器05和探测器06。消光式椭偏仪通过旋转起偏器02和检偏器05，找出起偏器02、补本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种薄膜折射率检测装置，其特征在于，包括依次设置的光源、超表面结构和探测器；所述超表面结构包括基底和设置在所述基底上的纳米结构层，且所述超表面结构用于汇聚所述光源的光，且用于承载待测折射率的薄膜；所述探测器至少用于检测所述光源通过所述超表面结构后的第一焦距，以及检测所述光源通过设置有待测薄膜的超表面结构后的第二焦距。2.根据权利要求1所述的薄膜折射率检测装置，其特征在于，所述超表面结构包括基于传输相位的基本相位调制单元，或者基于几何相位的基本相位调制单元。3.根据权利要求1所述的薄膜折射率检测装置，其特征在于，所述光源包括激光光源、或宽带光源与窄带滤波片的组合光源。4.根据权利要求1所述的薄膜折射率检测装置，其特征在于，还包括水平位移台，所述探测器位于所述水平位移台上，所述水平位移台用于移动所述探测器沿所述超表面结构的光轴移动。5.根据权利要求1所述的薄膜折射率检测装置，其特征在于，所述纳米结构层的纳米结构包括纳米圆柱、纳米椭圆柱或纳米鳍。6.根据权利要求1所述的薄膜折射率检测装置，其特征在于，所述纳米结构层的纳米结构呈阵列排布。7.根据权利要求6所述的薄膜折射率检测装置，其特征在于，所述阵列排布包括正六边形、扇形或正方形阵列排布。8.根据权利要求1
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7任意一项所述的薄膜折射率检测装...

【专利技术属性】
技术研发人员：郝成龙，谭凤泽，朱健，
申请(专利权)人：深圳迈塔兰斯科技有限公司，
类型：发明
国别省市：