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1、光学薄膜技术复习提纲闭卷考试 120分钟考试时间：17 周周二下午 3:00-5:00 （12 月 30 号）题型：选择题（10*2）填空题（10题24分）判断题（10题）简答题（4题24分）综合题（2题22分，计算1题，论述1题）考试内容包含课本与课件，简答和综合题包含作业和例题、判断题1. 光束斜入射到膜堆时，s偏振光的反射率总是比p偏振光的反射率高（正确）2. 对称膜系可以完全等效单层膜（错误，仅在通带中有类似特性）3. 对于吸收介质，只要引入复折射率，进行复数运算，那么就可以完全使用无吸收时的公式（正确）4. 膜层的特征矩阵有两种表达方式：导纳矩阵和菲涅尔系数矩阵（错误）5. 简单周期
2、性多层膜，在其透射带内Rvvl （错误）6. 在斜入射情况下，带通滤光片S 偏振光的带宽比p偏振光的带宽为大（正确）7. 在包含吸收介质时，光在正反两个入射方向上的透过率是一样的（正确）8. 发生全反射时，光的能量将不进入第二介质（错误）9. 斜入射时，银反射膜的偏振效应比铝反射膜大（Al： 0.64-i5.50，Ag： 0.050-/2.87）（错误，因为 银的折射率远小于铝）10. 高反射介质膜的截止深度是指在截止波长处的反射率（错误，是指截止带中心处的反射率）第一章薄膜光学特性计算基础1、干涉原理：同频率光波的复振幅矢量叠加。2、产生干涉的条件：频率相同、振动方向一致、位相相同或位相差恒
3、定。3、薄膜干涉原理：层状物质的平行界面对光的多次反射和折射，导致同频率光波的多光束干涉叠加。4、光学薄膜：薄到可以产生干涉现象的膜层、膜堆或膜系。5、麦克斯韦方程组：3DVx H = j + = （1）ctVx E = -（2） C tVD= p3）VB=0（4）6、物质方程：D = & E B = p Hj虫E7、光学导纳：Y8、9、:0 0-r菲涅尔系数：菲涅尔系数就是界面上的振幅反射系数和振幅透射系数。 特征矩阵：表征薄膜特性的矩阵，仅包含薄膜的特征参数10、11、12、13、cos 5一sin 51 耳 11iq sin 5cos 51- 1 1 1虚设层：当膜层厚度对于中心波长来说
4、是九/2或其整数倍时，该层存在对于中心波长 处的透过率/反射率无影响，因此称为虚设层。但该层其他波长处的透过率/反射率还是 有影响的。等效界面：入射介质与薄膜和基底组合形成的等效介质之间的界面。等效界面的反射系数和反射率等于其所等效膜堆的反射系数和反射率：r=（q0-必（%+Y），R 巾。-以札+y）F14、等效导纳求解的基本思想：14、2冗薄膜的位相厚度：5 =芈Nd cos0 ；有效光学厚度：Nd cos9 ；光学厚度：Nd ；几1 入 111ill11何厚度：d 1。15、单层介质膜层反射率的双重周期性：光学厚度和光波频率。16、膜系的透射率T与光的传播方向无关.18、R 二 16 -
5、Y )/6。+ Y )2 二何B c )(q (q -q)2 - cos2 5 + 0 S1(q +q)2 - cos2 5 +0 1 1膜系等效定理/ 、VX -q1Jq0 S +q q11 丿B + C )12 oi2-sin2 51丿2-sin2 5117、由等效导纳计算的单层薄膜的反射率：任意一个多层介质膜系都可以等效成双层膜； 只有对称结构的多层膜可以等效成一个单层膜。一、典型膜系 减反射膜（增透膜） 1、减反射膜的主要功能是什么？是减少或消除透镜、棱镜、平面镜等光学表面的反射光，从而增加这些元件的透光量,减少或消除系统的杂散光。2、单层减反射膜的最低反射率公式并计算厂n 口幻门2B
6、111R=L iio+iC/n .3、掌握常见的多层膜系表达，例如G | H L | A代表什么？ G | 2 H L | A?5、单层减反射膜只能对某个波长和它附近的较窄波段内的光波起增透作用。为了在较宽的 光谱范围达到更有效的增透效果，常米用双层、三层甚至更多层数的减反射膜。6、V形膜、W形膜的膜系结构以及它们的特征曲线。P1617VG | HL | AWG | 2HL | A3 20)0匚 200)3V型膜400450500550600650700Wavelength （nm）4、减反膜几个重要的技术指标 使用的波段使用的角度或者角度范围剩余反射率要求使用环境在激光领域还有激光阈值要求
7、高反射膜 1、镀制金属反射膜常用的材料有铝（Al）、银（Ag）、金（Au）、铬等。2、金属反射膜四点特性。P29 高反射波段非常宽阔，可以覆盖几乎全部光谱范围，当然，就每一种具体的金属而言，它都有自己最佳的反射波段。 各种金属膜层与基底的附着能力有较大差距。如Al、Cr、Ni （镍）与玻璃附着牢固；而Au、Ag与玻璃附着能力很差。 金属膜层的化学稳定性较差，易被环境气体腐蚀。 膜层软，易划伤。分光膜1、什么是分光膜？中性分束镜能够在一定波段内把一束光按比例分成光谱成分相同的两束光，也即它在一定的 第3页主编：东子 波长区域内，如可见区内，对各波长具有相同的透射率和反射率之比值一一透反比。因而反
8、 射光和透射光不带有颜色，呈色中性。2、归纳金属、介质分束镜的优缺点：金属分束镜p32优点：中性好，光谱范围宽，偏振效应小，制作简单缺点：吸收大，分光效率低。使用注意事项：光的入射方向介质分束镜p30优点：吸收小，几乎可以忽略，分光效率高。缺点：光谱范围窄，偏振分离明显，色散明显。4、偏振中性分光膜只适应于自然光和圆偏振光的中性分束；5、偏振中性分光膜分出的两束光，光强相等，但偏振状态不同，是两束振动方向互相垂直的 线偏振光。因此，也将其称为偏振分光（束）膜。5、偏振中性分束棱镜是利用斜入射时光的偏振，实现50/50中性分光。、截止滤光片 1、什么是截止滤光片？什么是长波通、短波通滤光片？ p
9、33截止滤光片是指要求某一波长范围的光束高效透射，而偏离这一波长的光束骤然变化为高反 射的干涉截止滤光片。抑制短波区、透射长波区的截止滤光片称为长波通滤光片。抑制长波区、透射短波区的截止滤光片称为短波通滤光片。、带通滤光片 1、什么是带通滤光片？ P58在一定的波段内，只有中间一小段是高透射率的通带，而在通带的两侧是高反射率的截 止带。二、薄膜制造技术1、“真空 ”是 干法镀膜的基础，是光学镀膜机的基础。1、热蒸发真空镀膜设备主要由三大部分组成：三个系统P109111真空系统、热蒸发系统、膜层厚度控制系统。冷阱：挡油器，阻止油蒸气进入真空室。2、热蒸发法的基本原理。P111把被蒸发材料加热到蒸
10、发温度，使之蒸发淀积到放置在工件架上的零件表面，形成所需要的 膜层。4、真空系统组成；真空系统:真空室、抽真空设备、真空检测设备真空;压强低于一个大气压的任何气态空间真空度；表征真空的物理量。实际上是用气体压强来表示的。压强越小，真空度越高真空区可分成哪几个部分？粗真空：103Pa；低真空：103101 Pa；高真空：10 1106 Pa；超高真空：V10 6Pa3、真空度的计量；采用与压强相同的方法和单位。低压强对应高真空度，高压强对应低真空度。单位；pa, 1标准大气压=760mmHg=1.01325X 10 5 Pa,量度单位：帕斯卡（Pa） lmmHg=133.3Pa; lTorr（托
11、）=133.3Pa; lmbar（毫巴）=0.75 Torr=100 Pa用真空计仪器进行真空度的测量？ P1124、PVD所需真空度基本确定原则。P112气体分子的平均自由程大于蒸发源到被镀件之间的距离。5、旋片式机械泵工作原理。P113采用旋片式的转子和定子组成，随着转子的旋转，不断地进行吸气、压缩和排气的循环 过程，使连到机械泵的真空室获得真空。6、油扩散泵的工作原理。P114，p115图3.3.47、罗茨泵的结构、工作原理。P1168、低温冷凝泵的工作原理。P116请归纳下表：旋片式机械泵米用旋片式的转子和定子组成，随着转子的旋转，不断地进行吸气、压缩和排气的循环 过程，使连到机械泵的
12、真空室获得真空。油扩散泵加热真空油使之蒸发，油蒸汽沿泵芯导向管道向上喷射，遇到伞形喷嘴改变运动方向， 向斜下方喷出，油蒸汽俘获由进气口扩散进入泵腔的气体分子，一同运动到泵壁，沿泵 壁向下流动，达到油槽时，气体分子遇热烝发，被与排气口连接的机械泵抽走。罗茨泵罗茨泵在泵腔内，有二个“8”字形的转子相互垂直地安装在一对平行轴上，由传动比 为1的一对齿轮带动作彼此反向的同步旋转运动。由于转子的不断旋转，被抽气体从进 气口吸入到转子与泵壳之间的空间内，再经排气口排出。在转子之间，转子与泵壳 内壁之间，保持有一定的间隙，可以实现高转速运行。低温冷凝泵低温冷凝泵是一种利用低温冷凝和低温吸附原理抽气的真空泵。
13、是无油高真空环境获 得的设备。9、PVD使用的高真空系统（图3.3.7）工作原理。P117电离真空规真空容器!1高真空阀门低温冷阱一悴9別油扩散泵! |11热偶真空规2 76低真空阀门旋片式机械泵9、真空测量：1.热电偶真空计。2热阴极电离真空计。3冷阴极电离真空计。 11、什么是电阻加热法？ p120把薄片状或线状的高熔点金属（经常使用的是钨、钼、钛）做成舟箔或丝状的蒸发源，装上 蒸镀材料，或用坩埚装上蒸镀材料，让电流通过蒸发源加热蒸镀材料使其蒸发，这就是电阻 加热法。电阻加热法不能蒸发高熔点材料。 12、什么是电子束加热法？ e型电子枪？ p121e型电子枪：电子枪灯丝经高温加热后，产生热
14、电子发射，这些热发射电子经阴极（灯丝） 和阳极之间的高压电场加速，并聚焦成束，在线圈磁场的作用下，电子束产生270角的偏 转（电子束轨迹成e型）到达坩埚蒸发源材料的表面，使电子束所带有的巨大的动能转化为 热能，对材料进行迅速加热，造成局部高温而汽化蒸发。电子束加热法可蒸发高熔点材料。 13、什么是溅射？ p123 14、什么是辉光放电溅射？ p123 15、什么是磁控溅射？ p126 16、什么是离子束溅射？ p128 17、什么是离子镀？ p130膜料加热蒸发，将基片作为阴极，蒸发源作阳极，充入惰性气体（如氩）以产生辉光放电。从蒸发源蒸发的分子或原子发生电离，在强电场加速下轰击并沉积在零件表面。 /18、热蒸发镀膜与离子镀的绕射特性比较。P131 19、什么是离子辅助镀？ pl34在热蒸发镀膜技术中增设离子发生器一一离子源，产生离子束，在热蒸发进行的同时， 用离子束轰击正在生长的膜层，形成致密均匀结构，使膜层的稳定性提高，达到改善膜层光 学和机械性能的目的。请归纳下表：（镀膜方法不归纳，复习到这儿又是很乱）电阻 加热法把薄片状或线状的高熔点金属做成舟箔或丝状的蒸发源，装上蒸镀材料，或用坩 埚装上蒸镀材料，让电流通过蒸发源加热蒸镀材料使其蒸发。电子束 加热法将电子束集中轰击薄膜材料的一部分，造成局部
