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基于矢量光束偏振特性的薄膜参数表征研究

光学学报 2024年

作者：李金花曹兆楼郑改革南京信息工程大学物理与光电工程学院江苏省气象光子学与光电探测国际合作联合实验室南京信息工程大学物理与光电工程学院江苏省大气海洋光电探测重点实验室

传统椭偏仪表征薄膜参数时光斑尺寸较大，空间分辨率较低且基底透明时易受背面反射光干扰。针对此问题，本文提出采用高数值孔径显微物镜聚焦线偏振光，形成矢量光束照明薄膜。由于紧聚焦光束由不同角度入射光线组成，受到薄膜反射系数... 详细信息

传统椭偏仪表征薄膜参数时光斑尺寸较大，空间分辨率较低且基底透明时易受背面反射光干扰。针对此问题，本文提出采用高数值孔径显微物镜聚焦线偏振光，形成矢量光束照明薄膜。由于紧聚焦光束由不同角度入射光线组成，受到薄膜反射系数影响，反射时形成结构化图案，且图案细节与薄膜参数密切相关，对反射光束成像即可反演薄膜参数。基于电磁理论数值模拟了薄膜不同参数对反射光场的影响，并实验进行了验证。结果表明，反射光场对薄膜参数变化较为敏感，硅表面二氧化硅薄膜厚度的反演误差低于2 nm，重复测量误差低于0.3 nm。与椭偏仪相比，该方法光斑尺寸接近衍射极限，显著提高了空间分辨率，在纳米结构表征领域应用前景广阔。

关键词：偏振矢量光束薄膜参数反射逆问题

基于粒子群-神经网络算法的纳米薄膜参数表征

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微纳电子技术 2020年第3期57卷 237-242页

作者：张馨尹傅云霞李强吴俊杰魏佳斯孔明管钰晴谢张宁雷李华中国计量大学计量测试工程学院杭州310018 上海市计量测试技术研究院上海201203 中国航空工业集团公司北京长城计量测试技术研究所计量与校准技术重点实验室北京100095

提出了一种利用椭圆偏振测量进行纳米薄膜参数数据处理的混合优化算法。以人工神经网络模型为基础,利用改进粒子群算法选择人工神经网络中的权值和阈值,建立改进粒子群-神经网络(IPSO-NN)算法模型对纳米薄膜参数进行数据处理,以获得更... 详细信息

提出了一种利用椭圆偏振测量进行纳米薄膜参数数据处理的混合优化算法。以人工神经网络模型为基础,利用改进粒子群算法选择人工神经网络中的权值和阈值,建立改进粒子群-神经网络(IPSO-NN)算法模型对纳米薄膜参数进行数据处理,以获得更高精度的纳米薄膜参数。利用IPSO-NN算法模型计算标称厚度值为50和997.7 nm的硅上二氧化硅(SiO2/Si)纳米薄膜厚度标准样片的薄膜参数,结果表明:两种尺寸的薄膜厚度计算结果相对误差均小于3%,说明了混合优化算法具有高精度的薄膜厚度和复折射率等薄膜参数的计算能力。同时通过实验证明了IPSO-NN算法模型能有效地优化迭代次数,具有收敛速度快、测量效率高等优势。

关键词：椭圆偏振测量改进粒子群算法人工神经网络算法薄膜参数数据处理标准样片

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透射光谱法测量薄膜参数的研究

透射光谱法测量薄膜参数的研究

作者：刘细成四川大学

学位级别：硕士

如何精确地测定薄膜的参数，一直是薄膜工作者非常关注的课题。在众多测量薄膜参数的方法中，透射光谱法备受人们的推崇。这主要是因为该方法具有测试简单、操作方便、测试范围广及精度高等诸多优点。然而制约该方法应用的瓶颈仍然是很... 详细信息

如何精确地测定薄膜的参数，一直是薄膜工作者非常关注的课题。在众多测量薄膜参数的方法中，透射光谱法备受人们的推崇。这主要是因为该方法具有测试简单、操作方便、测试范围广及精度高等诸多优点。然而制约该方法应用的瓶颈仍然是很难根据所测的光学量来直接求解薄膜的参数和令人头疼的解的多值性问题。本论文就透射光谱法测量薄膜的参数进行了较为详细、系统地研究。用极其简单的形式给出了经电磁理论严格推导出来的透射率公式，该公式包含了影响透射光谱的大部分薄膜和基底的参数。提出了一种用透射光谱和模拟退火算法一次性同时确定薄膜多个参数的新方法，该方法是根据所测的光谱数据，通过解联立方程组来反演计算出薄膜参数的。一方面，它很好地解决了解的多值性问题;另一方面，它不依赖于干涉条纹及透明区的存在，可以利用所有的光谱测量数据，因而适合于处理各种不同的透射光谱。文中结合实例阐述了该方法在透明薄膜和吸收薄膜测量中的应用及其应注意的问题，无论是计算模拟还是实际测量都取得了满意的结果。根据模拟退火算法编制的一系列计算软件能在大面积内快速搜索，无须给定初始值，只要给定收敛区间，就能对可疑的点进行逐次逼近，直至搜索到一组最佳的薄膜参数值。该系列计算软件具有计算收敛速度快，收敛性好，精度高等特点。这就为在对待测薄膜了解不多的情况下求解溥膜的参数提供了可靠有力的计算工具，从而避免了因初始值设置不当而导致计算结果收敛性差或根本搜索不到真正的薄膜参数值等问题。文中最后还对测试过程中的随机误差进行了分析，通过计算模拟说明了随机误差对薄膜参数的求解精度影响很小。

关键词：透射光谱模拟退火算法薄膜参数光学常数

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光学薄膜参数椭偏测量中的多变量误差分析

光学学报 1987年第7期 622-628页

作者：战元龄王立南开大学物理系

本文采用多变量的误差分析方法给出光学薄膜参数对于椭偏角ψ,反射率R,入射角和吸收薄膜厚度的误差因子公式。由此便可确定出光学参数的测量精度。本文还利用误差因子与薄膜折射率,薄膜厚度和入射角的关系曲线,讨论了最佳测量条件和测... 详细信息

本文采用多变量的误差分析方法给出光学薄膜参数对于椭偏角ψ,反射率R,入射角和吸收薄膜厚度的误差因子公式。由此便可确定出光学参数的测量精度。本文还利用误差因子与薄膜折射率,薄膜厚度和入射角的关系曲线,讨论了最佳测量条件和测量结构的选取。并且指出,在同时确定两个或多个未知参数时,不能只由可测量量随某一个参数变化的灵敏来讨论和确定此参数的测量精度。

关键词：随偏测量薄膜参数多变量分析误差因子最佳结构

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10μm波段薄膜参数的测定

国外激光 1989年第5期 19-21页

作者：晴天

目前近红外波段(0.8～1.6μm)集成光学和纤维光学方面的研究急剧发展,主要由于采用了石英光纤和GaAlAs和InGaAsP半导体激光器。但是,对极低损耗的实际需要将这一领域的研究推向10μm。例如。

关键词： 10um波段薄膜参数测定激光器

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双层光学薄膜参数的多入射角椭偏分析方法

光学学报 1989年第1期9卷 75-80页

作者：张瑞智罗晋生陈敏麒西安交通大学电子工程系

本文讨论了多入射角椭偏测量中光学参数的误差因子以及最佳测量条件的选取.指出,当薄膜较厚时,多入射角椭偏测量可以精确确定膜系的光学常数和几何厚度,并用二例实测结果加以证实.本文的方法也适用于分析多层光学薄膜.

关键词：多层薄膜薄膜参数多入射角椭偏

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高次谐波体声波谐振器谐振频率分布研究

声学学报 2006年第1期31卷 8-13页

作者：张辉王佐卿张淑仪南京大学声学研究所近代声学国家重点实验室南京210093

基于由谐振频率分布提取压电薄膜参数的方法,研究影响高次谐波体声波谐振器(HBAR)谐振频率分布的因素。对多种HBAR进行模拟计算,模拟结果显示,变化基片对薄膜的声阻抗比值会引起并联谐振频率间隔的分布和有效机电耦合系数的分布改变;当... 详细信息

基于由谐振频率分布提取压电薄膜参数的方法,研究影响高次谐波体声波谐振器(HBAR)谐振频率分布的因素。对多种HBAR进行模拟计算,模拟结果显示,变化基片对薄膜的声阻抗比值会引起并联谐振频率间隔的分布和有效机电耦合系数的分布改变;当薄膜的基模在高频时,改变电极对薄膜的声阻抗比值和电极厚度会引起谐振频率分布改变。这些结果表明,通过调整影响谐振频率分布的因素能使谐振频率变化,进而得到在特定的频率上产生谐振。

关键词：谐振频率高次谐波谐振器体声波分布研究薄膜参数频率分布机电耦合系数模拟计算模拟结果

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镀膜相移长周期光纤光栅大间隔双峰滤波特性

光学学报 2012年第5期32卷 37-44页

作者：陈海云顾铮■ 杨颖上海理工大学光电信息与计算机工程学院上海200093 上海理工大学理学院光电功能薄膜实验室上海200093 浙江师范大学信息光学研究所浙江金华321004

研究了镀膜相移长周期光纤光栅(PS-LPFG)工作于相位匹配转折点(PMTP)时的大间隔双峰滤波特性。LPFG工作于PMTP时,纤芯模与高次包层模耦合产生的损耗峰3dB带宽可达288nm以上,在此LPFG中点引入单个π相移时在中心波长两侧出现的两个阻带... 详细信息

研究了镀膜相移长周期光纤光栅(PS-LPFG)工作于相位匹配转折点(PMTP)时的大间隔双峰滤波特性。LPFG工作于PMTP时,纤芯模与高次包层模耦合产生的损耗峰3dB带宽可达288nm以上,在此LPFG中点引入单个π相移时在中心波长两侧出现的两个阻带峰间隔达388nm,远大于低次包层模耦合π相移LPFG的双峰间隔。在LPFG中均匀地引入M(M>1)个π相移时,双峰间隔随M的增大而增大,M为奇数时,中心波长损耗为0;M为偶数时,中心波长损耗随M的增大而减小。薄膜折射率与厚度的增加都将使两个阻带峰向短波长方向移动并增大双峰间隔。光栅长度的增大在改变双峰峰值损耗的同时使双峰间隔逐渐减小。

关键词：光纤光学相移长周期光纤光栅传输矩阵法相位匹配转折点薄膜参数阻带峰

高温超导体和巨磁阻薄膜激光感生热电电压的最佳膜厚研究

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物理学报 2004年第6期53卷 1727-1730页

作者：王茺张鹏翔张国勇昆明理工大学光电子新材料研究所昆明650093

根据高温超导体 (HTSC)和巨磁阻 (CMR)薄膜中激光感生电压信号的时间关系公式 ,进一步导出产生最大激光感生电压所需的薄膜最佳厚度的方程式 .结果表明 ,感生电压不是简单地与厚度的倒数成正比 ,而是存在一个最佳厚度 .该方程给出了影... 详细信息

根据高温超导体 (HTSC)和巨磁阻 (CMR)薄膜中激光感生电压信号的时间关系公式 ,进一步导出产生最大激光感生电压所需的薄膜最佳厚度的方程式 .结果表明 ,感生电压不是简单地与厚度的倒数成正比 ,而是存在一个最佳厚度 .该方程给出了影响器件响应设计的主要因素 ,讨论了决定最佳厚度的薄膜参数。

关键词：高温超导体巨磁阻薄膜最佳厚度薄膜参数