一、高精度光学薄膜的制造（论文文献综述）
罗云峰[1]（2021）在《电子束蒸发SiO2薄膜的减散射特性研究》文中进行了进一步梳理随着现代高功率激光与精密仪器的快速发展,对光学薄膜的低散射损耗性能提出了更高要求,制备低散射损耗薄膜是高功率光学系统中的一个重要技术难点。SiO2是高功率光学薄膜最常用的低折射率材料,可与多种高折射率材料组合满足不同光谱要求。研究SiO2的散射性能,对制备低散射损耗的高精密光学薄膜具有重要意义。本文对电子束热蒸发的SiO2单层膜的散射特性进行研究,并以SiO2/TiO2组合制备的1064nm带通滤光片为例,分析了SiO2与高折射率材料组合多层膜的散射特性,为低散射损耗薄膜的研制提供了理论依据与技术支撑。采用电子束热蒸发技术,以不同基底粗糙度、沉积速率、离子束能量与氧分压条件下制备了SiO2单层膜,研究了不同工艺对制备SiO2薄膜的表面粗糙度与散射的影响,分析减散射的工艺条件。为了探究混合材料对薄膜散射特性的影响,利用SiO2与Al2O3混合共蒸制备了Si-Al-O混合薄膜,通过对比混合薄膜与单层SiO2与Al2O3薄膜的粗糙度和散射,分析薄膜的微观生长方式对薄膜散射的影响。以SiO2/TiO2组合设计的带通滤光片为例,研究多层膜中SiO2薄膜散射损耗对光谱的影响,以及减散射的工艺条件。通过分析多层膜电场强度特性,设计低散射损耗的带通滤光片。通过研究TiO2薄膜的散射特性,研制TiO2减散射薄膜,并在粗糙度相同的K9基底上,利用电子束蒸发制备了多层膜。通过粗糙度、薄膜截面与积分散射测试分析多层膜的散射机理,对相同氧分压和不同氧分压制备的带通滤光膜进行分析,最后利用平衡氧分压的工艺方法降低TiO2/SiO2多层膜界面处的散射损耗,制备了低损耗的1064nm带通滤光膜。基于标量散射理论,利用相关与非相关散射情况下的多层膜透过率计算公式对上述两种不同工艺制备的薄膜透过率进行拟合,并使用积分球对积分散射进行测试,验证理论计算曲线与实际测试光谱曲线拟合结果。优化后双面带通滤光片薄膜在1040-1090nm平均透过率为95.5%,1064nm处透过率为96.5%,截止波段400-1025nm与1105-1300nm的平均透过率为0.18%和0.25%,符合设计指标。
张昭琳[2]（2021）在《损伤表面三维微观形貌的仿真与重构》文中认为在高能激光应用领域,光学元件的抗激光损伤阈值大小及损伤识别已引起高度关注,研究者致力于通过对激光作用光学薄膜元件后造成的损伤过程,以及损伤图像特征的分析与研究,借助光学薄膜损伤表面三维微观形貌的重构,以便揭示其损伤机理,为薄膜制备及损伤识别提供技术支撑。本文基于白光干涉显微原理,对损伤表面的干涉显微三维点云数据进行采样,结合激光作用下薄膜元件实际损伤形貌的特征,运用Delaunay三角剖分法构建了损伤表面的三角网格模型,通过可视化仿真,实现了损伤表面三维微观形貌重构与再现,探究了薄膜损伤原因及机理。主要研究工作如下:为准确地获取损伤表面的数字化三维形貌信息,结合光学薄膜激光损伤的随机性,在对比分析了多种微表面三维形貌点云数据获取方法的原理及优缺点的基础上,选择白光干涉显微检测技术获取损伤表面点云数据。以脉冲激光作用下的单层二氧化铪（HfO2）、二氧化硅（SiO2）和二氧化钛（TiO2）光学薄膜为研究对象,采用电子束热蒸发法在K9玻璃基底上完成测试样片制备,并对镀膜前后基底面形的变化及成膜致密度进行了测试。测试结果表明:制备的HfO2和TiO2薄膜呈张应力,SiO2薄膜呈压应力;SiO2薄膜的成膜致密度最高,HfO2薄膜次之,TiO2薄膜成膜较疏松。基于Delaunay三角剖分算法,采用逐点插入式的构网方式建立了损伤表面的三角网格模型;在Visual Studio 2010开发环境下,利用配置的可视化工具包,编写了 C++程序代码,实现了损伤表面的重构与再现。建模前,对获取的原始点云数据进行预处理,保留有效数据,滤除无效数据,以降低点云数据量,消除噪声对计算程序和模型质量的影响。重构结果表明,再现的单层HfO2、SiO2和TiO2薄膜的损伤形貌均为坑状凹陷,整体表现为热破坏和热致应力破坏。损伤形貌的复杂程度各异,损伤区域边缘陡度变化大,内部有鼓包、裂缝和深坑等。为更好地探究薄膜损伤形貌特征及动态损伤过程,在对重构后的不同薄膜损伤形貌分析发现,再现的HfO2和TiO2薄膜的损伤区域为单一的损伤斑,SiO2薄膜的损伤区域则呈现多个损伤斑。相同脉冲激光累积效应下,HfO2薄膜损伤区域的纵向高度总是最大,损伤形貌最为复杂多变;SiO2薄膜次之,损伤形貌变化较平缓;TiO2薄膜损伤区域高度的峰谷值最小。为验证重构的准确性,文中将重构效果与测量精度为0.1nm的非接触式轮廓仪测试结果进行了比对,结果表明二者精度“相当”。论文对激光作用下光学薄膜元件的三维微观损伤形貌进行了建模、仿真与重构,探究了光学薄膜元件的动态损伤过程与机理。研究结果对分析损伤表面的形貌特征,调控高损伤阈值薄膜的制备工艺可提供技术支持。
李月[3]（2021）在《Cr涂层改善PET光学薄膜模具精密电铸质量的研究》文中研究表明近年来,光学薄膜在新能源与节能技术、新媒体与信息技术中得到迅猛发展。光学薄膜表面的微细结构可以有效提高出光效率和光线利用率。光学薄膜的量产依赖热压印和光固化技术,二者均需要将工作模具上的微结构转印到聚合物薄膜上。精密电铸工艺以其表面复制精度高、生产效率高等优点,已成为制造工作模具的主要方法。工作模具的电铸质量取决于电沉积和脱模的质量。研究如何提高电沉积质量的报道很多,脱模时如何兼顾模具单个微结构的精度和大面积工作模具表面的完整性,仍面临巨大挑战。本文针对脱模过程中结合力过大导致模具精度降低的问题,研究涂层在脱模中的作用。以聚合物光学薄膜作为原始模具,使用磁控溅射的方式制备Cr涂层辅助脱模,对Cr涂层的制备工艺进行了系统的实验研究,优化了涂层制备工艺参数,并分析了Cr涂层降低电铸脱模结合力的机理。主要工作为以下几个方面:（1）Cr涂层的制备工艺。采用磁控溅射的方式制备Cr涂层,介绍了磁控溅射基本原理和薄膜沉积厚度的测量校正方法;同时介绍了光学接触角、XRD和XPS测试原理;研究了溅射功率、溅射时间、衬底温度、氩气流量及样品台转速对Cr涂层沉积量和模具表面粗糙度的影响。研究表明,Cr靶材溅射沉积量及均匀性对模具表面粗糙度影响显着。（2）PET光学薄膜模具微电铸工艺。搭建了微电铸实验平台,并研究了有无Cr涂层的对比方案。通过激光共聚焦显微镜、扫面电子显微镜、逆反射标志测量仪及测力仪对两组实验方案电铸脱模力、铸件工作表面形貌、粗糙度及逆反射系数进行了测量和分析。研究表明,采用Cr涂层能够有效降低电铸脱模力,并提高铸件工作表面质量及光学性能。（3）Cr涂层制备工艺参数优化。采用正交试验的方法研究了Cr涂层溅射工艺参数对铸件脱模强度、表面粗糙度及逆反射系数的影响。通过矩阵分析法得到正交实验的最优方案为:溅射功率为250W,溅射时间为15s,衬底温度为20℃,氩气流量为30sccm,样品台转速为20rpm;各个因素对正交实验的指标值影响主次顺序为:溅射时间>样品台转速>氩气流量>溅射功率>衬底温度。（4）Cr涂层降低界面粘附力的机理分析。设计了不同沉积厚度Cr涂层的实验,通过光学接触角测量仪、X射线光电子能谱仪及光学共聚焦显微镜对PET光学薄膜模具表面进行测试。研究表明,随着Cr涂层厚度的增加,模具表面的极性含氧官能团（C-O键和C=O键）数量明显减少,表面趋于疏水,表面粘附能量降低,同时Cr的存在提高了Ag导电层的结晶度;分析了各个因素对电铸脱模强度和铸层粗糙度的影响过程。
王凯旋[4]（2021）在《近红外1.064μm亚纳米带宽干涉滤光片的制备和光谱稳定性研究》文中指出随着激光雷达、自由空间光通信和激光测距测绘等技术的发展,新一代气象、海洋和环境观察卫星和激光高度计等空间光学仪器经常需要用到亚纳米带宽的光学滤波器件,来实现光谱的获取和背景光的抑制。相对于其他亚纳米带宽光学滤波技术,薄膜干涉滤光片具有体积小、结构紧凑、稳定性好、光学效率高等优点,因而更适用于空间探索等活动。本文对近红外1.064μm波长的0.2 nm带宽滤光片进行了设计和制备,对其光谱稳定性进行了分析和研究。研制出的超窄带薄膜干涉滤光片的透过率达到70%,通带宽度小于0.2 nm,光谱性能稳定。1.064μm是常用的激光波长,也可以用Si基CMOS探测器进行激光通信和遥感,有非常好的应用前景。本研究工作中,首先分析对比了常见的几种亚纳米带宽滤光片的设计方法,包括自动优化设计方法、类比微波滤波器的方法、类比LC电路滤波器的方法和迭代Chebyshev方法。它们各自存在一些优缺点,很难简单适用于本文的亚纳米带宽滤光片的设计。本文用Matlab程序编制了一种适用于亚纳米带宽滤光片的优选设计方法,通过该方法计算得到一系列符合要求的膜系设计,并对这些膜系的光谱特性依据评价函数进行了评估。按照实际需求和工艺技术条件,得到了中心波长为1.064μm,带宽为0.2 nm的最优膜系方案。对相关的薄膜制备技术进行了分析,选用双离子束溅射沉积（DIBS）技术作为滤光片的制备方法。采用Ta2O5作为高折射率膜层,Si O2作为低折射率膜层,熔融石英作为基片,对优选膜系的滤光片进行了制备。用包络法计算得到了Ta2O5和Si O2薄膜的光学常数。结合一种均匀性修正膜系,同时计算、设计和制作出了兼顾高低折射率两种靶材的均匀性修正板,利用一块修正板有效改善了两种沉积膜层的均匀性。探索了光学直接监控与时间监控相结合的方法,突破了两种监控方法各自的技术局限,实现了对整个膜系的高精度完整控制,研制出了近红外波段的亚纳米带宽滤光片,其半功率带宽只有0.19 nm,峰值透过率达到70%。构建了亚纳米带宽滤光片的光谱测量系统。把滤光片的测量结果与设计光谱进行了对比,分析了制备过程中的误差来源,讨论了光学直接监控产生误差的机理。误差来源主要体现在光学常数误差和厚度误差两方面,光学常数的误差主要是由沉积工艺导致的,DIBS的沉积工艺稳定,该项误差很小;膜层厚度误差的来源较多,除沉积工艺的影响之外,主要因为监控过程引入的误差。分析了监控过程引入误差对滤光片光谱性能的影响,0.01%的厚度随机误差就会对滤光片的光谱性能产生很大的影响,而不大于0.001%的膜层厚度随机误差才能使滤光片光谱性能的变化在可接受的范围内。最后分析了滤光膜系中高低折射率膜层光学厚度误差的影响,和间隔层、反射层及耦合层的光学厚度误差分别带来的影响。对滤光片的光谱稳定性进行了研究。对滤光片在湿度环境下的表现进行了研究,通过薄膜吸潮前后的光谱漂移计算出了膜层的聚集密度;对滤光片透射光谱的温度稳定性进行了研究,由于滤光片平均聚集密度很高,发现光谱的温度漂移主要与膜层的折射率温度系数、膜层和基片的线膨胀系数有关。在不同温度下对滤光片的透射光谱进行了测量,得到了光谱的温度漂移系数。对滤光片进行了退火处理并研究了退火温度对滤光片表面形貌和光谱特性的影响,发现300℃以内的退火未对表面形貌产生明显影响,但会使光谱曲线向长波方向漂移。考察了质子辐照对滤光片透射光谱的影响,在经受能量70 Ke V、通量2×1015个/（88）2、时长30分钟的质子辐照试验后,透射光谱保持稳定。
赵迪[5]（2020）在《高能粒子辐射测量系统光谱分光元件的研究》文中研究说明随着航空航天事业的不断发展,研究者们逐渐开始关注空间高能粒子的相关特性,各种高能粒子探测器不断被研发出来,实现对高能粒子不同特性的测量。本课题所研究的高能粒子辐射测量系统依据切伦科夫辐射效应原理,应用紫外探测技术,实现对高能粒子的测量。光谱分光元件是高能粒子辐射测量系统中关键的元件,它会影响系统探测的准确度。为了满足高能粒子辐射测量系统的使用需求,本课题研究了一种光谱分光元件,该元件的前表面镀制了紫外滤光膜,该滤光膜使切伦科夫紫外光波段高反射,系统中其余波段的光减反射;对于系统来说前表面透射的光属于杂散光,会影响系统的测量精度,故在该元件的后表面镀制了吸收膜,以减少杂散光对系统的影响,提高信噪比。通过对比实验,选取Hf O2作为高折射率材料。采用全光谱拟合法确定了介质材料的光学常数,椭圆偏振法计算了Cr的光学常数。基于光学薄膜的设计及优化理论,在JGS1基底上完成了滤光膜和吸收膜的膜系设计。通过实验确定了薄膜制备的工艺参数。通过对滤光膜实验结果的测试分析,找到与理论设计产生偏差的原因,进一步优化薄膜的制备工艺。最终制备的滤光膜在200～270nm波段平均反射率为75.9%,在290～780nm波段平均反射率为1.42%,吸收膜在290～780nm波段平均吸收率为96.6%,满足系统的使用需求。
肖石磊[6]（2020）在《光腔衰荡应力双折射测量技术研究》文中研究指明应力是光学元件例如光学基底、透镜、晶体、增透/高反射镜等在生产制造和光学系统使用过程中都需要着重控制的参数,以保证良品率和系统功能。针对各类光学元件应力的无损检测方法有XRD（X-Ray Diffraction）法、Stoney曲率法,拉曼光谱法等,以及基于应力双折射测量的数字光弹法、光弹调制器法等。目前,光弹调制器法应力双折射重复性测量精度达到5×10-5rad,应力测量精度在百Pa量级。本文提出了一种基于光腔衰荡的应力双折射测量技术,利用偏振光相位差在谐振腔内的来回反射累积作用,对腔内光学元件应力双折射的测量精度得到进一步提高,同时实现了应力双折射和光学损耗的同时二维扫描测量。谐振腔内光学元件应力双折射将导致检偏光腔衰荡信号偏离单指数形式。通过多光束叠加原理和偏振光干涉原理,推导得到双折射谐振腔输出的光腔衰荡信号为振荡地指数衰减信号,振荡频率和谐振腔内双折射相位差呈线性关系。谐振腔内的折射率各向异性引起两个谐振的正交偏振模式的差别,因此振荡来源于两个正交模式的干涉拍频。另外,当谐振腔内正交偏振模式的损耗存在差异时,比如折叠腔情形,检偏衰荡信号是复杂的多指数衰减和振荡信号。根据双折射光腔衰荡理论基础设计实现了基于633nm连续波光腔衰荡技术的光学元件应力双折射测量系统。测量谐振腔采用线偏振光输入,谐振腔输出信号通过偏振分光棱镜分为两束正交线偏振光进行探测。通过直接拟合双折射振荡衰荡信号对熔石英基底元件进行了测量,实现应力双折射相位差重复性测量精度2.38×10-6rad,即应力双折射光程差测量精度2.4×10-4nm。系统测量不确定度分析表明,重复性测量不确定度是影响绝对测量精度的首要因素。通过位移台实现了熔石英基底元件和单层膜光学元件的光学损耗和应力双折射的高精度二维扫描测量。光腔衰荡应力双折射测量技术将双折射相位差转化为振荡频率的测量,而非光强的直接测量,是一种绝对测量方法,具有更强的噪声抑制能力和更高的测量精度。通过双折射拟合的振荡振幅或者单指数拟合的衰荡时间随检偏器角度关系可确定应力双折射的快慢轴方向也即是主应力方向。因此最佳检偏角在第一和第二主应力的角平分线上,此时的振荡信号振幅达到最大值。理论分析结合变腔长实验表明,腔长增加能显着提高衰荡信号有效时长,在稳定腔范围内腔长越长则双折射测量精度越高。经过优化,系统应力双折射相位差重复性测量精度提高一倍,达到1.2×10-6rad。实验测得系统双折射测量动态范围达到104。对光学元件应力双折射进行扫描测量时,采用固定方位角的线偏振入射光可能导致扫描结果的错误,可采用圆偏振光入射测量。考虑开腔空气损耗的影响和变腔长方法,提出了基于光腔衰荡的高反射镜反射率和总损耗的高精度多腔长测量和验证方法。通过统计分布特性去除空气微粒噪声影响,经单腔长测量和多腔长测量结果比对验证,确定测得激光陀螺反射镜反射率为99.99956%,不确定度0.00002%。高反射镜的残余应力双折射的来源和控制问题是高精度干涉仪的关键问题。随着镀膜工艺的提升,残余应力双折射逐步降低至10-6rad量级,此时衰荡信号振荡不明显,不利于通过双折射拟合直接测量;但S偏振和P偏振衰荡振荡信号仍然偏离单指数且相位相反,可通过单指数拟合的衰荡时间差别估计应力双折射大小。通过小双折射近似和旋转高反镜法在零度入射角测量了同一批次镀制但层数不同的3个高反射镜的中心和面上残余应力双折射,测量精度达到1.3×10-7rad。实验结果表明,随着层数增加,高反射镜中心应力双折射增加;从反射镜中心到边缘,应力双折射下降。基于光腔衰荡技术的光学元件应力双折射测量方法比目前工业用应力双折射测量仪器测量精度提高一个数量级以上,在光学元件应力表征和研究上具有广阔的应用前景。
陈帆[7]（2019）在《基于多层膜结构二向色镜的高功率激光光谱合束技术研究》文中认为得益于大模场双包层光纤的问世和高亮度抽运源技术的发展,光纤激光器输出功率在近二十年中得到迅速提升,并被广泛应用于科学研究、先进制造、航空航天、医疗卫生以及军事国防等众多领域中。尤其是万瓦级激光光源的出现,进一步拓展了激光制造的应用前景。尽管如此,受限于光纤本身热效应、非线性效应、模式不稳定等,单路光纤输出功率存在理论极限,尚不能满足现代先进技术产业的发展需求。激光合束技术是突破单根光纤输出功率物理极限、实现更高功率激光输出的有效手段。虽然现有激光合束技术中已有多种方案可以实现万瓦级激光输出,但传统空间合束和光纤合束方案无法提升输出光束亮度,且存在合成光束质量恶化问题,不利于应用;基于衍射光栅的光谱合束方案对参与合束子光束线宽要求严格,无法合成高功率宽谱多模激光,通常存在着子光束数目多、功率低、调试难度大、稳定性差等问题。为了有效解决上述问题,采用简单、有效的方式,实现高效率、高质量的万瓦级激光输出,本文深入研究了基于多层膜结构二向色镜的高功率激光光谱合束技术,主要研究内容包括以下部分:针对高阈值、高效率二向色镜的设计问题,研究激光诱导薄膜损伤机理,建立以熔融石英为基底,Zr O2/Si O2为高低折射率膜料的高阈值膜系结构,镀膜后二向色镜抗激光损伤阈值达20 MW/cm2,满足高功率光谱合束系统需求;结合菲涅尔公式和标量散射理论,提出一种利用激光光谱特性来计算系统合束效率的理论方法,建立镀制工艺与合束效率之间的数学模型。计算结果表明,为实现高效率合束,二向色镜薄膜表面粗糙度需小于1.8 nm,膜厚误差应控制在0.25 nm以下。针对二向色镜散射造成合成光束质量恶化问题,研究光束质量与薄膜表面粗糙度间的解析关系。结果表明,无论子光束为单模或多模高斯光束,光束质量恶化程度与薄膜表面粗糙度均呈正相关关系。针对二向色镜吸热形变产生热透镜效应问题,从热传导理论出发,探究热透镜效应形成与发展的物理过程。在此基础上,采用有限元仿真软件Comsol模拟分析二向色镜温升和形变随激光输入功率和辐照时间的变化关系,旨在为光束质量优化方案的构建提供参考。针对热透镜效应导致子光束焦斑轴向分离问题,提出并建立氮气风冷系统和基于Ca F2窗口的被动离焦补偿系统。利用冷却和材料热致折射率变化特性互补原理,补偿合成光束波前畸变,优化合成光束质量。在理论分析基础上,设计并搭建基于多层膜结构二向色镜的万瓦级激光光谱合束系统实验平台,以符合设计要求的高效能二向色镜为合束元件,实现两路6 k W宽谱多模激光的光谱合束,系统总输出功率达10.25 k W,合束效率达97%,优化后合成光束质量为单元子光束光束质量的两倍。随后,采用理论与实验相结合的方式,论证了合束方案向大功率、多阵元拓展的可行性,为系统进一步的发展与优化指明了方向。此外,为检验合束系统在实际工程领域中的应用价值,测试了合成光束对常见金属和非金属靶材的毁伤效果。实验结果表明,合成光束能在短时间内毁伤各类常规材料,在激光加工领域具有良好的应用前景。最终,基于多层膜结构二向色镜的万瓦级激光光谱合束方案成功实现高功率宽谱多模激光的光谱合束,在获得万瓦级激光输出的同时,大幅简化了合束系统结构,提升了系统安全性与稳定性,解决了传统高功率激光合束方案普遍存在的子光束数目多、功率低、结构复杂等问题,为万瓦级激光光源的获取提供了一种全新的思路。
王奔[8]（2019）在《物理气相沉积系统中膜厚分布的模拟及优化》文中研究说明物理气相沉积（PVD）系统具有重复性好、生产成本低和膜层表面质量高等优点,被广泛应用于光学薄膜制备中。膜厚均匀性是衡量薄膜质量的一项重要指标,其优劣严重影响光学薄膜的性能,如何有效地控制膜厚均匀性已成为物理气相沉积系统中的一个技术难点。本文对PVD系统中膜厚均匀性进行研究,为薄膜均匀性的提高及薄膜沉积设备的研制提供了理论依据和技术支撑。基于余弦及非余弦定理,对点源、面源、扩展源、虚拟源以及溅射源的发射特性进行研究,从而确定蒸发源及溅射源的膜厚分布模型:蒸发源服从cosnφ分布,溅射源服从cosn（φ+φ0）分布。通过建立精准的数学及物理模型,模拟蒸发源和溅射源的相对膜厚分布,探究了挡板和设备几何配置对膜厚分布均匀性的影响。使用Mathcad编程研发了一款新的膜厚均匀性模拟仿真程序,将仿真结果分别与厚度分布理论和实验结果进行比较,吻合性很好,验证了软件程序的正确性。根据实际情况优化仿真程序,在程序中增加调节离子辅助沉积（IAD）膜厚均匀性的功能,在K9基底上沉积短波通多层膜,将膜厚均匀性控制在1%以内。此外,对影响膜厚均匀性的因素如基板倾斜,真空度,温度不均匀等因素进行分析并提出改进方法。利用编制的软件对不同结构沉积系统进行均匀性修正,自动设计的挡板能够快速解决膜厚均匀性问题,将旋转平面系统的膜厚不均匀性由30.7%降低到了0.89%,旋转球面系统的膜厚不均匀性由15.4%降低到了0.58%,行星系统的膜厚不均匀性由4.5%降低到了0.26%。旋转鼓状溅射系统的膜厚不均匀性由5.3%降低到了0.74%。满足了大面积高精度光学薄膜对膜厚均匀性的要求。
吕起鹏[9]（2019）在《离子束溅射沉积Ta2O5/SiO2光学薄膜应力特性与应力形变调控研究》文中研究表明高精密光学系统对光学薄膜的光学和力学等性能的要求日益提高。光学元件在满足高的光谱特性、超低吸收率和散射损耗的同时,还要求其镀膜后保证高的面形精度以及高的环境稳定性。离子束溅射技术由于其工作性能稳定,所制备的薄膜的光学和力学性能优良等优点,是目前光学薄膜最主流的制备技术并被广泛应用于高精密光学薄膜制备中。但是,该技术的缺点是所制备的薄膜通常具有高的压应力,导致光学元件在镀膜后产生大的应力形变,更严重的是随着薄膜层数的增加,在膜层中积累的应力会导致薄膜出现翘曲、龟裂、脱落等失效现象。因此,系统研究离子束溅射沉积光学薄膜的应力特性和应力形变控制技术具有重要的理论意义和工程应用价值。本论文研究了在离子束溅射镀膜过程中氧流量和成膜方式对Ta2O5、SiO2薄膜光学与应力特性的影响规律,表征了退火热处理后Ta2O5薄膜应力状态反转以及SiO2薄膜应力线性变化的规律性;基于Ta2O5、SiO2薄膜在不同退火温度下的应力演变规律,提出利用SiO2薄膜应力精确控制大曲率石英元件曲率半径的方法,并建立了 Ta2O5/SiO2多层膜应力控制模型;提出了基于宽波段复杂膜系的膜厚监控策略以及膜厚均匀性修正的优化模型;成功实现了大口径光学元件上Ta2O5/SiO2多层膜的应力形变控制。本论文的主要结论如下:1.在Ta2O5镀膜过程中通过调节氧流量可有效地降低薄膜吸收率且Ta205成膜后具有高的环境稳定性,随后的退火热处理可明显地调控Ta2O5薄膜的应力状态。氧流量的减小增大了薄膜的沉积速率,并导致薄膜表面粗糙度增大。在20 μm膜厚范围内,应力形变与Ta2O5薄膜厚度近似呈线性关系。经60天室温环境下的时效测试,Ta2O5薄膜应力稳定、无释放。退火热处理影响Ta2O5薄膜的应力状态、光学特性和薄膜结构,随着退火温度的升高,Ta2O5薄膜压应力减小,当温度为591 K时,薄膜应力开始由压应力状态转变为张应力状态,出现应力反转,且张应力随着退火温度的升高而变大。同时,随着退火温度升高,薄膜光学厚度增加,折射率减小,表面粗糙度变大,表面元素化学计量比更加趋于理想化学计量比。退火温度继续升高到933 K时,Ta205薄膜结构由无定形态向六方相转变。2.在SiO2镀膜过程中成膜方式可以明显改变其微观结构、光学和力学特性且Si02成膜后具有高的环境稳定性,随后的退火热处理可以明显地降低Si02薄膜的应力。直接溅射SiO2靶制备的SiO2薄膜表面粗糙度更低,压应力更小。在30 μm膜厚范围内,应力形变与SiO2薄膜厚度近似呈线性关系。经60天室温环境下的时效测试,Si02薄膜应力稳定、无释放;退火热处理影响SiO2薄膜的应力状态、光学特性和薄膜结构,随着退火温度的升高,SiO2薄膜的压应力线性减小,但SiO2薄膜一直处于压应力状态,没有出现应力反转。基于SiO2薄膜在不同退火温度下的光学与应力特性的变化规律,提出利用SiO2薄膜应力精确控制大曲率石英光学元件曲率半径的方法。利用上述方法可以将石英元件曲率半径的精度提高至0.2%,且折射率接近于石英基底体材料,保持了良好的光学特性。3.基于Ta2O5、SiO2薄膜在退火热处理后的应力演变规律,建立了 Ta2O5/SiO2多层膜应力控制模型,利用该模型可以有效降低多层膜应力形变,进一步结合Ta2O5和SiO2周期数对元件应力形变影响的规律,引入膜堆周期数应力修正因子修正了 Ta2O5/SiO2多层膜应力控制模型,通过调控Ta2O5和SiO2薄膜膜层厚度比,实现了非规整高反膜系的应力形变控制。针对单点工作波长膜系,为不改变其中心波长的光谱特性,提出引入光学薄膜理论中“虚设层”的概念优化多层膜应力控制模型,实现了高反射膜系的面形控制。针对宽波段复杂膜系,在不影响工作波段光谱特性的前提下,提出引入“缓冲层”优化多层膜应力控制模型,使得多层膜在退火热处理之后增加了薄膜张应力变量,实现了增透膜系的面形控制。4.在宽光谱膜厚监控技术监控复杂膜系沉积过程中,提出了宽光谱监控、时间监控相结合以及波长间接监控的监控策略,可以有效减小膜层厚度误差,提高膜系的成品率。利用宽光谱监控和时间监控相结合的监控策略,以宽光谱膜厚监控技术监控敏感膜层并结合时间监控法监控超薄层以及折射率匹配层的方式实现了薄膜敏感层、超薄层以及折射率匹配层的精确监控;利用宽光谱波长间接监控策略,以宽光谱膜厚监控系统的监控波长间接监控复杂膜系的膜层厚度的方式实现了宽波段复杂膜系的波长间接监控,所制备的膜层厚度产生的随机误差较低。通过引入实际遮挡弧长修正因子对多层膜厚度均匀性的修正模型进行了优化,提高了膜厚均匀性修正效率和精度,利用该优化模型实现了360 mm直径工件盘上薄膜厚度均匀性优于±0.1%。
王松[10]（2019）在《PDMS基微透镜阵列的设计、制造和表征》文中研究指明微机电系统发展的一大趋势是与光学相结合形成微光机电系统,而微光机电系统的发展离不开微小光学的支撑。微透镜阵列作为微小光学元件的重要组成部分在成像、传感、点光源器件和光学互联等方面已经变得不可或缺。PDMS基磁流变弹性体薄膜是将纳米磁性颗粒混入PDMS基体中并采用特殊的方法制作成的一种具有微米级厚度的光学薄膜。本课题组已经制备并测试过这种薄膜其结果表明在外磁场的作用下该薄膜的光学特性将会发生改变。基于这样的结果本论文首先创新地设计两种PDMS微透镜阵列并进行了制造和表征测试,然后将已有PDMS微透镜阵列的制造方法结合PDMS基磁流变弹性体光学薄膜创新性地设计出PDMS基磁响应微透镜阵列。首先是PDMS薄膜微透镜阵列,其主要原理是利用机械挠曲将平面薄膜变成微透镜阵列结构。理论上分析了凹槽挤压薄膜模型并用ANSYS仿真得出薄膜截面的变形图。设计了PDMS薄膜微透镜阵列的制作方法,利用了SU-8厚胶光刻技术和旋涂工艺等手段制得PDMS薄膜微透镜阵列。对制备的样品进行了几何表征和光学性能测试得到了很好的测试结果。然后本文将介绍一种新颖的制造微透镜阵列的方法。我们创新地利用了液相与微结构表面接触时形成的液面形貌成功地制造出了SU-8微透镜阵列凹模和PDMS微透镜阵列。分析不同润湿模型下的液面形貌并确定了Cassie模型为形成微透镜阵列凹模的理想模型。为了确保处于液相SU-8与PDMS表面微结构处于Cassie润湿模型,分析了PDMS表面微结构的几何参数的影响并采用倒扣的接触方式。对制备的样品进行了几何表征和光学性能测试得到了很好的测试结果。最后本文将以PDMS磁流变弹性体光学薄膜为基础初步设计和制造磁响应微透镜阵列。介绍了PDMS磁流变弹性体光学薄膜的磁响应机理,讨论了一种PDMS-Fe3O4磁响应光学薄膜在磁场下的特性。在本文光刻胶凹模制备方法的基础上设计并制造了水平链和垂直链的PDMS基双层结构磁响应微透镜阵列。对制备的两种磁响应微透镜阵列进行表征测试结果表明微透镜阵列结构质量良好成像清晰,且水平链比垂直链结构的成像更加清晰,并提出来提高磁响应微透镜阵列光学性能的方法是减少颗粒聚集。在本文结尾,同样利用PDMS-Fe3O4磁响应光学薄膜设计了一种PDMS基磁响应薄膜微透镜阵列。
二、高精度光学薄膜的制造（论文开题报告）
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、高精度光学薄膜的制造（论文提纲范文）
（1）电子束蒸发SiO2薄膜的减散射特性研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 本课题研究的背景及意义 |
| 1.2 薄膜散射国内外发展现状 |
| 1.3 表面形貌测量技术简述 |
| 1.4 课题主要研究内容 |
| 第2章 薄膜的表面散射理论 |
| 2.1 表面形貌的表征 |
| 2.1.1 表面形貌的数学表示 |
| 2.1.2 界面粗糙度互相关模型 |
| 2.2 薄膜的表面散射理论 |
| 2.2.1 标量散射理论 |
| 2.2.2 矢量散射理论 |
| 2.2.3 散射对光谱性能影响的计算模型 |
| 第3章 单层SiO_2薄膜的散射特性研究 |
| 3.1 薄膜制备技术 |
| 3.1.1 电子束热蒸发系统 |
| 3.1.2 离子束辅助沉积系统 |
| 3.2 单层SiO_2薄膜的散射特性研究 |
| 3.2.1 基底对SiO_2薄膜散射的影响 |
| 3.2.2 沉积速率对SiO_2薄膜散射的影响 |
| 3.2.3 离子束能量对SiO_2薄膜散射的影响 |
| 3.2.4 氧分压对SiO_2薄膜散射的影响 |
| 3.2.5 材料共蒸对SiO_2薄膜散射的影响 |
| 3.3 本章小结 |
| 第4章 SiO_2/TiO_2多层膜散射特性研究 |
| 4.1 低损耗带通滤光片膜系设计 |
| 4.1.1 参数要求 |
| 4.1.2 低散射损耗膜系设计 |
| 4.2 SiO_2/TiO_2带通滤光片多层膜制备 |
| 4.2.1 TiO_2工艺确定与散射分析 |
| 4.2.2 材料光学常数拟合及多层膜制备 |
| 4.3 SiO_2/TiO_2带通滤光片多层膜的散射研究 |
| 4.3.1 光谱测试与分析 |
| 4.3.2 膜层厚度误差研究 |
| 4.3.3 多层膜散射特性研究 |
| 4.3.4 多层膜的减散射特性研究 |
| 4.4 本章小结 |
| 第5章 总结 |
| 5.1 主要工作总结 |
| 5.2 本文主要创新点 |
| 5.3 不足与展望 |
| 参考文献 |
| 攻读学位期间发表论文与研究成果 |
| 发表论文 |
| 致谢 |
（2）损伤表面三维微观形貌的仿真与重构（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 表面微观形貌三维点云数据的获取方法 |
| 1.2.2 三维重构技术研究现状 |
| 1.3 论文主要工作 |
| 1.3.1 主要研究内容及重点 |
| 1.3.2 研究方案 |
| 1.3.3 章节安排 |
| 1.4 本章小结 |
| 2 损伤表面形貌的三维重构与损伤机理分析 |
| 2.1 白光干涉显微检测技术 |
| 2.1.1 白光干涉原理 |
| 2.1.2 显微干涉检测技术 |
| 2.1.3 白光干涉显微镜检测原理 |
| 2.2 三角剖分相关理论基础 |
| 2.2.1 凸包基本概念 |
| 2.2.2 Voronoi图定义及性质 |
| 2.2.3 Delaunay三角剖分定义及特性 |
| 2.3 光学薄膜的激光诱导损伤 |
| 2.3.1 激光与薄膜的作用过程 |
| 2.3.2 光学薄膜的激光诱导损伤机理 |
| 2.3.3 影响光学薄膜损伤的因素 |
| 2.4 本章小结 |
| 3 激光诱导光学薄膜损伤数字图像的获取 |
| 3.1 薄膜制备工艺及面形参数检测 |
| 3.1.1 镀膜材料的选取 |
| 3.1.2 薄膜的制备及工艺流程 |
| 3.1.3 薄膜面形参数测试 |
| 3.2 光学薄膜的激光损伤测试 |
| 3.2.1 激光作用形式 |
| 3.2.2 激光损伤测试装置 |
| 3.3 损伤图像的采集及其数字化 |
| 3.4 本章小结 |
| 4 损伤表面三维重构模型的建立 |
| 4.1 损伤表面点云数据的特征 |
| 4.2 点云数据的预处理 |
| 4.2.1 点云数据的下采样 |
| 4.2.2 点云数据的统计滤波 |
| 4.2.3 点云数据的半径滤波 |
| 4.2.4 实验结果及分析 |
| 4.3 损伤表面模型的建立 |
| 4.3.1 点云数据的邻域索引 |
| 4.3.2 三维点云数据的二维投影 |
| 4.3.3 Bowyer-Watson算法 |
| 4.3.4 算法实现步骤 |
| 4.4 本章小结 |
| 5 损伤表面三维仿真重构与再现及其分析 |
| 5.1 仿真环境 |
| 5.1.1 软件平台选择 |
| 5.1.2 第三方开源库选择 |
| 5.2 薄膜表面损伤形貌的三维重构 |
| 5.2.1 HfO_2薄膜表面损伤形貌的重构 |
| 5.2.2 SiO_2薄膜表面损伤形貌的重构 |
| 5.2.3 TiO_2薄膜表面损伤形貌的重构 |
| 5.3 薄膜表面损伤形貌再现结果的评价与分析 |
| 5.3.1 非接触式轮廓仪测试结果 |
| 5.3.2 结果对比分析 |
| 5.4 激光累积效应对不同薄膜损伤形貌的影响 |
| 5.5 本章小结 |
| 6 结论与展望 |
| 6.1 结论 |
| 6.2 展望 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间发表的论文及成果 |
| 致谢 |
（3）Cr涂层改善PET光学薄膜模具精密电铸质量的研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 选题背景及研究意义 |
| 1.2 精密电铸技术及其在模具制造中的应用 |
| 1.2.1 精密电铸原理及特点 |
| 1.2.2 精密电铸在模具制造中的应用 |
| 1.3 精密电铸脱模粘附及方法研究 |
| 1.3.1 表面粘附及影响因素 |
| 1.3.2 电铸脱模方法研究现状 |
| 1.4 抗粘涂层及制备方法 |
| 1.4.1 抗粘涂层降低表面粘附力研究 |
| 1.4.2 常规抗粘涂层制备方法 |
| 1.5 研究目的和内容 |
| 1.5.1 研究目的 |
| 1.5.2 研究内容 |
| 第2章 物理气相沉积法制备Cr涂层 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 磁控溅射系统工作原理 |
| 2.2.1 实验原理 |
| 2.2.2 薄膜形核与生长 |
| 2.2.3 溅射薄膜沉积速率影响因素 |
| 2.2.4 实验流程 |
| 2.2.5 溅射膜厚测量及校正 |
| 2.3 Cr涂层表面的表征 |
| 2.3.1 表面接触角及表面能测试 |
| 2.3.2 涂层表面物相分析测试 |
| 2.3.3 涂层表面材料成分及化学状态测试 |
| 2.4 溅射工艺参数对Cr涂层及模具表面质量的影响 |
| 2.4.1 溅射功率对涂层形貌及表面粗糙度的影响 |
| 2.4.2 溅射时间对涂层形貌及表面粗糙度的影响 |
| 2.4.3 氩气流量对涂层形貌及表面粗糙度的影响 |
| 2.4.4 衬底温度对涂层形貌及表面粗糙度的影响 |
| 2.4.5 样品台转速对涂层形貌及表面粗糙度的影响 |
| 2.5 本章小结 |
| 第3章 PET光学薄膜模具精密电铸实验 |
| 3.1 精密电铸实验 |
| 3.1.1 实验材料及前处理 |
| 3.1.2 实验流程及方案 |
| 3.1.3 电铸工艺参数 |
| 3.1.4 实验设备 |
| 3.2 精密电铸件性能测试 |
| 3.2.1 脱模强度 |
| 3.2.2 表面粗糙度 |
| 3.2.3 微观形貌及能谱 |
| 3.2.4 反光性能 |
| 3.3 精密电铸实验结果 |
| 3.3.1 脱模强度 |
| 3.3.2 电铸件表面粗糙度 |
| 3.3.3 电铸件表面微观形貌 |
| 3.3.4 电铸件反光系数 |
| 3.4 本章小结 |
| 第4章 涂层制备工艺参数优化 |
| 4.1 Cr涂层改善PET光学薄膜模具精密电铸的正交实验 |
| 4.1.1 正交实验过程 |
| 4.1.2 正交实验结果及分析 |
| 4.1.3 正交实验矩阵分析法确定最优工艺参数 |
| 4.2 本章小结 |
| 第5章 Cr涂层改善PET光学薄膜模具精密电铸质量分析 |
| 5.1 表面微观形貌和粗糙度 |
| 5.2 表面接触角和表面能 |
| 5.2.1 接触角测量及分析 |
| 5.2.2 表面能计算及分析 |
| 5.3 Cr涂层对PET光学薄膜模具表面化学特性及晶体结构的影响 |
| 5.3.1 表面光电子能谱分析 |
| 5.3.2 表面X射线衍射分析 |
| 5.4 电铸脱模强度的变化分析 |
| 5.5 正交实验影响因素对脱模强度和粗糙度的影响分析 |
| 5.5.1 脱模强度 |
| 5.5.2 铸件表面粗糙度 |
| 5.6 本章小结 |
| 第6章 结论与展望 |
| 6.1 结论 |
| 6.2 展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 在学期间科研成果情况 |
（4）近红外1.064μm亚纳米带宽干涉滤光片的制备和光谱稳定性研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 研究背景介绍 |
| 1.2 亚纳米带宽滤波技术 |
| 1.2.1 声光调制技术 |
| 1.2.2 原子滤波技术 |
| 1.2.3 法布里-珀络标准具形式的滤波器 |
| 1.2.4 薄膜干涉滤光技术 |
| 1.3 窄带干涉滤光片的原理及应用 |
| 1.3.1 窄带干涉滤光片的原理 |
| 1.3.2 超窄带干涉滤光片的应用 |
| 1.4 本论文的研究内容及成果 |
| 第2章 亚纳米带宽滤光片的设计与分析 |
| 2.1 自动优化设计方法 |
| 2.2 基于F-P滤光片的设计 |
| 2.2.1 类比微波滤波器的设计方法 |
| 2.2.2 类比LC电路滤波器的设计方法 |
| 2.2.3 迭代Chebyshev方法 |
| 2.3 用Matlab程序实现的亚纳米带宽滤光片设计 |
| 2.3.1 构建评价函数 |
| 2.3.2 程序设计 |
| 2.3.3 膜系设计实例 |
| 2.4 小结 |
| 第3章 薄膜沉积与滤光片的制备 |
| 3.1 常见的光学薄膜制备技术 |
| 3.1.1 热蒸发技术 |
| 3.1.2 离子束辅助沉积技术 |
| 3.1.3 离子束溅射沉积技术 |
| 3.1.4 原子层沉积技术 |
| 3.2 薄膜沉积设备介绍 |
| 3.3 膜层沉积工艺 |
| 3.4 薄膜材料的选择及其特性 |
| 3.4.1 光学薄膜材料的选择 |
| 3.4.2 光学常数的测定方法 |
| 3.4.3 Ta_2O_5薄膜的光学特性 |
| 3.4.4 SiO_2薄膜的光学特性 |
| 3.5 膜厚分布均匀性的调整 |
| 3.6 监控方法分析 |
| 3.6.1 时间监控技术 |
| 3.6.2 石英晶体监控 |
| 3.6.3 光电极值法 |
| 3.6.4 监控实施 |
| 3.7 小结 |
| 第4章 测量与误差分析 |
| 4.1 滤光片的测量 |
| 4.1.1 测量设备的搭建 |
| 4.1.2 测量前的调试与准备 |
| 4.1.3 测量结果及分析 |
| 4.2 制备过程中的误差分析 |
| 4.2.1 光学常数误差 |
| 4.2.2 厚度误差 |
| 4.3 误差对滤光片光谱曲线的影响 |
| 4.3.1 膜系误差灵敏度分析 |
| 4.3.2 随机膜厚误差对设计滤光片的影响 |
| 4.4 小结 |
| 第5章 滤光片的可靠性和光谱稳定性研究 |
| 5.1 可靠性实验 |
| 5.2 湿度对滤光片光谱特性的影响 |
| 5.3 温度对滤光片光谱特性的影响 |
| 5.3.1 温度对膜层材料物理特性的影响 |
| 5.3.2 基片的线膨胀系数对滤光片温度稳定性的影响 |
| 5.3.3 滤光片的温度稳定性实验 |
| 5.4 入射角度对滤光片光谱特性的影响 |
| 5.5 退火温度对滤光片表面形貌和光谱特性的影响 |
| 5.5.1 光谱特性变化 |
| 5.5.2 表面形貌变化 |
| 5.5.3 截面形貌变化 |
| 5.6 质子辐照对滤光片光谱特性的影响 |
| 5.7 小结 |
| 第6章 总结与展望 |
| 6.1 研究过程 |
| 6.1.1 确定膜系设计方法 |
| 6.1.2 滤光片的制备 |
| 6.1.3 光谱测量与误差分析 |
| 6.1.4 可靠性和稳定性研究 |
| 6.2 主要研究结果 |
| 6.3 主要创新点 |
| 6.4 展望及后续工作建议 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 作者简介及在学期间发表的学术论文与研究成果 |
（5）高能粒子辐射测量系统光谱分光元件的研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题的研究背景及意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 高能粒子探测的研究现状 |
| 1.2.2 光学薄膜的研究现状 |
| 1.3 本课题研究内容 |
| 第2章 光学薄膜的基本理论 |
| 2.1 光学薄膜特性理论计算 |
| 2.2 光学薄膜的设计理论 |
| 2.2.1 干涉截止滤光膜的设计理论 |
| 2.2.2 吸收膜的设计理论 |
| 2.2.3 膜系设计的优化方法 |
| 2.3 基底光学元件对薄膜的影响 |
| 2.3.1 基底面形对膜厚分布的影响 |
| 2.3.2 基底表面粗糙度对薄膜质量的影响 |
| 2.4 本章小结 |
| 第3章 膜系设计 |
| 3.1 确定光谱设计要求 |
| 3.2 薄膜材料的研究 |
| 3.2.1 薄膜材料的选取 |
| 3.2.2 薄膜材料光学常数的拟合 |
| 3.3 膜系设计 |
| 3.3.1 前表面滤光膜的设计 |
| 3.3.2 后表面吸收膜的设计 |
| 3.4 本章小结 |
| 第4章 薄膜的制备 |
| 4.1 镀膜设备简介 |
| 4.2 工艺参数的研究 |
| 4.2.1 真空度与充氧量的研究 |
| 4.2.2 蒸发速率 |
| 4.2.3 烘烤温度与均匀性研究 |
| 4.3 修正板对膜厚分布的影响 |
| 4.4 分光元件薄膜的制备 |
| 4.4.1 膜厚监控方式 |
| 4.4.2 离子束辅助沉积 |
| 4.4.3 薄膜镀制工艺流程 |
| 4.5 本章小结 |
| 第5章 薄膜的测试 |
| 5.1 光谱测试设备 |
| 5.2 测试结果分析及工艺改进 |
| 5.3 环境测试 |
| 5.4 本章小结 |
| 第6章 结论 |
| 6.1 主要工作总结 |
| 6.2 创新点说明 |
| 6.3 不足与展望 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间的成果 |
| 致谢 |
（6）光腔衰荡应力双折射测量技术研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究的背景和意义 |
| 1.1.1 光学元件应力 |
| 1.1.2 应力的产生和影响 |
| 1.1.3 应变和双折射 |
| 1.2 光学元件应力无损检测 |
| 1.2.1 应力应变法 |
| 1.2.1.1 X射线衍射法 |
| 1.2.1.2 Stoney曲率法 |
| 1.2.1.3 显微拉曼光谱法 |
| 1.2.2 应力双折射法 |
| 1.2.2.1 数字光弹法 |
| 1.2.2.2 光弹调制器法 |
| 1.2.3 几种测量方法对比 |
| 1.3 偏振光腔衰荡法研究现状 |
| 1.3.1 各向异性Fabry-Perot干涉仪 |
| 1.3.2 各向异性光腔衰荡 |
| 1.4 本论文的主要研究内容 |
| 第二章 双折射光腔衰荡理论 |
| 2.1 光弹效应 |
| 2.1.1 应力光弹定律 |
| 2.1.2 应力张量 |
| 2.1.3 应力分离 |
| 2.2 双折射谐振腔响应 |
| 2.2.1 往返琼斯矩阵模型 |
| 2.2.2 正交双频激光干涉模型 |
| 2.2.3 折叠腔琼斯矩阵模型 |
| 2.2.4 谐振腔内双折射叠加 |
| 2.3 本章小节 |
| 第三章 光学元件应力双折射和损耗同时测量 |
| 3.1 应力双折射和光学损耗 |
| 3.2 测量系统设计 |
| 3.2.1 实验装置 |
| 3.2.2 典型双折射光腔衰荡信号和拟合方法 |
| 3.2.3 重复性测量精度 |
| 3.3 损耗和应力双折射扫描 |
| 3.3.1 扫描测量的意义 |
| 3.3.2 光学元件扫描测量 |
| 3.3.3 扫描测量准确性 |
| 3.4 本章小节 |
| 第四章 光学元件双折射和损耗测量系统优化 |
| 4.1 系统优化设计 |
| 4.1.1 优化的方向 |
| 4.1.2 检偏角优化和主应力的方向 |
| 4.1.3 谐振腔长度优化 |
| 4.1.4 系统动态范围估计 |
| 4.1.5 扫描测量的优化 |
| 4.2 高精度损耗和反射率测量和结果验证 |
| 4.2.1 超低损耗反射镜的测量和验证 |
| 4.2.2 实验系统和验证方法 |
| 4.2.3 空气微粒的影响 |
| 4.2.4 多腔长测量和验证方法 |
| 4.3 本章小节 |
| 第五章 高反射镜残余应力双折射测量 |
| 5.1 反射镜双折射 |
| 5.1.1 反射镜双折射来源 |
| 5.1.2 界面反射双折射 |
| 5.1.3 残余应力双折射 |
| 5.2 高反射镜残余应力双折射 |
| 5.2.1 实验装置 |
| 5.2.2 小双折射近似理论 |
| 5.2.3 反射镜样品和典型测量信号 |
| 5.2.4 高反射膜层数影响应力双折射 |
| 5.2.5 残余应力双折射的不均匀性 |
| 5.3 本章小节 |
| 第六章 总结和展望 |
| 6.1 研究总结 |
| 6.2 工作展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 攻读博士学位期间取得的成果 |
（7）基于多层膜结构二向色镜的高功率激光光谱合束技术研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 引言 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 激光合束技术 |
| 1.2.1 相干合束技术发展现状 |
| 1.2.2 非相合束技术发展现状 |
| 1.3 本文工作的主要内容 |
| 2 基于光谱选通的光谱合束技术的基本理论 |
| 2.1 基于多层膜光谱选通元件的光谱合束技术的基本概念 |
| 2.2 光纤激光光谱展宽建模 |
| 2.3 高阈值二向色镜的设计 |
| 2.3.1 激光诱导薄膜损伤机理 |
| 2.3.2 高阈值二向色镜膜系结构 |
| 2.4 二向色镜光谱反射率的理论建模 |
| 2.4.1 标量散射理论 |
| 2.4.2 粗糙表面多层膜系反射率的综合理论模型 |
| 2.5 本章小结 |
| 3 高效率二向色镜的设计与仿真 |
| 3.1 高效率二向色镜膜系的软件设计 |
| 3.2 光谱合束系统合束效率的理论建模 |
| 3.2.1 合束效率建模与阵列拓展分析 |
| 3.2.2 6 kW级宽谱多模光纤激光器结构及光谱测量 |
| 3.3 多层膜二向色镜镀制工艺对合束效率影响的仿真分析 |
| 3.3.1 薄膜表面粗糙度对合束效率的影响 |
| 3.3.2 膜厚误差对合束效率的影响 |
| 3.3.3 激光入射角度对合束效率的影响 |
| 3.4 高效率二向色镜的制备与参数测量 |
| 3.5 本章小结 |
| 4 二向色镜光学特性对合成光束质量的影响 |
| 4.1 薄膜表面粗糙度对合成光束质量影响分析 |
| 4.1.1 多模光纤激光的光场建模 |
| 4.1.2 薄膜表面粗糙度对合成光束质量影响的仿真研究 |
| 4.2 热透镜效应对合成光束质量的影响 |
| 4.2.1 二向色镜温度场分析 |
| 4.2.2 二向色镜热透镜效应对合成光束质量影响的理论分析 |
| 4.3 二向色镜热透镜效应监测及分析 |
| 4.3.1 二向色镜温度场的有限元仿真 |
| 4.3.2 二向色镜温升及形变的实验研究 |
| 4.3.3 热透镜效应引发的波前畸变 |
| 4.4 本章小结 |
| 5 基于二向色镜的万瓦级激光光谱合束实验研究 |
| 5.1 两路六千瓦宽谱多模激光光谱合束实验 |
| 5.1.1 实验结构 |
| 5.1.2 实验结果与分析 |
| 5.2 基于二向色镜的光谱合束系统阵列拓展分析 |
| 5.3 热透镜效应补偿及光束质量优化 |
| 5.3.1 二向色镜夹持方式对热变形的影响 |
| 5.3.2 氮气风冷补偿法 |
| 5.3.3 基于CaF_2窗口的被动离焦补偿法 |
| 5.4 激光毁伤效果研究 |
| 5.5 本章小结 |
| 6 总结与展望 |
| 6.1 全文总结 |
| 6.2 本文主要创新点 |
| 6.3 工作展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 附录 |
（8）物理气相沉积系统中膜厚分布的模拟及优化（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 本课题研究的背景及意义 |
| 1.2 国内外发展现状 |
| 1.3 课题主要研究内容 |
| 第2章 源的发射特性及膜厚分布特性研究 |
| 2.1 蒸发源的发射特性 |
| 2.1.1 小面源 |
| 2.1.2 扩展源 |
| 2.1.3 虚拟源 |
| 2.2 溅射源的发射特性 |
| 2.3 膜厚分布特性研究 |
| 2.3.1 蒸发源的膜厚分布特性 |
| 2.3.2 溅射源的膜厚分布特性 |
| 2.4 典型沉积系统膜厚分布特性的研究与计算 |
| 2.4.1 旋转平面蒸发系统 |
| 2.4.2 旋转球面蒸发系统 |
| 2.4.3 行星蒸发系统 |
| 2.4.4 矩形溅射系统 |
| 2.4.5 旋转平面溅射系统 |
| 第3章 物理气相沉积系统中的膜厚均匀性仿真 |
| 3.1 蒸发系统膜厚均匀性的仿真 |
| 3.1.1 蒸发源模型的确定 |
| 3.1.2 蒸发系统膜厚均匀性分布仿真 |
| 3.2 溅射系统膜厚均匀性分布仿真 |
| 3.2.1 溅射靶材刻蚀区域的确定 |
| 3.2.2 溅射系统膜厚均匀性分布仿真 |
| 第4章 膜厚均匀性的实验验证 |
| 4.1 实验设备简介 |
| 4.1.1 蒸发实验设备 |
| 4.1.2 溅射实验设备 |
| 4.2 蒸发系统均匀性的实验验证 |
| 4.2.1 旋转平面工件盘 |
| 4.2.2 旋转球面工件盘 |
| 4.2.3 行星工件盘 |
| 4.3 溅射系统均匀性的实验验证 |
| 第5章 误差分析及程序修正 |
| 5.1 误差分析 |
| 5.2 程序修正 |
| 5.3 膜厚均匀性影响因素 |
| 第6章 总结 |
| 6.1 主要工作总结 |
| 6.2 本文主要创新点 |
| 6.3 不足与展望 |
| 参考文献 |
| 攻读学位期间发表论文与研究成果 |
| 致谢 |
| 附录A |
（9）离子束溅射沉积Ta2O5/SiO2光学薄膜应力特性与应力形变调控研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 主要符号表 |
| 1 绪论 |
| 1.1 研究背景与意义 |
| 1.2 光学薄膜概述 |
| 1.2.1 Ta_2O_5薄膜概述 |
| 1.2.2 SiO_2薄膜概述 |
| 1.3 宽光谱膜厚监控技术的研究进展 |
| 1.4 离子束溅射技术的研究进展 |
| 1.4.1 溅射镀膜技术的发展历程 |
| 1.4.2 离子束溅射镀膜技术的发展 |
| 1.4.3 离子束溅射技术在薄膜制备中的应用 |
| 1.5 薄膜应力控制的研究进展 |
| 1.5.1 薄膜应力研究进展 |
| 1.5.2 薄膜应力控制技术的研究进展 |
| 1.6 本论文的研究目的和主要研究内容 |
| 2 实验方法和分析手段 |
| 2.1 实验材料及装置 |
| 2.2 实验过程 |
| 2.2.1 工艺调试实验 |
| 2.2.2 薄膜应力演化实验 |
| 2.2.3 多层膜应力控制实验 |
| 2.2.4 膜厚监控实验 |
| 2.3 分析手段 |
| 2.3.1 物相结构分析方法 |
| 2.3.2 表面形貌测试方法 |
| 2.3.3 元素组成测试方法 |
| 2.3.4 光学特性分析方法 |
| 2.3.5 光学常数测试方法 |
| 2.3.6 曲率半径测试方法 |
| 2.3.7 应力特性测试方法 |
| 2.4 本章小结 |
| 3 Ta_2O_5薄膜特性研究 |
| 3.1 Ta_2O_5薄膜制备工艺参数研究 |
| 3.1.1 氧流量对Ta_2O_5薄膜结构的影响 |
| 3.1.2 氧流量对Ta_2O_5薄膜表面形貌的影响 |
| 3.1.3 氧流量对Ta_2O_5薄膜光学特性的影响 |
| 3.2 Ta_2O_5薄膜应力特性研究 |
| 3.2.1 Ta_2O_5薄膜应力特性研究 |
| 3.2.2 Ta_2O_5薄膜应力时效特性 |
| 3.3 退火热处理对Ta_2O_5薄膜应力及相关特性的影响 |
| 3.3.1 退火温度对Ta_2O_5薄膜结构的影响 |
| 3.3.2 退火温度对Ta_2O_5薄膜表面形貌的影响 |
| 3.3.3 退火温度对Ta_2O_5薄膜表面元素的影响 |
| 3.3.4 退火温度对Ta_2O_5薄膜应力特性的影响 |
| 3.3.5 退火温度对Ta_2O_5薄膜光学特性的影响 |
| 3.4 本章小结 |
| 4 SiO_2薄膜特性研究 |
| 4.1 SiO_2薄膜制备工艺参数研究 |
| 4.2 SiO_2薄膜应力及相关特性研究 |
| 4.2.1 SiO_2薄膜应力特性研究 |
| 4.2.2 SiO_2薄膜应力时效特性 |
| 4.3 退火热处理对SiO_2薄膜应力及相关特性的影响 |
| 4.3.1 退火温度对SiO_2薄膜结构的影响 |
| 4.3.2 退火温度对SiO_2薄膜表面形貌的影响 |
| 4.3.3 退火温度对SiO_2薄膜应力特性的影响 |
| 4.3.4 退火温度对SiO_2薄膜光学特性的影响 |
| 4.4 大曲率石英光学元件曲率半径控制研究 |
| 4.4.1 曲率半径控制方法 |
| 4.4.2 大曲率石英光学元件曲率半径控制 |
| 4.5 本章小结 |
| 5 Ta_2O_5/SiO_2多层膜应力控制研究 |
| 5.1 多层膜应力控制 |
| 5.2 虚设层应力控制 |
| 5.3 缓冲层应力控制 |
| 5.4 本章小结 |
| 6 宽光谱膜厚监控方法研究 |
| 6.1 宽光谱膜厚监控系统 |
| 6.2 宽光谱的波长间接监控策略制备宽带增透膜 |
| 6.2.1 宽带增透膜设计 |
| 6.2.2 监控范围选择及误差评估 |
| 6.2.3 光学薄膜的实时监控 |
| 6.2.4 薄膜厚度误差分析 |
| 6.3 宽光谱与时间监控复合监控策略制备宽带增透膜 |
| 6.3.1 宽带增透膜设计 |
| 6.3.2 监控策略选择 |
| 6.3.3 重复性验证 |
| 6.4 膜厚均匀性研究 |
| 6.5 本章小结 |
| 7 结论与展望 |
| 7.1 主要结论 |
| 7.2 创新点 |
| 7.3 展望 |
| 参考文献 |
| 攻读博士学位期间科研项目及科研成果 |
| 致谢 |
| 作者简介 |
（10）PDMS基微透镜阵列的设计、制造和表征（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究工作的背景与意义 |
| 1.2 相关领域的研究历史与现状 |
| 1.2.1 微小光学的发展历史和现状 |
| 1.2.2 微透镜的制作方法的研究现状 |
| 1.2.3 磁流变弹性体的研究历史与现状 |
| 1.3 本论文的结构安排 |
| 第二章 PDMS薄膜微透镜阵列 |
| 2.1 PDMS薄膜微透镜的形成原理 |
| 2.1.1 平面薄膜受等轴挤压模型 |
| 2.1.2 压强的作用 |
| 2.1.3 仿真分析 |
| 2.2 PDMS薄膜微透镜阵列的设计和制造 |
| 2.2.1 PDMS简介 |
| 2.2.2 PDMS薄膜微透镜阵列的制备流程的设计 |
| 2.2.3 spin-coated薄膜制备工艺 |
| 2.2.4 光刻工艺制造圆柱阵列模具 |
| 2.2.5 可转移的PDMS薄膜 |
| 2.2.6 实验过程 |
| 2.3 制造结果的表征测试 |
| 2.3.1 光学显微表征 |
| 2.3.2 表面轮廓 |
| 2.3.3 表面粗糙度 |
| 2.3.4 焦距 |
| 2.3.5 微透镜阵列的成像 |
| 2.4 本章小结 |
| 第三章 基于光刻胶凹模液相成型方法的PDMS微透镜阵列 |
| 3.1 润湿现象的基本原理 |
| 3.1.1 净吸力与表面张力 |
| 3.1.2 润湿现象 |
| 3.1.3 接触角 |
| 3.1.4 Wenzel润湿模型 |
| 3.1.5 Cassie润湿模型 |
| 3.1.6 Wenzel-Cassie润湿模型 |
| 3.2 设计与制造过程 |
| 3.2.1 PDMS微透镜阵列制备流程的设计 |
| 3.2.2 SU-8 光刻胶 |
| 3.2.3 PDMS聚合物表面的润湿性 |
| 3.2.4 不同接触模型下的液面微结构 |
| 3.2.5 SU-8 液面与PDMS表面形成Cassie润湿分析 |
| 3.2.6 实验过程 |
| 3.3 制造结果的表征测试 |
| 3.3.1 光学显微表征 |
| 3.3.2 表面轮廓 |
| 3.3.3 焦距 |
| 3.3.4 成像 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 基于PDMS基磁流变弹性体薄膜的磁响应微透镜阵列 |
| 4.1 磁流变弹性体磁响应机理 |
| 4.1.1 偶极子物理模型 |
| 4.1.2 弹性体中链式结构的磁流变机理 |
| 4.2 PDMS-Fe_3O_4磁响应光学薄膜 |
| 4.3 PDMS基双层结构磁响应微透镜阵列 |
| 4.3.1 PDMS基双层结构磁响应微透镜阵列的设计 |
| 4.3.2 PDMS基双层结构磁响应微透镜阵列的制造 |
| 4.3.3 PDMS基双层结构磁响应微透镜阵列的表征测试 |
| 4.4 PDMS基磁响应薄膜微透镜阵列的设计 |
| 4.5 本章小结 |
| 第五章 全文总结与展望 |
| 5.1 全文总结 |
| 5.2 后续工作展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间取得的成果 |
四、高精度光学薄膜的制造（论文参考文献）
- [1]电子束蒸发SiO2薄膜的减散射特性研究[D]. 罗云峰. 长春理工大学, 2021(02)
- [2]损伤表面三维微观形貌的仿真与重构[D]. 张昭琳. 西安工业大学, 2021
- [3]Cr涂层改善PET光学薄膜模具精密电铸质量的研究[D]. 李月. 集美大学, 2021(01)
- [4]近红外1.064μm亚纳米带宽干涉滤光片的制备和光谱稳定性研究[D]. 王凯旋. 中国科学院大学(中国科学院上海技术物理研究所), 2021(01)
- [5]高能粒子辐射测量系统光谱分光元件的研究[D]. 赵迪. 长春理工大学, 2020(01)
- [6]光腔衰荡应力双折射测量技术研究[D]. 肖石磊. 电子科技大学, 2020(01)
- [7]基于多层膜结构二向色镜的高功率激光光谱合束技术研究[D]. 陈帆. 南京理工大学, 2019(01)
- [8]物理气相沉积系统中膜厚分布的模拟及优化[D]. 王奔. 长春理工大学, 2019(01)
- [9]离子束溅射沉积Ta2O5/SiO2光学薄膜应力特性与应力形变调控研究[D]. 吕起鹏. 大连理工大学, 2019(01)
- [10]PDMS基微透镜阵列的设计、制造和表征[D]. 王松. 电子科技大学, 2019(01)