【摘 要】
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光学薄膜散射是影响高精密光学系统使用的关键问题之一。开展光学薄膜表面散射特性研究,分析影响光学薄膜表面散射的因素,对于制备极低散射损耗的光学薄膜元器件具有重要意义。本文主要研究了光学薄膜表面微粒散射调控和薄膜界面粗糙度散射调控的方法以及光学薄膜表面散射特性,进行了理论分析和实验研究工作,主要内容如下。1.从矢量散射理论出发,研究了光学表面球状微粒污染物的散射特性。首先,计算了光学表面球状微粒污染物
【基金项目】
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陕西省教育厅重点实验室科研计划项目（18JS054）; 陕西省自然科学基础研究计划项目（2018JM6031）
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光学薄膜散射是影响高精密光学系统使用的关键问题之一。开展光学薄膜表面散射特性研究,分析影响光学薄膜表面散射的因素,对于制备极低散射损耗的光学薄膜元器件具有重要意义。本文主要研究了光学薄膜表面微粒散射调控和薄膜界面粗糙度散射调控的方法以及光学薄膜表面散射特性,进行了理论分析和实验研究工作,主要内容如下。1.从矢量散射理论出发,研究了光学表面球状微粒污染物的散射特性。首先,计算了光学表面球状微粒污染物球心的电场强度,分析了不同折射率、不同厚度光学薄膜表面上球状微粒球心的电场强度分布,将电场强度的极小值对应的薄膜厚度作为光学元件表面的减散射最优薄膜厚度。其次,比较了优化设计薄膜表面与裸基底表面的双向反射分布函数与总散射损耗。最后,采用掩膜板技术在K9玻璃基底表面上一半镀制优化厚度薄膜,而另一半不镀薄膜,将样品在千级超净室中静置48小时后,测试镀有薄膜表面与未镀膜表面的双向反射分布函数。测试结果表明,通过光学薄膜的优化设计可以降低光学表面微粒污染物的散射。2.从光学薄膜矢量散射理论出发,在满足基本光谱反射率要求的情况下,研究具有一定的界面粗糙度的多层介质光学薄膜表面的散射特性及其与薄膜界面电场强度分布之间的关系。首先,计算规整膜系Ⅰ:G/（HL）~8/A与膜系Ⅱ:G/（HL）~8H/A薄膜界面的电场强度,计算得到膜系Ⅰ界面电场强度较大,而膜系Ⅱ界面电场强度较小,在膜系Ⅱ的基础上优化最外四层界面的电场强度,得到优化膜系Ⅲ:G/（HL）~6H0.4L1.6H1.5L0.5H/A。然后,分析了三种膜系表面的双向反射分布函数和总散射损耗。理论与实验研究结果表明,通过多层介质高反射薄膜界面的电场强度调控可以降低薄膜表面的光散射。3.理论分析了光学薄膜界面完全非相关模型与完全相关模型下的光学厚度为λ/4、λ/2的单层SiO2与TiO2薄膜表面散射特性。通过实验研究了光学薄膜折射率、厚度对薄膜表面散射的影响。理论研究了中心波长632.8nm的11层介质薄膜G/（HL）~5H/A在两种薄膜界面相关性模型下的散射特性,通过电子束热蒸发技术制备了11层介质高反射薄膜,测量了界面粗糙度和界面双向反射分布函数,测试结果表明,该11层介质高反射薄膜界面关系与薄膜界面完全非相关模型吻合较好。
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