1、题目：测量透明薄膜折射率的理论研究,学 生：刘韵杰指导老师：李艳玲,江西理工大学 信息工程学院 光信息科学与技术专业 121班,毕业论文答辩,本次演讲主要内容：,1、课题研究的背景意义及应用2、常见折射率的测量方法3、迈克尔逊干涉仪法测量薄膜折射率4、小结5、致谢,一、课题研究的背景意义及应用,薄膜技术一直是光学材料科技研究的热点，尤其是近年来，随着纳米级薄膜技术的迅速发展，薄膜技术及薄膜材料已成为当代真空技术及材料科学研究中最活跃的领域之一，并在新科学技术革命中，具有举足轻重的地位。 二十世纪八十至九十年代，表面微结构加工技术和微米薄膜制备的发展推动了大规模集成电路、薄膜集成电路、光集成器件
2、、薄膜传感器件、光电子-磁光电子器件和高质量的光学薄膜等技术的进步。薄膜技术作为现代光学的核心技术在国民经济中占有着十分重要的地位，从航天卫星等空间探测器到集成电路、激光器件、生物芯片、液晶显示以及集成光学，在很大程度上取决于薄膜技术的发展。薄膜技术水平的高低已经成为衡量一个国家光电信息等高新技术产业科技发展水平的关键。,折射率是反映光学材料的重要特征参数，是光与介质相互作用时的基础数据，对光学材料折射率的测量有助于光学元件、光学系统的设计；利用折射率可以进行较纯物质和复杂的混合物成分及化学结构分析。因此，折射率有很多应用，比如，色散，光纤通信，梯度折射率介质和极慢光速等。,色散,当复色光在介
3、质界面上折射时，介质对不同波长的光有不同的折射率，各色光因折射角不同而彼此分离。,材料的折射率随入射光波长的增加而减小的性质，称为折射率的色散。对于任何所考虑的波长，材料的色散称为色散=dn/d，这个值可由色散曲线来确定。,1672年，牛顿利用三棱镜将太阳光分解成彩色光带，是人类首次的色散实验。,光纤通信,光纤通信是世界新技术发展革命的重要标志，也是现代通信的主要支柱之一。今年是光纤发明的50周年。其应用非常广泛，卫星通讯，电缆，公共电信网，飞船内，飞机内，舰艇内，矿井下，军事上，医学上。,光纤通信的传输结构,二、常见折射率的测量方法,几何方法最小偏向角法,(1),在BCD、在BFD，中，可得
4、,(2),联合(1)、(2)，得：,(3),只需把顶角和最小偏向角测出便可以得到折射率该方法的优点是精度高，折射率的测量范围不受限制，不需要已知折射率的标准块。缺点是测量时测角仪的调整较复杂,测量最小偏向角的手续繁多。,临界角法,该方法具有结构简单、快速、操作简便等特点，一般用于液体介质折射率的测量。,物理光学法杨氏双缝法,在杨氏干涉实验中，用已知波长为的单色光作为单色光源，在接收屏点P处观察到第k1级亮纹所在的位置。如图2-7所示，将一厚度为d的待测透明薄膜插入光源S1发出的光束途中，点P处的条纹则为第k2级亮纹的位置。,插薄膜前的光程差为：,薄膜后的光程差为：,联立上述两式，得：,该方法的
5、优缺点：,此方法成像系统测量关系简单，而且条纹间距和缝与屏宽呈线性，为测量带来很大的方便。但对某一特定的光，为增大条纹间距，必须增大缝与屏之间的距离L，L的增减会带来系统长度的增加。,劈尖法,牛顿环法,三、迈克尔逊干涉仪法测量薄膜折射率,迈克尔逊干涉仪结构和光路图,S E G2 D G2 E P,S E M2 E P,光路1的线路：,光路2的线路：,测量时，将待测薄膜置于光路2过程中，即M2臂下。产生的光程差为：,在插入光路中时，注意观察并记录计算机中干涉条纹移动的条数N2，条纹变化为：,光程差每改变=，条纹就移动一环，所以，折射率为：,该方法的优缺点：此方法原理直接简单,但插入瞬间过程条纹移
6、动数目不易精确计数,对传统方法进行改进,对应解决办法,采取CCD摄像机与计算机自动计数方法,对应解决办法,借助透射光栅带来的光程差抵消M1、M2之间的光程差,图像预处理流程图,采取CCD摄像机与计算机自动计数方法,基于迈克尔逊干涉仪的白光条纹干涉法,设两反射镜产生的光程差为s，透射光栅产生的光程差L。,目的：L=2s,由光栅方程得：,联立两式，得：,或,所以，当d、s、D、满足上式，便可以在k级衍射中看到以波长为中心的彩色条纹。,四、小结,本文通过对传统迈克尔逊干涉仪测量透明薄膜折射率的方法得到启发，针对传统方法存在的问题提出了改进措施，首先对干涉条纹计数方面进行了改善，其次在光源以及干涉仪的装置上也进行了改进。提高了测量结果的精确度以及准确度，而且还使实验得到了进一步的自动化。节约了调节白光条纹的时间，操作起来更加的简便。,谢谢各位老师的聆听！,
