[发明专利]一种宽光谱光干涉法测量薄膜厚度的系统

权利要求书

1.一种宽光谱光干涉法测量薄膜厚度的系统，包括ASE光源、波长解调仪、1*2耦合器、计算机、光纤准直器和法珀腔干涉平台，其特征在于1*2耦合器的1号端口接ASE光源；1*2耦合器的2号端口接波长解调仪，波长解调仪与计算机相连；1*2耦合器的3号端口接光纤准直器，光纤准直器固定在法珀腔干涉平台上；法珀腔干涉平台包括反射镜，防震平台、两根支撑杆和两根固定杆，右支撑杆固定在防震平台的边沿上且与防震平台相垂直，两根固定杆一端带有固定夹，另一端带有套筒，套筒套在右支撑杆上并能沿右支撑杆上下移动，固定杆的套筒上带有紧固螺丝，通过紧固螺丝能将固定杆固定在右支撑杆上；光纤准直器由上固定杆上的固定夹固定，并由上固定杆将其固定在法珀腔干涉平台的右支撑杆上，反射镜由下固定杆上的固定夹固定，并由下固定杆将其固定在法珀腔干涉平台的右支撑杆上；防震平台上放置中间有通透圆孔的长方体形的铁制压块，压块上的圆孔和其上端固定在两固定杆上的光纤准直器及反射镜处于同一垂直线上，压块与反射镜通过一个左支撑杆相连，使得压块与左支撑杆和反射镜能整体垂直移动，反射镜水平放置，抬起压块，即可将薄膜放入压块与防震平台的中间。

2.如权利要求1所述的一种宽光谱光干涉法测量薄膜厚度的系统，其特征在于所述的ASE光源为1520-1570nm宽光谱光源，输出功率为15mw。

3.如权利要求1所述的一种宽光谱光干涉法测量薄膜厚度的系统，其特征在于所述的波长解调仪为Bayspec公司生产的，波长精度为30pm，光谱解调精度为0.1nm。

4.如权利要求1所述的一种宽光谱光干涉法测量薄膜厚度的系统，其特征在于所述的光纤准直器为中心波长为1550nm，工作距离为50mm，最大回波损耗为50db。

5.如权利要求1所述的一种宽光谱光干涉法测量薄膜厚度的系统，其特征在于所述的反射镜面为全反镜面。

6.一种利用权利要求1所述测量薄膜厚度的系统进行薄膜厚度测量的方法，步骤如下：

1)连接系统，ASE光源输出端口连接1*2耦合器的1号端口；1*2耦合器的2号端口连接波长解调仪，波长解调仪与计算机相连；1*2耦合器的3号端口连接光纤准直器；

2)开启系统，打开光源和解调的按钮，上下调整套筒的位置，使得由ASE光源输出的光经光纤准直器一部分垂直入射到反射镜面；

3)入射到反射镜面再经反射镜面反射回光纤准直器的光，与另一部分直接由光纤准直器下端面反射回去两束反射光在光纤准直器内形成干涉光，其光强可以表示为：

Ir=2R[1-cos(4πnλL)]I0---(1)]]>

式中R为法珀腔反射率，λ为波长，L为法珀腔腔长，I₀为ASE光源输出的光强，n为空气折射率；

4)当法珀腔腔长L和波长λ满足关系：时，光强I_r(λ)取得极大值，当时，光强I_r(λ)取得极小值，其中m表示干涉级次；当法珀腔腔长一定时系统输出光强随波长的分布呈近似余弦分布；若干涉条纹的第m级和第m+q(q＝1,2,3、、、)级极大值对应的波长分别为λ_m，λ_m+q，则由以上分析可知：

L=(m2n+14n)λm---(2)]]>

L=(m+q2n+14n)λm+q,q=1,2,3,,,---(3)]]>

将上两次联解，即可求出法珀腔腔长值L：

L=q2n(λm+qλmλm-λm+q),q=1,2,3,,,---(4)]]>

5)抬起压块，将薄膜加入压块与防震台中间，测得加入薄膜后的法珀腔腔长L'，则薄膜的厚度d＝L'-L。