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光学薄膜厚度实时监测系统的研究与实现
钟俊（光学）
导师：朱万彬
摘 要
光学薄膜实时监控精度决定了所镀制的光学薄膜的厚度精度。随着工业的发
展，对所镀膜层的厚度精度要求越来越高，特别是通信领域所用的窄带滤光片，
其带宽要求通常小于 1nm，它需要镀制几十层高低折射率材料。如果采用晶控等
监控光学薄膜物理厚度的方式进行监控，则对每层的镀制精度要求非常高，甚至
当前技术无法解决。而薄膜厚度的光学监控具有自动补偿功能，那么前一层的误
差可以由后面层补偿，则此时对每层监控精度要求低很多，因此这种滤光片的镀
制通常采用光学监控的方法进行监控，这即是本文所研究的背景。对于光学监控
存在下面一系列难点以及关键技术需要解决：光源的波动导致监测光的不稳定、
镀膜机内蒸镀膜料引起的杂散光的去除、数据信号高精度不失真的采集以及最终
规整膜系极值点判断。
论文主要开展了如下的工作：首先利用 MATLAB 软件仿真镀膜过程中膜料的
沉积过程，接着使用 LabVIEW 软件仿真了反射率转化为电信号之后随着时间变化
的过程，并采用锁相放大进行噪声抑制和信号解调，采用 NI 公司的 PCI-6281 数
据采集卡采集镀膜机的主信号和参考信号，通过 Savitzky-Golay 平滑滤波器处
理采集的信号，去除高频噪声，得到了较平稳的信号。讨论了光学薄膜透过率或
者反射率曲线随着时间的变化关系，经比较得知采用傅里叶级数函数进行拟合得
到的误差最小。最终规整膜系监控采用极值点判断的方法，分别采用了单纯的使
用主信号，每隔一秒求一个均值作为此时的监控电压，然后通过拟合求出极值点，
这种监控的最终精度为 2nm，监控精度相对较低，另外一种监控方法是使用主信
1optical transmittance or reflectance curve hanges over time, through comparing found
that fitting modle of Fourier series function has the minimum error. Eventually
normalized film system monitoring methods used to determine extreme points,
respectively, by the mere use of the main signal, every second request as a means of
monitoring the voltage at this time, and then obtained by fitting the extreme point, this
monitoring the final accuracy of 2nm, another kind of monitoring is to use the main
signal and reference signal for phase-locked amplification, followed by the same
curve fitting, the final monitoring accuracy is 1nm, achieved the desired target.
Key words: optical thin film thickness; monitoring; Fourier series; extreme points
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上海膜林科技有限公司，专业光学镀膜膜厚控制仪研制商- 晶控仪 积极响应管理号召，学习下
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