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光学薄膜厚度实时监测系统的研究与实现
0 U+ l5 A- e; n8 f/ A' Z钟俊（光学）' c8 N5 P5 i) Q
导师：朱万彬; K: q1 m( q" m- M2 e0 P, d5 Q
摘 要0 l. ?6 z: |2 I4 p" {
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; l5 V% K5 K( O" s9 a4 e* R
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，
; [6 z9 J1 F9 B! k# `( L/ C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
5 V1 G7 P. b7 P% r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6 a' m6 r$ x4 x6 H
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
0 {2 Q: U) r( s) K. @5 N/ K8 a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2 q8 L) v$ o8 l; b6 C
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6 |3 {$ D3 F I! T
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、
- l0 M; S# J' g0 Q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% x; K9 T) z% J7 h! o5 ~
规整膜系极值点判断。1 H8 P4 g0 p3 C5 o' C
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% `0 b9 U0 S" b; M. w4 d+ q
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0 k0 Y- Y( s9 p, t* X
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
0 s3 A1 o% L3 t/ F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6 \# m o% ]; A9 r3 j- }
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
' `# |* W/ ]& G1 e+ Y9 M; s, f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/ v0 Y, T+ e( U$ f/ n
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
1 Z, K6 K: Z. A. h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，% t1 e/ J7 {' ]
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' v1 w; w: \8 }3 B8 v8 k
1optical transmittance or reflectance curve hanges over time, through comparing found
! J6 s$ s( l3 v0 Ithat fitting modle of Fourier series function has the minimum error. Eventually
( n8 f4 k! x) z# p9 O5 p fnormalized film system monitoring methods used to determine extreme points,5 b7 [! R! `8 r V& i; x1 D
respectively, by the mere use of the main signal, every second request as a means of
1 g6 x+ x* l$ _3 q7 a; W/ j& w- o9 \monitoring the voltage at this time, and then obtained by fitting the extreme point, this
7 s9 s6 b! W1 {6 f( a% M/ u! ?. ~+ Hmonitoring the final accuracy of 2nm, another kind of monitoring is to use the main* u" m, L+ l: t. y; a
signal and reference signal for phase-locked amplification, followed by the same
6 W' S" R9 f; k p; D! M* |+ A7 acurve fitting, the final monitoring accuracy is 1nm, achieved the desired target.
& Y) A0 ?+ {$ J. s/ \/ }Key words: optical thin film thickness; monitoring; Fourier series; extreme points) R3 O8 X1 m ?8 L5 ~* Y6 v1 l
链接：http://pan.baidu.com/s/1qYb6AJy 密码：5 M7 v# `3 J; f
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发表于 2016-7-22 13:02:39
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发表于 2016-7-23 01:29:00