引用本文：
孙伟，金尚忠，张殷，等. 基于椭偏光谱和光杠杆法的薄膜厚度及曲率测量系统设计[J]. 光通信技术，2025，49（1）：94-100.
孙 伟1，金尚忠1*，张 殷2，孙紫娟2，徐 胜2
（1.中国计量大学 光学与电子科技学院，杭州 310018；2.苏州岚创科技有限公司，江苏 苏州 215004）
【下载PDF全文】 【下载Word】摘要：在密集波分复用系统中使用窄带滤光片进行工艺调试时，需要对单层薄膜的厚度、厚度分布以及残余应力等参数进行测量。针对当前需采用多个系统测量时的复杂性及重复定位而引入误差的问题，设计了一种基于椭偏光谱和光杠杆法的薄膜厚度及曲率测量系统。该系统在椭偏光谱测量的基础上引入光杠杆法，成功地在一个集成设备上实现了对上述多种参数的精确测量。实验结果表明：与RC2型椭偏仪、ZYGO激光干涉仪测量结果相比，所设计的测量系统测得的薄膜厚度偏差小于0.21%，厚度分布偏差值小于0.025%，曲率和残余应力偏差均在±1°以内，系统能够统满足实际的测量需求。
关键词：光学检测；椭偏光谱；光杠杆法；基片曲率法；残余应力
中图分类号：TN256 文献标志码：A 文章编号：1002-5561（2025）01-0094-07
DOI:10.13921/j.cnki.issn1002-5561.2025.01.016
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这篇文章是关于基于椭偏光谱和光杠杆法的薄膜厚度及曲率测量系统设计的研究报告，主要内容如下：
研究背景与意义：
光学薄膜应用：光学薄膜广泛应用于高性能光学器件、集成电路、生物材料和太阳能电池等领域。
窄带滤光片需求：在密集波分复用（DWDM）系统中，窄带滤光片需求日益增长，但其制备效率和国产化进程受限。
测量挑战：传统测量方法需使用多个系统，导致过程复杂且易引入误差，因此需要设计一种能够同时测量多个参数的系统。
系统组成与测量原理：
系统结构：系统由椭偏光谱测量系统和激光曲率测量系统组成，采用立式反射结构设计。
椭偏光谱测量原理：通过分析反射光的偏振态获取椭偏参数，进而计算薄膜厚度及其分布。
激光曲率测量原理：基于光杠杆法测量镀膜前后样品的曲率变化，结合基片曲率法计算残余应力。
系统校准：
校准过程：通过激光器和位置传感器实现载物台水平性和测量角度的校准，确保测量精度。
系统结构设计：
结构设计：系统采用分体式载物台结构，可根据不同样品调整台面形式和固定方式，同时满足对薄膜不同轴线上的测量需求。
角度标定：通过三棱镜和手动入射角度调节结构实现角度的精确标定。
实验验证：
厚度及厚度分布测量：与RC2型椭偏仪对比，设计系统测量的薄膜厚度偏差小于0.21%，厚度分布偏差小于0.06%。
曲率测量：与ZYGO激光干涉仪对比，设计系统测量的曲率半径偏差和计算得到的残余应力偏差均在±1%以内。
系统优势与应用：
系统优势：实现了对薄膜厚度、厚度分布和曲率的多参数同时测量，提高了测量效率和精度。
应用前景：该系统在DWDM系统中窄带滤光片的制备和工艺调试中具有重要应用价值，可推广至其他需要高精度薄膜测量的领域。
未来研究方向：
研究重点：进一步缩短测量时间、提高测量精度、拓展测量系统的应用范围。