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变量耦合动态监控光学膜厚补偿技术

杜昕 付秀华 董所涛 潘永刚 王由德 谢海峰

杜昕, 付秀华, 董所涛, 潘永刚, 王由德, 谢海峰. 变量耦合动态监控光学膜厚补偿技术[J]. 中国光学(中英文). doi: 10.37188/CO.2024-0174
引用本文: 杜昕, 付秀华, 董所涛, 潘永刚, 王由德, 谢海峰. 变量耦合动态监控光学膜厚补偿技术[J]. 中国光学(中英文). doi: 10.37188/CO.2024-0174
DU Xin, FU Xiu-hua, DONG Suo-tao, PAN Yong-gang, WANG You-de, XIE Hai-feng. Variable coupling dynamic monitoring optical film thickness compensation technology[J]. Chinese Optics. doi: 10.37188/CO.2024-0174
Citation: DU Xin, FU Xiu-hua, DONG Suo-tao, PAN Yong-gang, WANG You-de, XIE Hai-feng. Variable coupling dynamic monitoring optical film thickness compensation technology[J]. Chinese Optics. doi: 10.37188/CO.2024-0174

变量耦合动态监控光学膜厚补偿技术

cstr: 32171.14.CO.2024-0174
基金项目: 国家自然科学基金(No. 62127813);中山市引进创新团队项目(No. CXTD2023008);中山市社会公益科技研究项目(No. 2022B2005)
详细信息
    作者简介:

    杜 昕(1999—),女,辽宁辽阳人,长春理工大学硕士研究生,主要从事光学薄膜及光学监控方面的研究。E-mail:Du_xin0824@163.com

    付秀华(1963—),女,博士,教授,博士生导师,1984年于长春光机所(现长春理工大学)获得学士学位,2010年于长春理工大学获得博士学位,主要从事于光学薄膜和光学制造方面的研究。E-mail:goptics@126.com

  • 中图分类号: O484

Variable coupling dynamic monitoring optical film thickness compensation technology

Funds: Supported by National Natural Science Foundation of China (No. 62127813); Zhongshan Introduces Innovative Team Program (No. CXTD2023008);Zhongshan Social Welfare Science and Technology Research Program (No. 2022B2005)
More Information
  • 摘要:

    为提高红外波段膜厚准确控制精度和波长精准定位等问题,本课题基于LabVIEW编程语言,在光学膜厚监控系统的基础上,进行变量耦合的动态监控光学膜厚补偿技术的研究。基于光的干涉以及光学薄膜设计理论,采用光电极值法构建数学模型,重点解决极值点判停误差和滤波除噪等问题,高度还原实时采集的光量值的监控数据,实时同步拟合膜厚监控的透射曲线,计算并拟合膜厚极值点以及任意目标厚度对应的停镀点,实现膜厚有效准确的判停。为了验证光控系统的可靠性和稳定性,通过制备1064 nm窄带滤光膜对系统进行验证,结果表明,制备的1064 nm窄带滤光膜单面峰值透过率为91.5%,通带半宽度为5 nm,经计算,监控系统误差小于0.01%。

     

  • 图 1  光控系统整体结构示意图

    Figure 1.  Schematic diagram of the overall structure of the optical control system

    图 3  信号变换示意图

    Figure 3.  Signal conversion schematic

    图 4  光学膜厚监控系统功能结构图

    Figure 4.  Functional structure of optical film thickness monitoring system

    图 2  光控硬件装置图

    Figure 2.  Optical control hardware device diagram

    图 5  软件膜厚监控系统逻辑流程图

    Figure 5.  Logic flow chart of software film thickness monitoring system

    图 6  光亮值曲线对比图

    Figure 6.  Brightness value curve comparison chart

    图 7  非线性拟合测试软件程序

    Figure 7.  Non-linear fit test software program

    图 8  膜厚监控曲线拟合对比图。 (a)多项式膜厚监控拟合曲线;(b)含吸收膜厚监控拟合曲线

    Figure 8.  Film thickness monitoring curve fit comparison. (a) Polynomial film thickness monitoring fitting curve; (b) Fitting curve with absorption film thickness monitoring

    图 9  非线性拟合测试软件程序

    Figure 9.  Non-linear fit test software program

    图 10  原始与滤波处理后的信号对比图。(a)原始信号;(b)中值滤波后信号;(c)S-G滤波后信号

    Figure 10.  Comparison of original and filtered signals. (a) Raw signal; (b) Signal after median filtering; (c) S-G filtered signal

    图 11  滤波算法阶次测试软件程序

    Figure 11.  Filtering algorithm order test software program

    图 12  S-G滤波不同阶次信号对比图。(a)三阶次信号;(b)四阶次信号;(c)五阶次信号

    Figure 12.  Comparison plot of S-G filtered signals of different orders. (a) third-order signal; (b) fourth-order signal; (c) fifth-order signal

    图 13  光学监控设计曲线图

    Figure 13.  Optical monitoring design curve

    图 14  实际膜厚与设计膜厚差值示意图

    Figure 14.  Difference between actual film thickness and design film thickness diagram

    图 15  实际测试光控光谱曲线对比图

    Figure 15.  Comparison of actual test light control spectral curve

    表  1  镀膜工艺参数表

    Table  1.   Coating process parameters

    Beam
    电压/V
    ACC
    电压/V
    Beam
    电流/mA
    gas1gas2gas3
    Clear7506007504058
    Ti3O59006009005008
    SiO211506009504008
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  • 网络出版日期:  2025-03-07

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