编号
本科生毕业设计
Study of 1310nm laser anti-reflection film on the end of fiber
学 生 姓 名 | |
专 业 | 光电信息工程 |
学 号 | |
指 导 教 师 | 李美宣 |
分 院 | 光电工程分院 |
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2015年 7 月
摘 要
在军用光学仪器中，针对导弹探测制导光源的特殊应用，通过对材料的选择、膜系的设计和工艺参数的优化，采用电子束真空镀膜及离子辅助沉积的方法，成功的在光纤端面50µm的口径上镀制减反射膜。研究了膜层的应力匹配和低温镀膜时膜层的牢固性，并给出了光纤端面测试前后结果的实例对比图和曲线。在以激光器为光源的系统中，当激光器的工作电流为2000mA时，光纤的功率比未镀膜时提高了5%，能够承受激光光源的照射和恶劣的环境测试，达到了使用要求。
关键词：光学薄膜；光纤增透膜；真空镀膜；离子辅助沉积 ABSTRACT
In military optical instruments, aiming at the special application of light source for missile detection and guiding for, by materials choosing, film designing and process parameters optimization , using electron-beam vacuum coating and ion-assisted deposition technique,
the anti-reflective film is plated successfully on the optical fiber end whose diameter is 50μm .By studying the film stress matching and the film fastness when low-temperature coating, and the examples comparison charts and transmittance curves were given before and after fiber end coating. In the system which light source is laser, when the laser's operating current is 2000mA, the fiber power is improved by 5% compared with the un-coating fiber; the fiber can withstand the irradiation of laser sources and the poor environmental testing, reaching to the using requirements
Keywords: optical thin film fiber AR coating vacuum coating 网络新闻编辑 ion assistant deposition
目 录
第一章 绪论 1
1.1薄膜光学的发展现状 1
1.2 研究背景和内容 2
2.1 光学薄膜的多光束干涉原理 4
2.2 光学薄膜的基本设计方法 7
2.2.1 矢量作图法 7
2.2.2 导纳图解法 9
第三章 光学薄膜材料的选择 13
第四章 膜系设计 16
4.1膜系的优化设计及优化方法 16
4.2 膜系设计方案的选择 17
第五章 薄膜制备工艺 21
5.1真空镀膜机原理 21
5.1.1实验装置 21
5.12设备的维护和注意事项 21
5.2薄膜制备的操作过程 22
5.3膜层厚度的监控 23
5.3.1光电极值法(OMS) 24
5.3.1.1光电极值法的控制原理 24
5.3.1.2光电极值法的典型装置 24
5.3.2 石英晶体控制法（MDC-360C） 25
5.3.2.1 石英晶体监控的原理 25
5.3.2.2 石英晶体监控的装置 26
总 结 28
致 谢 29
参考文献 30
第一章 绪论
1.1薄膜光学的发展现状
光学薄膜是是一门综合性非常强的工程技术科学，它的理论基础是电磁场理论和麦克斯韦方程组，涉及到光在传播的过程中，通过分层介质时的反射、透射、分光、虑光、起偏和消偏振特性等。 薄膜光学的来源一直咳追溯到18世纪，罗伯特.波义尔（Robert Boyle）和罗伯特.胡克（Robert Hooke）各自独立发现的所谓“牛顿环”现象，人类首先发现并进而解释了光的干涉现象及过程。
在1832年，菲涅耳提出了反射与折射定律，至今仍称为“菲涅耳折反射定律”，它是研究薄膜系统内的干涉的基础。
1873年，麦克斯韦（Maxwell）的巨著《论电与磁》的问世，进一步奠定了薄膜光学的理论基础。至此，作为薄膜光学的两大理论基础：电磁场理论和光的干涉理论全部确立。虽然夫琅和费早于1817年就用酸蚀法制成了第一批减反射膜，但是直到1930年出现扩散泵以后，用物理气相沉淀方法制备光学薄膜，这一技术才得到真正发展。
长久以来，光学薄膜技术一直是光学领域中不可忽略重要基础技术，而且品质要求也越来越高，不论是在显示设备中分、合元件，又或是在光通讯技术中，被动光学元件开发制造上，薄膜制造技术都是不可忽略重要技术。现代光学薄膜技术的发展，同时带动了激光技术、激光通信技术、光电技术的进一步发展。
江西赛维破产光学薄膜应用于各种反射和透射光学元件，常用的典型光学薄膜的例子有：减少光在元件表面反射的增透膜，在反射镜中使用的高反射膜等。光学薄膜的镀制是通过在元件表面沉积介质和金属材料如二氧化硅、二氧化钛或铝，典型的薄膜其每一层的厚度相当于1/4所使用的波长，高折射率的材料和低折射率的材料交替沉积，产生所需要的干涉效果[5]。近年
来我国的光学与光电子薄膜产业也得到了前所未有的发展，在膜系设计、制备技术、工艺控制、特性测试和应用开发等方面都进行了卓有成效的工作，取得了广泛的研究成果，同时形成了一定的产业规模。
1.2 研究背景和内容
为了使半导体激光器输出的高斯光束能够高质量、高效率地传输到目的物上，光纤耦合系统是必不可少的。同时为了提高传输效率和对光纤端面的保护，我们要在光下端面上镀制具有一定抗激光损伤能力的减反射膜。通常，光学耦合系统具有如下主要功能[6]热点趋势
：(1)能够将激光束高效率地耦合到目的物如接受泵浦的有源材料上；(2)对半导体激光器的输出光束进行整形，压缩光束发散角或光束束腰半径，改善远场对称性和光斑形状。 至今为止，通讯用的小功率单模光纤耦合器件已经非常成熟，相关的检测设备、加工设备、配件、工艺流程等已经日臻完善。。
与小功率光纤耦合器件的成熟相比，大功率光纤耦合器件的起步较晚，发展水平不如小功率器件高，需要研究和解决的问题也比较多。九十年代开始，陆续有大功率光纤耦合器件
马布里扣篮
见诸报道。例如，2001年美国Opto Power足球怪史公司报道了他们的大功率光纤耦合器件，输出功率达到了30 W，采用了永远的林青霞800µ多模石英光纤，光纤数值孔径0.22，耦合效率75%，光纤输入端为死连接，输出头为SMA905形式。美国相干公司同期也报道了他们的大功率光纤耦合器件FAD-B，输出功率16 W，采用了800µ多模石英光纤，光纤数值孔径0.16，耦合效率80%.而其耦合器件也更多地用于大功率半导体激光器列阵器件上。
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