薄膜参数测试——透过率和反射率

除了上述光学性能外，还需要考虑光学膜层的机械和化学性能，包括膜层的耐磨性、牢固性、溶解性等。此外，还需要考虑镀膜后光学表面的质量，包括对麻点、划痕、污垢、污点等的要求。
2 分光光度计原理

本文重点对薄膜的光学特性测试方法进行介绍，在实际应用中主要采用分光光度计（Spectrophotometer）和椭偏仪（Ellipsometer）来测试薄膜的参数，分光光度计可以测试薄膜的透过率、反射率和吸收特性。产品。椭圆偏振仪可以测量膜层的厚度和偏振特性，两者的原理类似。
此类装置的结构可分为光束产生通道和光束接收通道两部分，当需要测试元件的透过率时，将元件放置在两个通道的中间，使光束通过当光束穿过样品时，需要测试元件的反射率时，将元件放置在两个通道的同一侧，使光束被样品反射。举例来说，分光光度计测量样品透过率的原理如下图所示：

上图中，左端是光束发生通道，采用宽谱光源发出光线，然后通过光栅的分光和狭缝的选择，输出特定波长的光，光束通过准直器1，成为准直光束，再经过可旋转角度的偏光镜，成为偏振光，偏振光经准直器2会聚后，被分光镜分成2束。一束光束被反射到参考探测器中，其中收集到的光束被用作参考，以校正由于光源波动引起的能量漂移，另一束光束穿过样品，被准直器3和准直器整形4、并进入测试最右端的探测器。实际测试时，通过放入和取出被测样品得到两个能量值，通过比较能量即可得到样品的透过率。
椭圆偏振仪的原理与上述分光光度计的原理类似，只是在光束发送通道和接收通道中增加了一个旋转1/4波片作为补偿元件，并且在接收通道中还增加了一个偏振器，从而可以更灵活地分析样品的偏振特性。在某些情况下，椭圆偏振仪也会直接使用宽光谱光源，并在接收端采用狭缝和分光器光谱仪，结合线阵探测器，实现对元件的性能测试。
3、透过率测试

在透过率测试中，为了避免检测器接收光束发生反射，常采用积分球作为接收器，其原理如下：

从上图可以看出，积分球是一个内壁涂有白色漫反射涂层材料的空腔球，球壁上有一个窗孔，作为入射光的光孔以及光探测器的接收孔。这样，进入积分球的光经过内壁涂层反射多次，在内壁上形成均匀的照度，并被探测器接收。
以测试光学板透过率的装置结构为例，如下所示

上图中，被测样品放置在可沿 x 和 y 方向移动的调整台上。通过电脑控制调节台，可在任意位置测试样品的透过率。通过扫描测试也可以得到整块平板玻璃的透过率分布，测试的分辨率取决于光束的光斑大小。
4、反射率测试

对于光学薄膜反射率的测量，通常有两种方式，一种是相对测量，一种是绝对测量。相对测量方法需要使用已知反射率的反射器作为对比测试的参考。实际中，参考镜的反射率需要随着膜层的老化或污染定期进行校准。因此，该方法存在潜在的测量误差。绝对反射率测量方法需要在不放置样品的情况下校准测试装置的反射率。下图给出了经典VW装置的结构，实现了样品反射率的绝对测量：

上图中左图为由M1、M2、M3三块镜子组成的V型结构。首先测试该模式下的光强值，记录为P1。然后，右图中，放入待测样品，将M2镜旋转至顶部位置，形成W形结构。即可获得被测样品的绝对反射率。这个装置还可以改进，比如被测样品还配备了独立的旋转台，使得被测样品可以旋转到任意角度，通过将M2镜旋转到相应的反射位置，实现光束输出，从而可以在多个角度测试样品的反射率。
以测试光学板反射率的装置为例，其结构如下所示：

上图中，被测样品放置在x/y平移调整台上，通过调整台的计算机控制，可以在任意位置测试样品的反射率。通过扫描测试，还可以获得整块平板玻璃的反射率分布图。

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