薄膜光学与薄膜技术基础（曹建章 著）

《薄膜光学与薄膜技术基础》是作者多年来从事薄膜光学与薄膜技术课程教学研究成果的总结。《薄膜光学与薄膜技术基础》共分三篇13章：第一篇分为4章，讲述薄膜光学基本理论，内容包括各向同性均匀和非均匀、各向异性均匀和非均匀、吸收和导电层状介质薄膜反射和透射特性计算；第二篇分为6章，分类讲述增透膜、高反射膜、带通滤光片、截止滤光片、带阻滤光片和分光镜的膜系构成、特性描述及其应用；第三篇分为3章，比较全面地介绍了物理气相沉积、化学气相沉积和液相沉积薄膜制备方法原理、光学薄膜检测技术，以及一些金属薄膜、半导体薄膜和介质薄膜制备实例。鉴于薄膜光学与薄膜技术的飞速发展，《薄膜光学与薄膜技术基础》在取材的深度和广度上充分考虑到现代前沿科学领域的知识内容。 #d*gWwnx"  
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SH3f?  
e=s85!  
目录 (i1x<  
第一篇 薄膜元学基本理抢 w)RedJnf  
第1章 薄膜光学的电磁理论基础 1 ,!GoFu  
1.1 麦克斯韦方程 1 #$W0%7  
1.2 平面电磁波 6 fH?A.JP=a  
1.2.1 复矢量波动方程一一齐次矢量亥姆霍兹方程 6 D/ sYH0.V$  
1.2.2 理想介质中的平面波解 7 sKsMF:|OT  
1.2.3 吸收介质中的平面波解 8 [^bq?w  
1.3 平均电磁能流密度光强 9 2eeFaFif  
1.4 电磁波谱、光谱 10 `4X.UPJ  
习题 12 t+q;}ZvG  
参考文献 12 zK1]o-wSAT  
第2章 平面光波在两介质分界平面上的反射与透射 14 )G?\{n-  
2.1 各向同性理想介质界面的反射与透射 14 q#Q%p+  
2.1.1 S波反射与透射 14 HC1<zW[  
2.1.2 P波反射与透射 16 rFkZ'rp74b  
2.2 各向同性吸收介质界面的反射与透射 18 Iz j-,a  
2.2.1 S 波反射与透射 18 k9<UDg_ Y  
2.2.2 P 波反射与透射 20 Ovj^ 7r:<s  
2.3 非均匀介质界面的反射与透射 21 TXXG0 G  
2.3.1 几何光学近似条件下非均匀介质中的波传播 21 %6rSLBw3  
2.3.2 任意非均匀介质界面的反射系数方程 24 ?6nB=B)/  
2.4 各向异性介质界面的反射与透射 30 :8@eon}  
2.4.1 平面对称各向异性介质中麦克斯韦方程的分量形式 31 IbL'Z   
2.4.2 平面对称各向异性介质界面的反射与透射 31 Zlh 2qq  
2.5 反射系数和透射系数随入射角的变化 36  :TR:tf  
2.5.1 全反射与倏逝波 36 L-S5@;"  
2.5.2 全透射 37 %eW7AO>  
2.5.3 反射系数、透射系数振幅和相位随入射角变化 38 Fw{#4  
2.6 反射率和透射率 39 0'.z|
Jg=  
2.6.1 理想介质分界面的反射率和透射率 40 .-mIU.Nwi  
2.6.2 吸收介质分界面的反射率和透射率 41
.boBb<  
2.6.3 空气与金属导体表面的反射率 43 `H>&dK|/  
习题 44 9L3P'!Z  
参考文献 44 nTD%i~t~o  
第3章 平面光波在平界面层状介质薄膜中的反射与透射 45 r79P|)\  
3.1 法向阻扰和光学有效导纳的概念 45 :t9![y[=
|  
3.2 平面分界面单层均匀介质薄膜的反射与透射 47 m[Ihte->  
3.3 平面分界面多层均匀介质薄膜的反射与透射 53 1#7|au%:)  
3.3.1 平面分界面多层均匀介质薄膜反射系数和透射系数计算的矩阵方法 53 WAR!#E#J7  
3.3.2 多层增透膜和高反射膜的基本构成特点 55 mAGD qz>f  
3.4 非均匀介质膜层的特征短阵 61 rtQ{  
3.4.1 一阶近似 62 pX*E(Q)@!  
3.4.2 二阶近似 63 Q&w_kz.  
3.5 各向异性介质薄膜的分层矩阵计算方法 64 F?]J`F\I  
3.5.1 各向异性介质中的矩阵波动方程 64 |6DJ5VFzD  
3.5.2 各向异性介质薄膜的矩阵波动方程 66 ]v),[]Xs  
3.5.3 均匀各向异性介质薄膜矩阵波动方程的解 70 ~*y7%L4B  
3.5.4 单轴各向异性介质薄膜的特征矩阵 72 D|m0Vj b  
3.5.5 非均匀各向异性介质薄膜矩阵波动方程的数值解 74 \v\ONp"  
3.5.6 单层各向异性介质薄膜的反射与透射 75 RU'a8j+W  
习题 79 $joGda  
参考文献 79 );}M"W8  
第4章 膜系设计图示法 81 LVm']_
K(f  
4.1 矢量法 81 DNgh#!\X  
4.2 导纳图解法 87 $IX(a4'  
4.2.1 单一等效界面等反射率导纳圆图和等相位导纳圆图 87 5lP8#O?=  
4.2.2 单层膜系等折射率导纳圆图和等相位导纳圆图 89 }~PG]A  
4.2.3 多层膜系等折射率导纳圆图 92 Ja4M@z  
4.3 金属膜导纳圆图 97 D_$N2>I-  
4.4 膜系层间电场分布 99 D]aQt%TL  
习题 100 Gf
9sexn]l  
参考文献 101 d}Guj/cx,  
第二篇 光学等膜分类反应用 @&&}J  
第5章 增透膜 102 'jE/Tre^  
5.1 表面反射对光学系统性能的影响 102 S^|`*%pq  
5.2 基底介质非相干叠加的透射率 104 KehM.c^  
5.3 透射滤光片组合透射率 106 X"`[&l1  
5.4 均匀介质增透膜 107 wme#8/eUk  
5.4.1 单层均匀介质增透膜 107 gg^iYTpt  
5.4.2 多层均匀介质增透膜 108 0<uLQVoR2n  
5.5 非均匀介质增透膜 113 .o]I^3tfc  
5.6 入射角变化对透射率的影响 115 yih|6sd$F  
5.7 增透膜应用实例液晶显示增透膜 117 iRkUL]H@&  
习题 118 u$zRm(!RB  
参考文献 118 L>E;cDB  
第6章 高反射膜 120 e&:%Rr]x  
6.1 反射镜组合的反射率 120 yS4VgP'W  
6.2 周期多层膜系的反射率 121 zh=0zJ  
6.2.1 周期多层膜系的特征矩阵 121 +cYDz#3%  
6.2.2 周期多层膜系的反射率和透射率 122 'U ZzH$h  
6.3 [HL]m类型的周期多层膜 123 yi~]}M  
6.4 (0.5L) H(0.5L)m类型的对称周期多层膜 126 X[$|I9  
6.5 周期多层膜构成的宽带高反射膜 128 Zos.WS#  
6.6 中远红外区域的多层高反射膜 129 z)v o  
6.7 软X 射线区域的多层高反射膜 131 lc~c=17  
6.8 金属反射镜 134 2vG X\W%3  
6.8.1 常用金属反射镜 134 !s/qqq:g  
6.8.2 金属一介质反射镜 136 'q~
<ZO  
6.9 影响反射特性的因素 137 )CE]s)6+2  
6.10 高反射镜应用实例 143 5bXpj86mY  
6.10.1 激光高反射镜 143 3)o>sp)Ji$  
6.10.2 光刻机系统193nm 高反射膜 144 :eD-'#@$u  
6.10.3 DLP/LCoS 技影薄膜宽角度高反射镜 145 [N~-9  
习题 146 0F_hXy@K  
参考文献 146 fH_l2b[-3@  
第7章 带通滤光片 149 v5pkP  
7.1 带通滤光片的特性描述 149 W-|CK&1  
7.2 带通滤光片的基本构型一一法布里一咱罗干涉仪及其变形 150 LD NdHG6  
7.3 法布里一咱罗干涉仪透射率计算 151 toPFkc6`  
7.3.1 单层薄膜反射与透射计算的有效界面法 151 
[:(O`#  
7.3.2 膜系透射定理 153 sUmpf4/  
7.3.3 法布里一躏罗干涉仪的透射率计算 155 qc)+T_m  
7.3.4 法布里础罗干涉仪透射特性分析 156 we!w5./Xm  
7.3.5 特殊带通滤光片信噪比的计算 164 rr(kFQ"  
7.4 窄带和中等带宽滤光片 164 $0P16ZlPC  
7.4.1 法布里踊罗干涉滤光片 164 R1Q,
m  
7.4.2 窄带平顶多腔带通滤光片 172 rwW"B  
7.4.3 诱导带通滤光片 174 )G, S7A  
7.5 超窄带带通滤光片 183 |T"j7  
7.6 宽带带通滤光片 185 i?@7>Ca  
7.7 带通滤光片的角特性 186 NJd4( P  
7.8 极远紫外及软X 射线区域带通滤光片 190 A['(@Bz#7~  
7.9 多通道窄带带通滤光片 192 :(/1,]bF  
习题 193 nSQ]qH&4d  
参考文献 193 62.Cq!~  
第8章 截止滤光片 196 lH/"47  
8.1 截止滤光片的特性描述 196 JgP%4)]LV  
8.2 吸收型截止滤光片 197 4Wa$>v
z  
8.3 干涉型截止滤光片 198 0LzS #J+  
8.3.1 1/4波长周期膜系的透射特性 198 DoO ;VF  
8.3.2 周期对称膜系的光学等效导纳和等效相位 199 1|>vk+;1h  
8.3.3 [(0.5H)L(0.5H)]和[ (0.5L) H(0.5L)]类型对称膜系的光学等效导纳和等效相位 201 76o[qay  
8.3.4 [(0.5H)L(0.5H)Jm 和[(0.5L) H(0.5L)]m类型周期对称膜系的透射率 203 ;*F
Y+jM  
8.3.5 透射带内波纹的压缩 208 <?L5bhq  
8.3.6 截止带的展宽 210 l?m 3*  
8.3.7 透射带的展宽和压缩 212 lWJYT<kt  
8.4 金属介质膜截止滤光片 218 CK4#ZOiaa  
8.5 热反射镜、冷反射镜和太阳能电池覆盖膜 218 8dt=@pwx&  
习题 221 };"_Ku4#-  
参考文献 221 nZL!}3@<  
第9章 带阻滤光片 223 %yKcp5_  
9.1 带阻滤光片的特性描述 223 ?5lO1(  
9.2 周期对称膜系构成的带阻滤光片 223 5"!K8 N  
9.2.1 单个周期对称膜层的等效导纳和等效相位 224 E#tfCM6  
9.2.2 多层膜透射率的不变特性 224 o>d0R w4h  
9.2.3 周期对称多层膜通带内波纹的压缩 227 QKvaTy#  
9.2.4 四种介质周期对称膜系构成的带阻滤光片 230 %t1Z!xv_  
9.3 非周期对称多层膜构成的带阻滤光片 231 Y:Lkh>S1Q  
9.4 正弦周期折射率带阻滤光片 232 Lr\(7r  
9.4.1 正弦周期折射率带阻滤光片的基本构成特点 233 pBBKfv  
9.4.2 正弦周期折射率带阻滤光片设计的傅里叶变换方法 234 d_Zj W  
习题 241 ' Gx\   
参考文献 241 |t3}>+"?z  
第10章 分光镜 243 67}8EV!/k  
10.1 中性分光镜 243 6MU;9|&  
10.1.1 金属膜中性分光 244 yU7XX+cB7  
10.1.2 介质膜中性分光 245 eL)m(  
10.1.3 金属介质膜中性分光 247 [4IqHe  
10.2 双色分光镜 249 C9k"QPE  
10.3 偏振分光 254 CV{ZoY  
10.3.1 偏振特性的描述 254 JW2f 6!b  
10.3.2 平板偏振分光镜 255 [rAi9LSO"  
10.3.3 棱镜偏振分光 258 /Hm/%os  
10.3.4 宽角宽带偏振分光 259 S}0-2T[  
10.4 消偏振分光 262 )G]J@36  
10.4.1 偏振分离的描述 263 g3%x"SlIU  
10.4.2 介质膜消偏振分光设计实例 267 8<Yv:8%B6  
10.4.3 金属一介质膜消偏振分光设计实例 271 0lYP!\J3]%  
10.4.4 其他消偏振分光设计方法 273 >k=@YLj  
10.5 分光中的消色差问题 280 )ytP$,r![S  
习题 281 Y}yh6r;i  
参考文献 282 [-e$4^+9  
第二篇 薄膜扶术基础 j 7O!uUQQ  
第11章 薄膜制备技术 283 v!<FeLW  
11.1 真空技术简介 283 3y:),;|5  
11.1.1 真空的基本知识 283 [6.<#_~{  
11.1.2 真空的获得 284 *(i%\  
11.1.3 真空的测量 286 KqaEHL  
11.2 薄膜制备方法物理气相沉积 289 r"x}=# b!  
11.2.1 蒸镀法 289 4{6,Sx  
11.2.2 溅射法 300 q %tq9%  
11.3 薄膜制备方法化学气相沉积 306 Sw[*1C8  
11.3.1 化学气相沉积的原理 307 Sv>CVp*  
11.3.2 常压化学气相沉积 308 m<cv3dbZ
o  
11.3.3 低压化学气相沉积 308 9v ,y  
11.3.4 等离子体增强化学气相沉积 309 E J6|y'  
11.3.5 光化学气相沉积 310 V!+<  
11.3.6 金属有机化学气相沉积 311 f!GFRMM1  
11.3.7 原子层沉积 312 LT,zk)5  
11.4 薄膜制备方法一一液相沉积 313 P$clSJ
W  
11.4.1 化学镀 313 1O)m(0tb[  
11.4.2 阳极氧化法 314 76c:*bZ  
11.4.3 溶胶一凝胶法 314 'q8:1i9\[  
11.4.4 电镀 315 B&*`A&^y  
11.4.5 LB 膜制备技术 315  @_WZZ  
11.5 光刻蚀 316 .)FFl  
11.5.1 光刻工艺 316 !@+4&B=  
11.5.2 光刻胶 317 d1*0?GTT  
11.5.3 掩模 318 />PH{ l  
11.5.4 曝光 318 EWVn*xl?  
11.5.5 刻蚀方法 318 EzCi%>q  
11.5.6 无掩模刻蚀 321 oMq:4W,  
11.5.7 刻蚀图形及折射率 323 |oR{c%z05  
习题 323 kO/;lrwC  
参考文献 324 l]IQjjJ`  
第12章 光学薄膜检测技术 326 YQO9$g0% ~  
12.1 光谱分析技术基础 326 *;T HD>  
12.1.1 光度计和光谱仪的基本构成 326 =`V9{$i  
12.1.2 紫外一可见光分光光度计和傅里叶变换红外光谱仪 330 r6 pz(rCs}  
12.2 薄膜透射率和反射率测量 333 x:]_z.5  
12.2.1 透射率测量 333 5'(#Sf
 
12.2.2 反射率测量 334 ai4ro"H  
12.3 薄膜吸收和散射测量 338
o O1Fw1Y  
12.3.1 吸收测量 338 5* ~EdT  
12.3.2 散射测量 342 \9:IL9~F  
12.3.3 薄膜表面轮廓及粗糙度测量 344 de"+ABR  
12.4 光学薄膜常数测量 347 :+fW#:  
12.4.1 光度法 348 }\ya6Gi8  
12.4.2 全反射衰减法 354 `DP4u\6_  
12.4.3 椭圆偏振法 357 a)/ }T  
12.5 光学薄膜激光损伤阔值检测 358 7zXX& S  
12.5.1 光学薄膜激光损伤机理 359 ~c>]kL(,  
12.5.2 影响光学薄膜激光损伤阔值的因素 360 ;|Rrtf9  
12.5.3 激光损伤阂值测量方法 362 DpL|aRdbK  
12.5.4 提高光学薄膜损伤阂值的途径 366 <a D}Ko(  
12.6 薄膜微结构和化学成分检测 368 [Ue"#w  
12.6.1 薄膜微结构 368 *{e,< DV  
12.6.2 薄膜微结构检测 371 F @Wb<+0  
12.6.3 雕塑薄膜 372 \!r,>P
 
12.6.4 薄膜化学成分检测 373 }_?FmuU  
12.7 薄膜非光学特性测量 375 8d>>r69$pa  
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