《薄膜光学与薄膜技术基础》

《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。 %e3E}m>  
FQ`1c[M@  
2oRwDg&7|  
目录 PAtv#)h  
第一篇 薄膜元学基本理抢 AXSip  
第1章 薄膜光学的电磁理论基础 1 ,S(s  
1.1 麦克斯韦方程 1 Cc,V ]  
1.2 平面电磁波 6 n;$u%2t2  
1.2.1 复矢量波动方程一一齐次矢量亥姆霍兹方程 6 z@pa;
_  
1.2.2 理想介质中的平面波解 7 );6f8H@G  
1.2.3 吸收介质中的平面波解 8 ~K99DK.  
1.3 平均电磁能流密度光强 9 AI#.+PrC{/  
1.4 电磁波谱、光谱 10 m%>}T75C^  
习题 12 x?0K'  
参考文献 12 R5((
[C1  
第2章 平面光波在两介质分界平面上的反射与透射 14 ,Z _@]D@  
2.1 各向同性理想介质界面的反射与透射 14 0Q?%B6g$m[  
2.1.1 S波反射与透射 14 D!/ 4u0m  
2.1.2 P波反射与透射 16 U1pE2o-  
2.2 各向同性吸收介质界面的反射与透射 18 Xw<;)m  
2.2.1 S 波反射与透射 18 c00rq ~<K  
2.2.2 P 波反射与透射 20 +PI}$c-|`  
2.3 非均匀介质界面的反射与透射 21 r jxkgd  
2.3.1 几何光学近似条件下非均匀介质中的波传播 21 R8eBIJ/@_  
2.3.2 任意非均匀介质界面的反射系数方程 24 )T^wc:  
2.4 各向异性介质界面的反射与透射 30 ->.9[|lIg  
2.4.1 平面对称各向异性介质中麦克斯韦方程的分量形式 31 ^Jq('@  
2.4.2 平面对称各向异性介质界面的反射与透射 31 EG$-D@o\I  
2.5 反射系数和透射系数随入射角的变化 36 &GJVFr~z  
2.5.1 全反射与倏逝波 36 w?^[*_Y  
2.5.2 全透射 37 J'7;+.s(  
2.5.3 反射系数、透射系数振幅和相位随入射角变化 38 ID!S}D  
2.6 反射率和透射率 39 G/~gF7  
2.6.1 理想介质分界面的反射率和透射率 40 S.1>bs2  
2.6.2 吸收介质分界面的反射率和透射率 41 Ak('4j!*}^  
2.6.3 空气与金属导体表面的反射率 43 jgG9?w)|u  
习题 44 3oH/34jj  
参考文献 44 8wOscL f:  
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 ~ss6yQ$  
3.1 法向阻扰和光学有效导纳的概念 45 SJMbYjn0J  
3.2 平面分界面单层均匀介质薄膜的反射与透射 47 -T{2R:\{  
3.3 平面分界面多层均匀介质薄膜的反射与透射 53 ~9vK6;0  
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 II.:k.D`  
3.3.2 多层增透膜和高反射膜的基本构成特点 55 CM++:YvJ  
3.4 非均匀介质膜层的特征短阵 61 t&q~ya/C  
3.4.1 一阶近似 62 oVn&L*H  
3.4.2 二阶近似 63 PsXCpyY!s  
3.5 各向异性介质薄膜的分层矩阵计算方法 64 ~+Pe=~a[  
3.5.1 各向异性介质中的矩阵波动方程 64 &Mudu/KTr  
3.5.2 各向异性介质薄膜的矩阵波动方程 66 SlR//h  
3.5.3 均匀各向异性介质薄膜矩阵波动方程的解 70 *.k*JsU~B  
3.5.4 单轴各向异性介质薄膜的特征矩阵 72 U4K ZPk  
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 jG;J qT  
3.5.6 单层各向异性介质薄膜的反射与透射 75 Dv/7w[F  
习题 79 Ry]9n.y  
参考文献 79 0:u:#))1  
第4章 膜系设计图示法 81 V,d\Wkk/  
4.1 矢量法 81 {j]cL
!Od  
4.2 导纳图解法 87 
JW^ ${4  
4.2.1 单一等效界面等反射率导纳圆图和等相位导纳圆图 87 JJ_Z{  
4.2.2 单层膜系等折射率导纳圆图和等相位导纳圆图 89 w?|qKO  
4.2.3 多层膜系等折射率导纳圆图 92 6Z J-oT!.  
4.3 金属膜导纳圆图 97 M."/"hV`-  
4.4 膜系层间电场分布 99 d4\JM 65  
习题 100 )?(Ux1:w)  
参考文献 101 .<z7$lz\  
第二篇 光学等膜分类反应用 ]3f[v:JQ  
第5章 增透膜 102 \ f+;X  
5.1 表面反射对光学系统性能的影响 102 Q8m%mJz~]  
5.2 基底介质非相干叠加的透射率 104 @
_-,Q5  
5.3 透射滤光片组合透射率 106 rM A%By^L-  
5.4 均匀介质增透膜 107 *!&?Xy%\"j  
5.4.1 单层均匀介质增透膜 107 l9a81NF{s  
5.4.2 多层均匀介质增透膜 108 |/n7(!7$[v  
5.5 非均匀介质增透膜 113
%,02i@Fc  
5.6 入射角变化对透射率的影响 115 q6C`hVM
l  
5.7 增透膜应用实例液晶显示增透膜 117 YARL/V  
习题 118 "49dsKIOH  
参考文献 118 *P`wuXn}  
第6章 高反射膜 120 xi "3NF%=  
6.1 反射镜组合的反射率 120 Kd+E]$F_OH  
6.2 周期多层膜系的反射率 121 1@t.J>  
6.2.1 周期多层膜系的特征矩阵 121 ?yq=
c  
6.2.2 周期多层膜系的反射率和透射率 122 HB5-B XBU  
6.3 [HL]m类型的周期多层膜 123 8uLS7\,$z  
6.4 (0.5L) H(0.5L)m类型的对称周期多层膜 126 mR@d4(:J?  
6.5 周期多层膜构成的宽带高反射膜 128 ,;w~ VZ4  
6.6 中远红外区域的多层高反射膜 129
Nr2,m"R{  
6.7 软X 射线区域的多层高反射膜 131 (ub(0 h0j  
6.8 金属反射镜 134
&Y=~j?~Xm  
6.8.1 常用金属反射镜 134 uE9,N$\L_  
6.8.2 金属一介质反射镜 136 ^?""'1iuQx  
6.9 影响反射特性的因素 137 K)J_q3qo  
6.10 高反射镜应用实例 143 a_5s'Dh  
6.10.1 激光高反射镜 143 ?i#x13  
6.10.2 光刻机系统193nm 高反射膜 144 /Z^a,%1  
6.10.3 DLP/LCoS 技影薄膜宽角度高反射镜 145 6#CswSpS  
习题 146 Eq;w5;7s  
参考文献 146 bRm;d_9zC  
第7章 带通滤光片 149 r.#r!.6 q  
7.1 带通滤光片的特性描述 149 *.>@  
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 <af# C2`B  
7.3 法布里一咱罗干涉仪透射率计算 151 !fn%Q'S  
7.3.1 单层薄膜反射与透射计算的有效界面法 151 >\? z,Nin  
7.3.2 膜系透射定理 153 |au`ph5  
7.3.3 法布里一躏罗干涉仪的透射率计算 155 B?8*-0a'[  
7.3.4 法布里础罗干涉仪透射特性分析 156 IMqe(  
7.3.5 特殊带通滤光片信噪比的计算 164 /}U)|6-B  
7.4 窄带和中等带宽滤光片 164 :g63*d+/G  
7.4.1 法布里踊罗干涉滤光片 164 U;
 m@  
7.4.2 窄带平顶多腔带通滤光片 172 =&UE67eK,  
7.4.3 诱导带通滤光片 174 &>+T*-'  
7.5 超窄带带通滤光片 183 [=jZP,b&),  
7.6 宽带带通滤光片 185 eu$VKLY*  
7.7 带通滤光片的角特性 186 N^[ F+y  
7.8 极远紫外及软X 射线区域带通滤光片 190 ]i`Q+q[  
7.9 多通道窄带带通滤光片 192 TCyev[(  
习题 193 95@u|#n  
参考文献 193 '{ =F/q  
第8章 截止滤光片 196 T=42]h  
8.1 截止滤光片的特性描述 196 =Vs?=|r  
8.2 吸收型截止滤光片 197 V>)/z|[  
8.3 干涉型截止滤光片 198 #
`|Nm3b  
8.3.1 1/4波长周期膜系的透射特性 198 T]&?^QGAZ  
8.3.2 周期对称膜系的光学等效导纳和等效相位 199 *'8q?R?7g  
8.3.3 [(0.5H)L(0.5H)]和[ (0.5L) H(0.5L)]类型对称膜系的光学等效导纳和等效相位 201 &57~i=A 3  
8.3.4 [(0.5H)L(0.5H)Jm 和[(0.5L) H(0.5L)]m类型周期对称膜系的透射率 203 GZrN,M  
8.3.5 透射带内波纹的压缩 208 q`2dL)E  
8.3.6 截止带的展宽 210 X(BxC<!D.  
8.3.7 透射带的展宽和压缩 212 "M iJM+,  
8.4 金属介质膜截止滤光片 218 w@,p`  
8.5 热反射镜、冷反射镜和太阳能电池覆盖膜 218 \D z? h  
习题 221 2H9hN4N  
参考文献 221 ^|Fy!
kp  
第9章 带阻滤光片 223 fG>3gS6&  
9.1 带阻滤光片的特性描述 223 8TB|Y  
9.2 周期对称膜系构成的带阻滤光片 223 J{\Uw].|0  
9.2.1 单个周期对称膜层的等效导纳和等效相位 224 hizM}d-"C  
9.2.2 多层膜透射率的不变特性 224 )GG9
[%H!  
9.2.3 周期对称多层膜通带内波纹的压缩 227 56s%Qlgx  
9.2.4 四种介质周期对称膜系构成的带阻滤光片 230 RA<ky*^dr  
9.3 非周期对称多层膜构成的带阻滤光片 231 =L#&`s@)_  
9.4 正弦周期折射率带阻滤光片 232 oA-,>:}g{  
9.4.1 正弦周期折射率带阻滤光片的基本构成特点 233 l]zQSXip  
9.4.2 正弦周期折射率带阻滤光片设计的傅里叶变换方法 234 d38o*+JCf  
习题 241 [nVBnB  
参考文献 241 Gy):hGgN  
第10章 分光镜 243 &K'*67h  
10.1 中性分光镜 243 `W)?d I?#M  
10.1.1 金属膜中性分光 244 FNLS=4  
10.1.2 介质膜中性分光 245 l59\Lo:  
10.1.3 金属介质膜中性分光 247 }W 5ks-L6  
10.2 双色分光镜 249 oc,I,v  
10.3 偏振分光 254 LBD],Ba!  
10.3.1 偏振特性的描述 254 ghB&wOm/  
10.3.2 平板偏振分光镜 255 <]G'& iv>  
10.3.3 棱镜偏振分光 258 L)U*dY  
10.3.4 宽角宽带偏振分光 259 GP4!t~"1  
10.4 消偏振分光 262 k6(</uRj  
10.4.1 偏振分离的描述 263 dYD;Z<l  
10.4.2 介质膜消偏振分光设计实例 267 uQ_C<ii"W  
10.4.3 金属一介质膜消偏振分光设计实例 271 %b*N.v1+  
10.4.4 其他消偏振分光设计方法 273 ; ,sNRES3  
10.5 分光中的消色差问题 280 n5"oXpcIx  
习题 281 +zche  
参考文献 282 Wm-$l  
第二篇 薄膜扶术基础 -DHzBq=H  
第11章 薄膜制备技术 283 fTR6]i;  
11.1 真空技术简介 283 aG;F=e  
11.1.1 真空的基本知识 283 pEcYfj3M  
11.1.2 真空的获得 284 ]\|2=  
11.1.3 真空的测量 286 n7;jME/!  
11.2 薄膜制备方法物理气相沉积 289 l9|K,YVW  
11.2.1 蒸镀法 289 {~9HJDcM  
11.2.2 溅射法 300 ^ICSh8C  
11.3 薄膜制备方法化学气相沉积 306 O0'|\:my  
11.3.1 化学气相沉积的原理 307 lFtEQ '}  
11.3.2 常压化学气相沉积 308 7P(o!%H  
11.3.3 低压化学气相沉积 308 VS ECD;u4c  
11.3.4 等离子体增强化学气相沉积 309 7NT} Zwf  
11.3.5 光化学气相沉积 310 oZ/"^5  
11.3.6 金属有机化学气相沉积 311 Ek `bPQ5  
11.3.7 原子层沉积 312 D<FQVdP  
11.4 薄膜制备方法一一液相沉积 313 [N~7PNdS  
11.4.1 化学镀 313 fh)eL<I  
11.4.2 阳极氧化法 314 K!ogpd&X&  
11.4.3 溶胶一凝胶法 314 qgl-,3GY%N  
11.4.4 电镀 315 iP9]b&  
11.4.5 LB 膜制备技术 315 :^`j:B  
11.5 光刻蚀 316 ^GM3nx$  
11.5.1 光刻工艺 316 j~\FDcG*ed  
11.5.2 光刻胶 317 PCaFG;}  
11.5.3 掩模 318 GFPrK9T  
11.5.4 曝光 318 4rL`||  
11.5.5 刻蚀方法 318 x7E]
}h  
11.5.6 无掩模刻蚀 321 *LBF+L^C%  
11.5.7 刻蚀图形及折射率 323 S)zw[m  
习题 323 9c}C<s`M  
参考文献 324 _J\zj  
第12章 光学薄膜检测技术 326 %fS1gSfh  
12.1 光谱分析技术基础 326 <7ANXHuSW  
12.1.1 光度计和光谱仪的基本构成 326 ] H;E(1iU  
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 qk'&:A  
12.2 薄膜透射率和反射率测量 333 N e{=KdzT  
12.2.1 透射率测量 333 dL4VcUS.  
12.2.2 反射率测量 334 0B9FPpx?:  
12.3 薄膜吸收和散射测量 338 :kI[Pf!z  
12.3.1 吸收测量 338 %KO8i)n  
12.3.2 散射测量 342
~
u1~%  
12.3.3 薄膜表面轮廓及粗糙度测量 344 B0yGr\KJ  
12.4 光学薄膜常数测量 347 1yF9zKs&_  
12.4.1 光度法 348 H74'I}  
12.4.2 全反射衰减法 354 0&NM=~  
12.4.3 椭圆偏振法 357 y~]D402Cx  
12.5 光学薄膜激光损伤阔值检测 358 D+0il=5  
12.5.1 光学薄膜激光损伤机理 359 "dv\ 9O  
12.5.2 影响光学薄膜激光损伤阔值的因素 360 )Rbt0   
12.5.3 激光损伤阂值测量方法 362 -tWxBGSa@  
12.5.4 提高光学薄膜损伤阂值的途径 366 1r.2bL*~jw  
12.6 薄膜微结构和化学成分检测 368 r%=a:GdAg  
12.6.1 薄膜微结构 368 -}T7F+  
12.6.2 薄膜微结构检测 371 1S(oi  
12.6.3 雕塑薄膜 372 n7ZJ< ~wl  
12.6.4 薄膜化学成分检测 373 @(=?x:j  
12.7 薄膜非光学特性测量 375 N4VZl[7?  
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