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申请/专利权人：长春理工大学

摘要：大面积基底上的光介质薄膜应力分布互检型检测方法属于光介质薄膜物理参量精确测量技术领域。现有技术未能快速、精确检测薄膜应力分布。本发明在被测光介质薄膜表面上等距确定n个测试点xi，能够获取更多的原始检测数据，根据这些原始检测数据得到的被测光介质薄膜应力分布具有全面、准确的特点。本发明先后以光束干涉、棱镜耦合的方式检测被测光介质薄膜的应力分布，所采用的检测装置几乎相同，从而能够实现低成本、快速、准确的应力分布检测；特别是将光束干涉、棱镜耦合所得到的两种检测结果互检，根据中间互检结果，调整薄膜制作工艺参数，有限次循环，得到的最终薄膜应力分布检测结果具有更高的准确度。

主权项：1.大面积基底上的光介质薄膜应力分布互检型检测方法，其特征在于：步骤一，偏振光TM、偏振光TE以及干涉光斑的生成：由波长可调激光源1在1530nm～1565nm波段内发出某一波长的检测激光，该束检测激光由起偏器2起偏为线偏振光，该束线偏振光由光分束器3分成两束振动方向彼此垂直且传播方向也彼此垂直的偏振光TM、偏振光TE，所述偏振光TM、偏振光TE分别由A反射镜4、B反射镜5反射，之后偏振光TM、偏振光TE汇聚于准直放大镜6发生干涉生成干涉光斑；步骤二，确定高度基准h0：所述干涉光斑由准直放大镜6投向标准基座7的上表面，所述上表面为平面，将该上表面作为大面积基底上的光介质薄膜应力分布干涉检测基准面；所述干涉光斑由所述基准面上的一点A反射，并由位置敏感光强度探测器8接收；由相移器9带动A反射镜4沿A反射镜4法线方向位移，先后产生4个相位移动值：0、π2、π和3π2，与该4个相位移动值对应，位置敏感光强度探测器8接收4个光强度依次为I10、I20、I30和I40的标准干涉条纹；由数值模拟与数据处理系统10根据所述4个光强度值计算得到高度基准h0；步骤三，被测光介质薄膜11上多个测试点xi的确定：在被测光介质薄膜11表面上沿一条横贯被测光介质薄膜11表面的直线等距确定n个测试点xii＝1、2、…、n；步骤四，检测被测光介质薄膜11上各个测试点xi相对于基准面的高度hxi：将被测光介质薄膜11随大面积基底12平放在标准基座7的上表面上，使干涉光斑落在n＝1的测试点x1上，通过平移标准基座7切换测试点xi，重复步骤二n次，获得各个测试点xi的4个干涉条纹的光强度I1xi、I2xi、I3xi和I4xi，落到测试点x1上的干涉光斑与落到基准面上一点A的干涉光斑之间的光相位差φxi为： 测试点xi相对于基准面的高度hxi为： 式中：d为干涉光斑从准直放大镜6出射的出射点与位置敏感光强度探测器8感光面几何中心的横向距离，L0为位置敏感光强度探测器8感光面与应力分布干涉检测基准面的距离；步骤五，检测被测光介质薄膜11各个测试点x1的折射率增量ΔnTE和ΔnTM：将被测光介质薄膜11随大面积基底12平放在标准基座7的上表面上，三棱镜13的耦合镜面与被测光介质薄膜11无应力接触，n＝1的测试点x1位于所述耦合镜面之下，偏振光TM、偏振光TE分别由A反射镜4、B反射镜5反射后以某一入射角自三棱镜13的入射镜面入射，按照三棱镜13的归一化反射光强度I随入射角变化的反射谱图，在步进改变所述入射角的过程中，入射三棱镜13的偏振光TM、偏振光TE由耦合镜面反射后自三棱镜13的出射面出射，由位置敏感光强度探测器8探测到自三棱镜13出射的偏振光TM、偏振光TE的光强度I，当光强度I出现谷值时，有偏振光TM、偏振光TE自耦合镜面出射并入射被测光介质薄膜11，根据光强度I谷值及与该谷值对应的入射角计算被测光介质薄膜11的折射率，与无应力被测光介质薄膜11的已知折射率nf,TE和nf,TM相比，求得因应力原因而产生的折射率增量ΔnTE和ΔnTM；通过平移标准基座7切换测试点xi，重复本步骤上述过程n次，完成各个测试点x1的折射率增量ΔnTE和ΔnTM的检测；步骤六，计算被测光介质薄膜11应力分布：由数值模拟与数据处理系统10根据被测光介质薄膜11各个测试点xi相对于基准面的高度hxi通过理论模型进行数值计算获得被测光介质薄膜11的结构应力σstructure分布，再与生长应力σgrowth、热应力σthermal发生部分抵消后获得被测光介质薄膜11的光束干涉法剩余应力分布；再由数值模拟与数据处理系统10根据被测光介质薄膜11各个测试点x1的折射率增量ΔnTE和ΔnTM通过理论模型进行数值计算获得被测光介质薄膜11的棱镜耦合法剩余应力分布；步骤七，光束干涉法剩余应力分布与棱镜耦合法剩余应力分布检测结果互检：由检测结果判断与反馈控制系统14采用迭代优化法对光束干涉法剩余应力分布与棱镜耦合法剩余应力分布检测结果进行比对，如果光束干涉法剩余应力分布与棱镜耦合法剩余应力分布两个检测结果的差值未达到薄膜应力分布预定标准，则向薄膜生长控制系统反馈指令，重新设定决定薄膜生长应力σgrowth和热应力σthermal的工艺参数；直至两个检测结果的差值达到预定标准，并取两个检测结果的平均值作为薄膜应力分布的最后检测结果。

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