双面金属波导测量方法及其装置

摘要

双面金属波导测量方法及其装置属于物理测量领域。装置由上至下由耦合器件、上层金属膜、待测薄膜层、下层金属膜构成，待测薄膜层和上下层金属膜为双面金属波导结构，上下层金属膜为波导的上下覆盖层，光主要在待测薄膜层中传输。方法如下：在待测薄膜的两面采用蒸镀、溅射或其它方法形成本发明装置；选择激光波长和入射角度及偏振方式；接收并记录从耦合器件底面反射的激光束光强，或从下层金属膜透射出的激光束光强；变化激光入射角度得到光强—入射角度曲线，找出导模吸收峰的共振角度和相应吸收峰的宽度和深度，计算得到薄膜材料的折射率和厚度值。本发明实现了高精确度、大量程、快速实时的测量，装置制造工艺简单、价格低廉、易于操作、小型化。

主权项

1、一种双面金属波导测量装置，其特征在于，采用高折射率棱镜n＞1.5、光栅和耦合波导器件，或进行空气直接耦合作为耦合器件(1)；采用对工作波长吸收较小的金属，种类为银、金、铝、铜，在光频范围内介电常数虚部较小的金属，其介电常数实部εr≤-10，介电常数虚部εi≤5.0来制作上层金属膜(2)和下层金属膜(4)，且上层金属膜(2)的厚度在20nm～80nm之间，下层金属膜(4)的厚度根据测量方式确定，采用反射光测量方式时，大于100nm，采用透射光测量方式时，小于30nm；待测薄膜层(3)的厚度在0.5μm～1000μm之间，厚度必须承载三个以上的导波共振模式，其折射率在1.0～2.3之间；测量装置由上至下由耦合器件(1)、上层金属膜(2)、待测薄膜层(3)、下层金属膜(4)构成，其中，上层金属膜(2)、待测薄膜层(3)和下层金属膜(4)为双面金属波导结构，上层金属膜(2)、下层金属膜(4)为波导的上下覆盖层，待测薄膜层(3)处于波导结构的传输层，导波光在待测薄膜层(3)里传输。