专利名称：一种实时光学薄膜厚度监控设备的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及电子自动控制设备领域，具体是一种实时光学膜厚监控设备。
背景技术：
在各种光无源器件中，要使光学薄膜滤光片的特性符合设计的要求，其膜厚监控系统就必须满足精度高，稳定性好等要求，而且监控要实现自动化。随着科学技术的发展，光学膜厚监控技术在不断完善，从测量原理看，主要有光电极值法、石英晶体振荡法、椭偏仪法、宽光谱扫描法等，传统的光电极值法虽然价格便宜，但自动化程度低，人为因素影响大，光谱特性曲线极值点附近分辨率不高，不能实时监控膜厚变化情况等缺点，采用这种方法监控薄膜的厚度，很难制造出符合性能要求的产品。
实用新型内容本实用新型的目的在于针对现有光电极值法的缺点而进行改进，改进后的光电极值法膜厚监控设备克服了自动化程度低、操作者劳动强度大、监控单元分辨率不高、信号处理能力差、极值点难以判断，以及数据不能自动存储等问题，从而实现了镀制过程中对光学薄膜光谱特性的实时在线监控。
本实用新型的一种实时光学薄膜厚度监控设备由光电传感器1、直流信号放大器2、A/D转换器3、均值滤波器4、安装有剔除奇异项5、极值点判断6软件的计算机及显示器7依次连接构成。其相互位置及连接关系如附图1所示。
本实用新型的工作原理为光电传感器1将检测到的光信号转换成便于处理的电信号，此信号经放大器2放大调整到一个适当范围，进入A/D转换器3转变为数字信号。通过增加A/D转换器的位数，可以使系统的采样分辨率得到相应的提高，进而提高了薄膜光谱特性的信号采集精度。数字信号必须进入均值滤波器4和剔除奇异项5进行处理，其措施是在某一时间内，把膜厚变化的信号看作静态，这样就将这段时间内的N个实际采样值进行平均处理，得到一个平均值，并对噪声干扰和随机误差进行抑制；镀膜过程可能会受到外界条件等因素的影响(如电压波动)，使采集到的少部分数据偏离正常值，因此，必须对这些奇异点进行判断和剔除，以便保证监控质量，这些过程全部由软件完成。极值点判断6是保证光学膜厚度准确控制的关键步骤。因为用光电极值法可测量薄膜厚度，是基于薄膜厚度变化时，反射率R或透射率T也在变化，当光学膜厚度达到控制波长1/4的整数倍时，就出现一个极值点；在传统方法中，极值点附近反射率R或透射率T对光学厚度nd的变化不灵敏。本实用新型是将反射率R或透射率T对光学厚度nd的变化量在数值上加以放大，为此采用基于电压补偿的增量法和斜率法，经过这样的处理后获得的监控特性曲线传送到显示器7。这样在显示器上出现极值点非常容易判断的波形，从而实现了光学膜光学特性的精确监控。
本实用新型与现有技术相比，具有如下的优点和有益的效果(1)本实用新型自动化程度高，在镀膜过程中，操作者只要观察屏上极值点就可根据需要随时关停，从而降低操作者的劳动强度；(2)本实用新型分辨率高，信号处理能力强，极值点判断直观、准确，数据能自动存储；(3)本实用新型结构简单，成本低，价格便宜。
图1为本实用新型的结构原理方框图；图2为实施例中对SiO2进行10个λ/4光学厚度镀制得出膜厚监控曲线图。
具体实施方式
以下结合说明书附图来对本实用新型作进一步说明，但本实用新型所要求保护的范围并不局限于实施例中所描述的范围。
实施例1一种简易的实时光学薄膜厚度监控系统结构方框图如图1所示，它依次由光电传感器1、直流信号放大器2、A/D转换器3、均值滤波器4、安装有剔除奇异项5、极值点判断6软件的计算机及显示器7连接构成。其相互位置及连接关系如附图1所示。
本实用新型的工作原理如技术方案部分所述。
本实用新型实施方式如下(1)按附图1所示，设计、加工、制造或选购本实用新型的各部件，例如A/D转换器3，可选12位的A/D转换器，以提高数据采集的分辨率；均值滤波器4和剔除奇异项5，可采用均值滤波和剔除奇异项的措施，由软件实现；极值点判断6，可通过电压补偿的增量法和斜率法的措施，并由软件实现，最后，把经处理后的波形，送到图形显示器7，完成整个监控过程。
(2)加工、制造、选购好各部件后，然后按附图1所示及所述的相互位置及连接关系进行安装、调试和编制软件，便能实现本实用新型。发明人经过对本实用新型的多次实验，并对SiO2进行10个λ/4光学厚度镀制得出膜厚监控曲线，如附图2所示，经过红膜镀制、粗波分复用(CWDM)镀制，均取得了性能稳定效果较好的结果。
权利要求1.一种实时光学薄膜厚度监控设备，其特征在于由光电传感器(1)、直流信号放大器(2)、A/D转换器(3)、均值滤波器(4)、安装有剔除奇异项(5)、极值点判断(6)软件的计算机及显示器(7)依次连接构成。
专利摘要本实用新型公开了一种实时光学薄膜厚度监控设备，由光电传感器、直流信号放大器、A/D转换器、均值滤波器、安装有剔除奇异项、极值点判断软件的计算机及显示器依次连接构成。本实用新型克服了自动化程度低、操作者劳动强度大、监控单元分辨率不高、信号处理能力差、极值点难以判断，以及数据不能自动存储等问题，从而实现了镀制过程中对光学薄膜光谱特性的实时在线监控。
文档编号G01B21/08GK2833515SQ20042009538
公开日2006年11月1日 申请日期2004年11月19日 优先权日2004年11月19日
发明者黄光周, 于继荣, 刘雄英 申请人:华南理工大学