一种氟化钇光学薄膜红外光学常数计算方法与流程

技术特征：

1.一种YF₃光学薄膜红外光学常数计算方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：

(1)建立YF₃薄膜复合介电常数模型，该复合介电常数模型包含水的振动吸收介电常数模型和YF₃本征振动吸收介电常数模型；

(2)在两个基底上分别制备双面和单面YF₃薄膜；

(3)测量双面YF₃薄膜的光谱透射率和单面YF₃薄膜的光谱反射率；

(4)根据YF₃薄膜的光谱透射率和光谱反射率，反演计算YF₃薄膜复合介电常数模型的振子参数，并反演计算YF₃薄膜在红外波段的介电常数；

(5)根据YF₃薄膜在红外波段的介电常数，计算YF₃薄膜在红外波段的光学常数，包括折射率n和消光系数k。

2.如权利要求1所述的计算方法，其特征在于，所述步骤(1)具体包括如下步骤：

1)建立单振子介电常数模型：单个振子线型为高斯线型，单振子介电常数模型的介电常数虚部公式如下：

${\mathrm{\ϵ}}_{2s}\left(\mathrm{\ω}\right)=\frac{A}{B}\[{\exp }^{-{\left(\frac{\mathrm{\ω}-{\mathrm{\ω}}_0}{B}\right)}^2}+{\exp }^{-{\left(\frac{\mathrm{\ω}+{\mathrm{\ω}}_0}{B}\right)}^2}\]$

其中，ω₀为振动峰的中心频率，单位为cm^-1，A为振动峰的强度，B为振动峰的半高宽；

2)建立水振动吸收介电常数模型：水振动吸收介电常数模型为N个单振子介电常数相加，水振动吸收介电常数模型的介电常数虚部公式如下：

${\mathrm{\ϵ}}_{2H_{2}O}\left(\mathrm{\ω}\right)=\underset{j=1}{\overset{N}{\Σ}}\frac{A_j}{B_j}\[{\exp }^{-{\left(\frac{\mathrm{\ω}-{\mathrm{\ω}}_{j0}}{B_j}\right)}^2}+{\exp }^{-{\left(\frac{\mathrm{\ω}+{\mathrm{\ω}}_{j0}}{B_j}\right)}^2}\]$

其中，ω_j0为第j个水振动峰的中心频率，A_j为第j个水振动峰的强度，B_j为第j个水振动峰的半高宽；

3)建立YF₃本征振动吸收介电常数模型：YF₃本征振动吸收介电常数模型为N’个横向本征振动模式相加，YF₃本征振动吸收介电常数模型的介电常数虚部公式如下：

${\mathrm{\ϵ}}_{2{\mathrm{YF}}_3}\left(\mathrm{\ω}\right)=\underset{j=1}{\overset{N^{\′}}{\Σ}}\frac{{A_j}^{\′}}{{B_j}^{\′}}\[{\exp }^{-{\left(\frac{\mathrm{\ω}-{{\mathrm{\ω}}_{j0}}^{\′}}{{B_j}^{\′}}\right)}^2}+{\exp }^{-{\left(\frac{\mathrm{\ω}+{{\mathrm{\ω}}_{j0}}^{\′}}{{B_j}^{\′}}\right)}^2}\]$

其中，ω_j0’为第j个YF₃本征振动峰的中心频率，A_j’为第j个YF₃本征振动峰的强度，B_j’为第j个YF₃本征振动峰的半高宽；

4)建立YF₃薄膜复合介电常数模型，复合介电常数模型的介电常数虚部公式如下：

$\begin{array}{c}{\mathrm{\ϵ}}_2\left(\mathrm{\ω}\right)={\mathrm{\ϵ}}_{2H_{2}O}\left(\mathrm{\ω}\right)+{\mathrm{\ϵ}}_{2{\mathrm{YF}}_3}\left(\mathrm{\ω}\right)\\ =\underset{j=1}{\overset{N}{\Σ}}\frac{A_j}{B_j}\[{\exp }^{-{\left(\frac{\mathrm{\ω}-{\mathrm{\ω}}_{j0}}{B_j}\right)}^2}+{\exp }^{-{\left(\frac{\mathrm{\ω}+{\mathrm{\ω}}_{j0}}{B_j}\right)}^2}\]\\ +\underset{j=1}{\overset{N^{\′}}{\Σ}}\frac{{A_j}^{\′}}{{B_j}^{\′}}\[{\exp }^{-{\left(\frac{\mathrm{\ω}-{{\mathrm{\ω}}_{j0}}^{\′}}{{B_j}^{\′}}\right)}^2}+{\exp }^{-{\left(\frac{\mathrm{\ω}+{{\mathrm{\ω}}_{j0}}^{\′}}{{B_j}^{\′}}\right)}^2}\]\end{array}$

复合介电常数模型的介电常数实部公式如下：

${\mathrm{\ϵ}}_1\left(\mathrm{\ω}\right)=\frac{2}{\mathrm{\π}}P{\∫}_{-\mathrm{\∞}}^{\mathrm{\∞}}\frac{{\mathrm{\ω}}^{\′}{\mathrm{\ϵ}}_2\left({\mathrm{\ω}}^{\′}\right)}{{\mathrm{\ω}}^{\′2}-\mathrm{\ω}}{\mathrm{d\ω}}^{\′}$

其中，P为主值积分。

3.如权利要求1所述的计算方法，其特征在于，所述两个基底均为硫化锌基底。

4.如权利要求3所述的计算方法，其特征在于，两个基底中一个为双面抛光基底，另一个为单面抛光基底。

5.如权利要求1所述的计算方法，其特征在于，采用电子蒸发离子辅助沉积方法制备YF₃薄膜。

6.如权利要求1所述的计算方法，其特征在于，所述步骤(5)中按照如下公式：

$\begin{array}{c}n\left(\mathrm{\ω}\right)=\sqrt{\frac{\sqrt{{\mathrm{\ϵ}}_1^2\left(\mathrm{\ω}\right)+{\mathrm{\ϵ}}_2^2\left(\mathrm{\ω}\right)}+{\mathrm{\ϵ}}_1\left(\mathrm{\ω}\right)}{2}}k\left(\mathrm{\ω}\right)\\ =\sqrt{\frac{\sqrt{{\mathrm{\ϵ}}_1^2\left(\mathrm{\ω}\right)+{\mathrm{\ϵ}}_2^2\left(\mathrm{\ω}\right)}-{\mathrm{\ϵ}}_1\left(\mathrm{\ω}\right)}{2}}\end{array}$

计算YF₃薄膜在红外波段的折射率n和消光系数k。