光纤端面多层膜反射率的干涉测量方法研究

　　1引言

　　光纤传感、通讯器件经常要求光纤端面镀反射膜，如何准确获得其真实反射率是一个急待解决的问题。测量薄膜反射率的主要方法按其测量原理大致可分为光强法、差动法、谐振腔法3大类，这些方法都不能直接测量镀在光纤端面上的薄膜的反射率。

　　目前测量光纤端面薄膜反射率的方法，是通过测量同炉制作于玻璃上的薄膜的反射率来间接获得光纤端面上薄膜的反射率。这种方法一方面增加实验成本，另一方面不能准确反映光纤端面上薄膜的真实反射率。

　　本文利用待测薄膜构成F一P腔，通过干涉光谱的波长信号直接测量光纤端面多层透明介质膜系的反射率，可以获得光纤端面的真实反射率，且消除了光源波动、传输损耗、串扰光信号等的影响，使系统抗干扰性强，更易于制造和使用，且计算简单，并具有较高的测量精度，其方法对光纤端面多层透明介质膜系的反射、透射、吸收等光学特性的研究具有实际意义。

　　2测量原理

　　镀有反射膜且相互平行的两个平面，可以构成法布里一拍罗(Fabry一Perot，简称F一P)干涉仪。平行光线人射后将在它的两个表面之间反复反射，从输出端透射出来的是一系列强度递减得很慢的光束。它们相干迭加后形成的等倾干涉条纹是同心圆。

　　F-P腔透射光束中，相邻光束之间的光程差为:

　　由此引起的位相差为:

　　式中:

　　1为两反射面间反射光与平面法线的夹角，也可视为人射光与反射面法线的夹角;

　　d为F-P腔长;

　　n为腔内介质(这里为空气)的折射率;

　　其干涉峰透射光强为:

　　式中:

　　R为薄膜的光强反射率;

　　IT为透射光强;

　　I为人射光强。

　　式(2)表明，在位相差△’二Zk7t处I撇。的峰值为1。即当此光程差为波长的整数倍时，获得最大透射光强。由于两反射面是平行的，当所用的光源为扩展的面光源时，产生等倾干涉。在有相同人射角的光线所产生的诸光束中，相邻光线的位相差相同，在垂直于观察方向的平面上的轨迹是一组同心圆环。

　　为了定量地说明反射率与干涉条纹锐度的关系，计算干涉强度的半值宽度。所谓半值宽度，就是峰值两侧l撇。的值降到一半(I撇。二1/2)的两点间的距离。。E是以位相差来衡量的，即当△，=Zk:/2时，I0=1/2。图IF一P干涉仪透射波形示意图这时在式(2)中的sin’(△， /2)=sin’()(。/4)’，将此值代人式祖。应等于l/2，即:

　　解得