用于纳米级介电涂层的全光纤椭圆仪
测量薄膜(厚度从小于纳米到几微米的薄膜)的折射率和厚度对于表征薄膜和提高采用薄膜的传感器和设备的性能至关重要。同时确定这两个参数的最成熟的方法是椭圆光度术，具有多种可用的商业解决方案。然而，该技术并不直接测量厚度和折射率，而是基于光学测量和必须预先知道的薄膜材料的光学模型来计算它们。
西班牙纳瓦拉公立大学 Ignacio R. Matías 教授的传感器研究小组与加拿大卡尔顿大学 Jacques Albert 教授的先进光子元件实验室合作，提出了一种完全不同的方法来确定厚度以及薄膜的折射率，基于倾斜光纤布拉格光栅 (TFBG) 中多个包层模式谐振的波长偏移。
光纤光栅由沿着光纤纤芯的折射率的周期性调制组成，通常是具有 8 µm 厚纤芯和 125 µm 厚包层的单模光纤。对于 TFBG，光栅周期约为 500 nm，并且光栅相对于光纤轴的垂直线成一定角度。通过纤芯传播的光与通过包层反向传播的光(光被光栅反射)之间的耦合导致光谱中出现包层模式共振。这些共振发生在大约 100 nm 的波长范围内，光谱间隔约为 1 nm。同时跟踪大量共振，每个共振提供单独的测量，
在这项工作中，通过使用 8 个谐振的波长位移，同时测量沉积在刻有 TFBG 的光纤上的二氧化钛 (TiO 2 ) 薄膜的厚度和折射率。这是通过将沉积过程中 8 个 TFBG 共振的实验波长偏移与一系列厚度 (T) 和折射率 (n) 值的模拟偏移进行比较来实现的。然后，为每个( n ，T)对计算的误差函数的最小化提供了沉积膜的厚度和折射率的解。TFBG 获得的最终值 ( n= 2.25，最终厚度 185 nm)均在使用传统椭圆偏振仪和扫描电子显微镜进行的验证测量的 4% 以内。
这种方法提供了一种原位测量纤维上纳米级介电涂层形成的方法，适用于需要精确厚度和折射率的应用，例如光纤传感器领域。此外，TFBG 还可用作其他基材上沉积的过程监控器，采用沉积方法在不同形状的基材上产生均匀的涂层。所开发的技术与其他传统方法形成对比，以确定此类薄膜的特性，这些方法依赖于同一位置的见证样本，例如椭圆光度术，或使用一些涂层纤维进行破坏性测量。因此，所提出的方法可以克服这些限制，并建立测量沉积在光纤上的薄膜的厚度和折射率的新标准。
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