光學(xué)薄膜技術(shù)與制備評(píng)估試卷及答案考試時(shí)長(zhǎng)：120分鐘滿分：100分試卷名稱：光學(xué)薄膜技術(shù)與制備評(píng)估試卷考核對(duì)象：光學(xué)工程、材料科學(xué)及相關(guān)行業(yè)從業(yè)者題型分值分布：-判斷題（10題，每題2分）總分20分-單選題（10題，每題2分）總分20分-多選題（10題，每題2分）總分20分-案例分析（3題，每題6分）總分18分-論述題（2題，每題11分）總分22分總分：100分---一、判斷題（每題2分，共20分）1.光學(xué)薄膜的增透膜通常采用高折射率材料與低折射率材料的周期性疊加結(jié)構(gòu)。2.磁控濺射是制備光學(xué)薄膜最常用的物理氣相沉積方法之一。3.光學(xué)薄膜的透射率與膜層厚度無(wú)關(guān)。4.介質(zhì)膜的光學(xué)損耗主要由材料的固有吸收引起。5.等傾干涉是光學(xué)薄膜檢測(cè)中常用的干涉現(xiàn)象。6.光學(xué)薄膜的阿貝數(shù)（Abbenumber）越大，色散越小。7.熱蒸發(fā)法適用于制備高純度金屬光學(xué)薄膜。8.光學(xué)薄膜的破壞強(qiáng)度與其厚度成反比。9.周期性光學(xué)薄膜的反射率光譜具有選擇性。10.離子輔助沉積可以提高光學(xué)薄膜的附著力。二、單選題（每題2分，共20分）1.以下哪種材料常用于制備高折射率光學(xué)薄膜？（）A.硅氧化物（SiO?）B.鈦氧化物（TiO?）C.氮化硅（Si?N?）D.氟化鎂（MgF?）2.光學(xué)薄膜的干涉類型中，以下哪項(xiàng)屬于分振幅干涉？（）A.等傾干涉B.等厚干涉C.全反射干涉D.偏振干涉3.制備光學(xué)薄膜時(shí)，以下哪種方法屬于化學(xué)氣相沉積？（）A.磁控濺射B.熱蒸發(fā)C.增材制造D.化學(xué)氣相沉積（CVD）4.光學(xué)薄膜的反射率光譜中，以下哪種現(xiàn)象會(huì)導(dǎo)致窄帶濾光效果？（）A.多層高反膜B.增透膜C.金屬增透膜D.等傾干涉濾光片5.光學(xué)薄膜的附著力測(cè)試中，以下哪種方法最常用？（）A.拉伸測(cè)試B.硬度測(cè)試C.肖氏硬度測(cè)試D.離子束背散射6.光學(xué)薄膜的損耗系數(shù)（α）的單位是？（）A.dB/mB.cm?1C.mW/cm2D.W/m27.光學(xué)薄膜的周期結(jié)構(gòu)中，高折射率膜層的厚度通常為？（）A.100nmB.200nmC.500nmD.1000nm8.光學(xué)薄膜的色散特性主要影響哪種應(yīng)用？（）A.增透鏡B.濾光片C.光纖通信D.反射鏡9.光學(xué)薄膜的破壞強(qiáng)度測(cè)試中，以下哪種方法屬于靜態(tài)測(cè)試？（）A.跌落測(cè)試B.持續(xù)振動(dòng)測(cè)試C.沖擊測(cè)試D.拉伸測(cè)試10.光學(xué)薄膜的檢測(cè)中，以下哪種儀器最常用于測(cè)量膜層厚度？（）A.光學(xué)顯微鏡B.薄膜橢偏儀C.原子力顯微鏡D.X射線衍射儀三、多選題（每題2分，共20分）1.光學(xué)薄膜的制備方法中，以下哪些屬于物理氣相沉積？（）A.磁控濺射B.熱蒸發(fā)C.化學(xué)氣相沉積D.噴涂沉積2.光學(xué)薄膜的干涉條件中，以下哪些因素會(huì)影響干涉光譜？（）A.膜層厚度B.折射率C.入射角D.環(huán)境溫度3.光學(xué)薄膜的損耗來(lái)源中，以下哪些屬于固有損耗？（）A.材料吸收B.散射損耗C.金屬膜電阻損耗D.界面反射損耗4.光學(xué)薄膜的附著力測(cè)試中，以下哪些方法屬于動(dòng)態(tài)測(cè)試？（）A.肖氏硬度測(cè)試B.拉伸測(cè)試C.落球測(cè)試D.壓痕測(cè)試5.光學(xué)薄膜的周期結(jié)構(gòu)中，以下哪些參數(shù)需要精確控制？（）A.膜層厚度B.折射率C.周期數(shù)D.沉積速率6.光學(xué)薄膜的檢測(cè)儀器中，以下哪些屬于橢偏儀的應(yīng)用范圍？（）A.膜層厚度測(cè)量B.折射率測(cè)量C.膜層均勻性檢測(cè)D.膜層成分分析7.光學(xué)薄膜的破壞強(qiáng)度影響因素中，以下哪些因素相關(guān)？（）A.膜層厚度B.材料硬度C.界面結(jié)合力D.沉積工藝8.光學(xué)薄膜的色散特性中，以下哪些材料具有負(fù)色散？（）A.硅氧化物（SiO?）B.氮化硅（Si?N?）C.氟化鎂（MgF?）D.鈦氧化物（TiO?）9.光學(xué)薄膜的增透膜應(yīng)用中，以下哪些場(chǎng)景需要高透射率？（）A.攝影鏡頭B.太陽(yáng)能電池C.紅外熱像儀D.光通信器件10.光學(xué)薄膜的制備工藝中，以下哪些參數(shù)需要優(yōu)化？（）A.沉積速率B.氣氛壓力C.溫度控制D.預(yù)處理工藝四、案例分析（每題6分，共18分）1.案例背景：某光學(xué)器件公司需要制備一套用于紅外熱像儀的增透膜，要求在3-5μm波段實(shí)現(xiàn)高透射率。已知基底材料為硅（Si），折射率為3.4，公司實(shí)驗(yàn)室擁有磁控濺射設(shè)備，可選用TiO?（折射率2.4，損耗0.01）和SiO?（折射率1.46，損耗0.001）兩種材料。問(wèn)題：（1）請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)一個(gè)雙層增透膜方案，并說(shuō)明理由。（2）簡(jiǎn)述制備過(guò)程中需要注意的關(guān)鍵工藝參數(shù)。2.案例背景：某科研團(tuán)隊(duì)在制備周期性光學(xué)薄膜時(shí)，發(fā)現(xiàn)反射率光譜在預(yù)期波長(zhǎng)處出現(xiàn)漂移。已知膜層材料為TiO?（折射率2.4）和SiO?（折射率1.46），周期結(jié)構(gòu)為ABAB，沉積速率均為10nm/min，氣氛壓力為0.1Pa。問(wèn)題：（1）請(qǐng)分析光譜漂移的可能原因。（2）提出至少兩種解決方案。3.案例背景：某光學(xué)元件在戶外使用時(shí)出現(xiàn)膜層脫落現(xiàn)象。已知膜層為多層增透膜，基底材料為玻璃（折射率1.5），膜層材料為MgF?（折射率1.38，附著力較差）。問(wèn)題：（1）請(qǐng)分析膜層脫落的原因。（2）提出改進(jìn)措施。五、論述題（每題11分，共22分）1.論述題：請(qǐng)論述光學(xué)薄膜的損耗來(lái)源及其對(duì)器件性能的影響，并說(shuō)明如何通過(guò)工藝優(yōu)化降低損耗。2.論述題：請(qǐng)論述光學(xué)薄膜的附著力測(cè)試方法及其重要性，并分析影響附著力的主要因素。---標(biāo)準(zhǔn)答案及解析一、判斷題1.√2.√3.×（透射率與膜層厚度和折射率有關(guān)）4.√5.√6.√7.√8.√9.√10.√解析：-3.透射率與膜層厚度和折射率有關(guān)，特定波長(zhǎng)下存在最佳厚度。-6.阿貝數(shù)越大，色散越小，適用于色差校正。二、單選題1.B2.B3.D4.D5.A6.B7.C8.C9.D10.B解析：-1.TiO?折射率較高，適用于高反膜。-9.靜態(tài)測(cè)試如拉伸測(cè)試可評(píng)估長(zhǎng)期附著力。三、多選題1.AB2.ABCD3.ABC4.BC5.ABCD6.ABC7.ABCD8.B9.ABCD10.ABCD解析：-8.氮化硅（Si?N?）具有負(fù)色散特性。-10.所有參數(shù)均影響膜層質(zhì)量。四、案例分析1.參考答案：（1）方案：采用TiO?/SiO?雙層增透膜，設(shè)計(jì)波長(zhǎng)為4μm。理由：TiO?折射率較高，SiO?較低，可實(shí)現(xiàn)高透射率。（2）關(guān)鍵參數(shù)：沉積速率、氣氛壓力、溫度控制、基底預(yù)處理。2.參考答案：（1）原因：膜層厚度誤差、折射率波動(dòng)、沉積速率不均。（2）解決方案：優(yōu)化沉積速率、增加周期數(shù)、改進(jìn)氣氛控制。3.參考答案：（1）原因：MgF?附著力差、基底表面處理不當(dāng)。（2）改進(jìn)措施：選用高附著力材料、優(yōu)化沉積工藝、增加界面層。五、論述題1.參考答案：損耗來(lái)源：材料吸收、散射、金屬膜電阻、界面反射。影響：降低器件效率