第33卷，第4期 2013年4月
光谱学与光谱分析 Spectroscopy and Spectral Analysis
利用透射光谱反演硒化锌的光学常数
李袜栋1，2，艾青，夏新林1·
1.哈尔滨工业大学能源科学与工程学院，黑龙江哈尔滨150001
Vol.33,No.4.Pp930-934
April，2013
2.东北石油大学黑龙江省高校防灾减灾及防护工程重点实验室，黑龙江大庆163318
摘要建立了单块样品和两块叠加样品的透射比计算模型，并提出了一种基于两块相局厚度样品叠加后的透射光谱反演其光学常数的新方法。通过BrukeV7O傅里叶光语仪测试了不同厚度单块化锌样品以及两块硒化锌样品受加的1.33～21um范围的透射光谱，结合实验透射光谱利用光学常数反演方法，计算得
到了硒化锌样品的光学常数。部分反演结果与文献中数据进行比较，验证了反演方法的可靠性。关键词硒化锌；光学常数；透射光谱；反演模型；折射率
中图分类号：TK314；O241.7文献标识码：A
引言
硒化锌(ZnSe)是一种重要的半透明围体光学材料。由于 ZnSe材料独特的光学性能，其在光电装置、光学窗口、太阳能利用、液体光学测量等多个领域具有重要的应用背景[-3]。 ZnSe材料的光学常数是高性能ZnSe窗口光学传递定量分析，镀ZnSe薄膜太阳能吸热腔传热机理研究，利用ZnSe材料制作的液体池窗口测量液体光学物性参数的基础。
目前ZnSe等半透明固体材料的光学常数（衰减系数k、折射率n)无法通过实验直接测量，而是通过反演其相关光谱特性得到。测量率透明固态材料光学常数的方法主要包括基于反射和透射光谱的双光谱反演法(47)，结合色散关系式的反射光谱反演法[8-9]和透射光谱反演法[8-12]，椭偏法[13,14]，双厚度透射法[15]。双光谱反演法采取近垂直人射方式获收反射光谱，却利用垂直人射方式得到透射光谱，无法保证反演光谱数据获取条件的一致性。反射光谱反演法和透射光谱反演法均需引人Kramers-Kronig(K-K)关系式实现光学常数的求解，而K-K关系式是人为假设条件且其求解过程复杂。椭偏法应用较为广泛，但尚存在一些问题，例如基线问题，测量弱吸收半透明固态材料时受限。双厚度透射法原理简单，无需引人K-K关系式，但目前的研究均限于多种不同厚度透射光谱的反演(15)
本文分析了单块和两块叠加样品的透射特性，给出了其透射比的求解模型，并提出了一种基于两块相同厚度叠加样收稿日期：2012-08-29，修订日期：2012-10-28
基金项目：国家自然科学基金项目（51176038，51106036)资助
DOI: 10. 3964/j. issn. 10000593(2013)04-0930-05
品和单块样品的两组透射光谱反演其光学常数的新方法。实验测试了ZnSe样品的透射光谱，采用传统双厚度透射法和新方法共同反演ZnSe样品透射光谱得到了其光学常数。
理论分析
1 1.1#
样品的透射比和反射比
单块样品厚度为L，其在波长入的衰减系数为、折射率为n，界面反射率为p。样品表面的透射光线遵循Fresnel 反射定律和Snell折射定律，样品厚度足够大且不考患样品的干涉效应。当透射光线满足非偏振和漫射，面且样品材料符合各向同性，则单块样品的法向反射比R，和法向透射比 T,为(15)
(1)
T
1-pe学
其中，界面反射率p满足[15]
(-1)+
p
(n+1) +42
(2)(3)
若将厚度分别为L和L的两块样品叠加（中间留有一定的空隙)，则两块叠加样品法向总反射比Ri+2和总透射比 Ti+a为(015)
R2=R+Z
T
作者简介：李栋，1979年生，哈尔滨工业大学能源科学与工程学院航空航天热物理所博士生
·通讯联系人
万方数据
e-mail; xiaxl@hit, edu. cn
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