大视场角1/4对称膜系偏光分束镜的研究

为了增大薄膜偏光分束镜(PBS)的视场角,从对称膜系等效折射率公式和截止带理论出发,设计了对称膜系结构的大视场角PBS。利用电子枪蒸镀法制备了低高低折射率(LHL)膜系结构的PBS,利用UV3101-PC分光光度计测量了PBS在不同入射角下的透射分光光谱,通过消光比测试系统测量了PBS反射光和透射光的消光比。结果表明,偏光分光光谱随入射角变化不明显,在视场角范围内具有较好的消光比(10-3量级),实验结果与理论设计一致。由此可见,利用周期性对称膜系设计大视场角薄膜PBS是完全可行的,为研制大视场角薄膜PBS提供了新的设计方法。     

自聚焦透镜滤光膜的研制

针对光纤通信系统中自聚焦透镜滤光膜的工作要求,设计了用于激光波段808nm的窄带滤光片,要求808nm处的透射率不小于90%,半峰值宽度为10nm。选取了激光损伤阈值较高的Ta2O5和SiO2作为高低折射率材料,借助膜系设计软件设计膜系。采用电子束真空镀膜的方法,同时加以离子辅助沉积,调整镀膜工艺参数,改进膜厚控制方法,提高了膜厚的控制精度,减少了中心波长的漂移量和膜层的吸收。该薄膜能够承受雨淋、盐雾、高低温等环境测试,满足使用要求。     

平板偏振膜的角度特性研究

当入射光倾斜入射到平板偏振膜上时,在两种偏振光的反射带边缘处出现P偏振光高透而S偏振光高反的情况.利用F-P结构的膜系设计了偏振膜.随着入射角的增大,S光的带宽、消光比及参考波长线性增大,而膜层中电场强度的最大值和界面处的电场强度均减小,只有P偏振光的变化特性跟布儒斯特角有关.分析膜层的界面特性和膜层中的缺陷分布情况,可得偏振膜P偏振光的阈值随入射角的增大而增大.结果表明,在P光透过率可使用的范围内,入射角越大,消光比越大,场强在膜层中的分布越低,但P偏振光的透过率有所降低.     

1571nm超窄带干涉滤光片的研制

针对现代光通信中的核心元件之一-密集型波分复用系统中极窄带光学薄膜干涉滤光片的指标要求,在WMS02基片上研制中心波长为1571nm,-0.5dB(透过率为89.12%)带宽大于0.25nm,-25dB(透过率为0.32%)带宽小于1nm的超窄带干涉滤光片.根据薄膜设计理论采用四分之一波长的规整膜系进行膜系设计.应用离子辅助真空镀膜技术,选用Nb2O5/Ta2O5和SiO2氧化物硬质薄膜材料进行实验,重点解决了膜厚均匀性的问题,制备出符合使用要求的滤光片.     

指纹仪系统宽截止短波通滤光片的研制

为满足指纹仪系统中光学元件的使用要求,常采用干涉截止滤光片使一部分光透过而另一部分光截止,由于截止带要求较宽,为了展宽截止带,采用在一个多层膜的基础上加镀一个不同中心波长多层膜的方法设计膜系,通过对膜系的优化压缩了通带的波纹,用电子束蒸发法进行膜层制备,采用石英晶体振荡法控制膜厚,通过对工艺参数的调整有效的减少了TiO2材料的吸收,最终制备出的膜层在380～550nm平均透过率T>90%,570～900nm平均反射率R>99%,满足指纹仪系统的使用要求。     

直流磁过滤电弧源沉积氧化钛薄膜的光学特性

为了探索电弧源离子镀技术制备的氧化钛薄膜的透射率、消光系数和折射率,利用直流磁过滤电弧源在K9玻璃基底上制备了氧化钛薄膜,通过分光光度计和椭偏仪对薄膜的透射率、折射率和消光系数等光学特性和沉积速率进行分析研究.研究结果表明：波长在400～700nm之间,氧化钛薄膜的折射率为2.3389～2.1189;消光系数在10-3数量级上,消光系数小,薄膜吸收小,薄膜峰值透射率接近K9基底的透射率;沉积时间30min,薄膜的厚度是678.2nm,电弧源离子镀技术沉积氧化钛薄膜的平均速率为22.6nm/min.     

抗激光损伤薄膜的研究

针对工作波长为532nm和1064nm的Nd:YAG倍频激光器,以防护人眼为目的,设计并优化倍频膜系,选用Ta2O5和S iO2作为镀膜材料,采用等离子体辅助蒸发系统制备波长532nm和1064nm处同时高反射的抗激光损伤薄膜。从设计和制备两方面研究提高抗激光损伤阈值的方法,并给出最终设计曲线及实测曲线。     

用于窄带滤光片的离子辅助沉积硅膜层的性能

为了简化窄带光学滤波器的结构,需要寻求更高折射率的膜层材料.采用宽束冷阴极离子源的离子束辅助沉积工艺实验,分析了工艺参数与硅膜层折射率之间的关系,获得了对波长1550 nm折射率在3.45~3.46之间、消光系数小于10-6的硅膜层.使用实验得到的硅膜层和二氧化硅组合,设计了有71层膜层、信道间隔为200GHz的光学滤波器,峰值插入损耗0.18 dB,0.5 dB处的波长带宽为0.86 nm,0.25 dB处的波长带宽为1.91 nm,通带波纹系数ξ=0.12 dB,满足国际通信联盟(ITU)对密集波分复用系统(DWDM)用窄带滤波器的要求.     

提高非匹配超透镜的光学成像分辨率研究

非匹配超级透镜具有类似于超透镜(Superlens)突破衍射极限的超分辨光学成像特性,为进一步提高不匹配超级透镜的分辨率,将金属膜细分为多层膜以减少金属的吸收效应,在入射波长为442 nm的p偏振光源下,保持透镜总厚度不变,将设计好的非匹配超透镜SiO2(15 nm)/Ag(25 nm)/SiO2(15 nm)划分为5组等比缩小多层膜.相应于非匹配超透镜,等比缩小后的多层膜透镜组的光学分辨率从λ/5提高到λ/7.     

溶胶凝胶法制备透明氧化铝薄膜及光学性能

以异丙醇铝为先驱体,采用溶胶凝胶方法制备了透明氧化铝薄膜;并采用DTA-TG,XRD, UV-vis分光光度计和PL光谱等测试手段对氧化铝薄膜进行表征.研究结果表明, 氧化铝薄膜(膜厚为100 nm) 在紫外到近红外范围内具有高的透射性,750 ℃热处理后氧化铝薄膜的光透射性最好;氧化铝薄膜在360-600 nm波长范围具有一个宽的蓝色发光带,且氧化铝膜的光致发光强度和峰位与热处理温度和激发光波长有关, 在345 nm 波长激发下,500 ℃热处理后氧化铝薄膜的发光强度最强;氧化铝薄膜的蓝色发光由氧空位缺陷(F+色心)引起.     

微结构光纤偏振拍长的宽带稳定性及传输特性

针对一种包层空气孔呈外圆内方阵列分布的微结构光纤,仅在包层结构中引入一种非对称结构来调节偏振拍长的宽带稳定性.应用虚位移全矢量有限差分光束传播法分析了内层矩形空气孔阵列的长宽变化对双折射和偏振拍长色散特性的影响.研究结果表明：仅利用一种非对称结构也可以有效地抑制微结构光纤双折射的非线性变化,不仅使偏振拍长在较宽的波长范围内具有较好的稳定性,而且优化后的包层结构中仅有一种尺寸的圆形空气孔,空气孔分布阵列为规则的矩形和圆形阵列,降低了工艺制作的难度.     

紫外反射镜的研制

随着紫外大功率准分子激光器的发展,金属反射镜已不能满足要求,所以必须研制低损耗的全介质反射镜。本文描述了波长350nm(XeF)、308nm(XeCl)、248nm(KrF)和193nm(ArF)四种准分子激光反射镜的制备技术,其反射率分别达到99.7％、99.5％ 、98％和96％。在波长308nm,反射镜的激光破坏阈值达8J/cm~2以上。     

Lu3Al5O12：Ce3+超细粉体的制备及其性能研究

在LuAG：Ce3+闪烁陶瓷的制备中,粉体的性能对陶瓷的透明度有重要影响,提出了采用满足透明陶瓷闪烁体需求的Lu3Al5O12：Ce3+（LuAG：Ce3+）超细粉体制备方法。以CeO2,Lu2O3为原料,NH4HCO3为沉淀剂,聚乙二醇（PEG200）为分散剂,采用共沉淀法在一定温度下灼烧制备Lu3Al5O12：Ce3+（LuAG：Ce3+）超细粉体。通过X射线衍射分析（XRD）、荧光分光光度计（PL）和扫描电子显微镜（SEM）等表征样品的结构与性能。研究分散剂、不同Ce3+掺杂浓度、烧结温度对晶相形成和发光性能的影响。共沉淀法制备粉体的工艺简单,所需烧结温度较低,得到粉体粒径小。结果表明,加入分散剂后的前驱体在1300℃下煅烧2h获得的粉体颗粒均匀,相纯度高,分散性好,制备的LuAG：Ce3+粉体在460nm的蓝光激发下发出505nm的绿光。     

LED用荧光粉CaxMg9-x（SiO4）4Cl2∶Eu^2＋发光性质的研究

采用高温固相法合成氯硅酸镁钙荧光粉CaxMg9-x（SiO4）4Cl2∶0.08 Eu2＋.首先借助X射线衍射对发光粉体晶格结构进行分析.分析结果表明：该荧光粉体具有面心立方晶系结构,钙镁配比的改变对晶体的结构没有产生较大影响.其次研究其荧光光谱和发光特性,研究结果表明：CaxMg9-x（SiO4）4Cl2∶0.08Eu2＋荧光粉的激发光谱均为宽带激发,激发带位置范围为260-460nm,发射光谱发射峰的位置位于505 nm,归属于Eu2＋产生的d-f跃迁发射.同时讨论不同钙镁离子配比对荧光粉发光性能的影响,当Ca/Mg离子配比为6~7.5时,荧光粉的发光强度有较大幅度的提高.     

Effects of Different Titanium Sub-oxide on the Properties of Titanium Dioxide Thin Films Prepared by E-beam Evaporation Deposition with Ion Auxiliary

TiO2 thin films were prepared with Ti2O3, Ti3O5 and TiO2 as raw materials, by electron-beam evaporation deposition, using O^2- ion beam （ O2 purity up to 99.99% ） as auxiliary means. The crystal structures of the samples were inspected by the X-ray diffraction （XRD） method, and the evaporation character of warious raw materials was analyzed. Transmittance spectra were measured through a U-3310 spectrophotometer （ wavelength ranging from 200 nm to 900 nm）. The refractive index n and the thickness of films were determined from transmission spectra. The experimental results show that the thin films taking Ti2O3 as their raw material have a strong absorption, when taking Ti3O5 and TiO2 as raw materials, the thin films would have good optical properties. The experiments also show that, the crystal structure of all thin films is amorphous before post-annealing and the Ti3O5 is a congruent evaporation phase in the Ti-O system.     

光学相干断层扫描成像系统中消偏振分光膜的研制

消偏振分束镜能够将光学相干断层扫描干涉成像系统中的信号光进行分束,是光学相干断层扫描成像系统中重要的组成器件。为了减小45度角入射时P光和S光造成的偏振分离,针对成像系统中分光棱镜的参数要求,选择Ti3O5、Al2O3和Mg F2薄膜材料,借助Macleod膜系设计软件,结合Compact Design功能,运用Optimac和Needle Synthesis两种优化方法进行优化设计,选择电子束加热蒸发和离子源辅助沉积的方式镀制薄膜。根据实际镀膜结果,运用Independent Sensitivity功能对膜层敏感度进行分析,并采用Reverse Engineering模块进行逆向模拟分析,判断镀膜误差主要来源于不同监控波长的光控tooling值有细微的差距以及膜层的Final Swing值过大。通过改变不同监控波长的光控tooling值以及对敏感度较高的膜层进行重点监控,制备的消偏振分光膜经过测试,1310±50nm处P光平均透射比为51.47%,S光平均透射比为49.11%,偏振度为4.59%,满足成像系统的使用要求,并通过了环境测试。     

硫酸钡浊度法测定硫代壳聚糖树脂的含硫量

研究硫酸钡浊度法测定硫代壳聚糖树脂含硫量的方法。用w（H2O2）=30%溶液和2.5 mol/L NaOH溶液预处理样品,再用王水消解,样品中硫几乎完全转化为硫酸根。以5%乳化剂OP为稳定剂,0.48 mol/L BaCl2溶液为沉淀剂,在420 nm波长处用浊度法测定含硫量。SO42-浓度在8～190μg/mL范围内与吸光度呈线性关系,检测限为0.6μg/mL,用于硫代壳聚糖树脂含硫量的测定,结果满意。     

基于光学Tamm态的广角度完美吸收

基于光学Tamm态设计了一个金属-DBR结构,利用传输矩阵理论,通过光子带隙中的反射谱dip位置来确定光学Tamm态（OTS）的本征波长,并进而研究了OTS的有关特征。在金属-DBR结构的界面处,存在着TE、TM模式的两种光学Tamm态,且可以用一般电磁波入射来激发。金属层厚度对OTS的本征波长及其相应的吸收率影响较大。随着金属层厚度的增加,OTS的本征波长将出现蓝移现象,即波长变短,最后逐渐趋近于一个稳定值,而结构对OTS的吸收率则出现一个峰值效应。当金属Ag层的厚度为39nm时,结构对OTS的吸收率接近于1,即完美吸收。进一步的研究表明,这一结构参数的金属-DBR结构,可以实现广角度的完美吸收。