基于全内反射的光束准直性检测新方法

准直光束是光学检验以及对光学仪器进行标定时最为常用的光束,光束自身的准直性是对光束性能评价的重要指标。本文提出了一种基于全内反射的检测方法,通过检测斜方棱镜发生两次全内反射后出射光斑的能量分布,判断待测光束的准直性,并利用缩束透镜提高检测灵敏度。分析讨论了影响该方法精度的因素,理论上估算出了检测精度。实验结果表明,该检...     

偏光棱镜中受抑全内反射现象的研究

由于偏光棱镜中的受抑全内反射现象的存在,导致偏光棱镜中部分o光透射,从而降低了偏光棱镜的消光比.为了尽可能的消除受抑全内反射现象带来的不良影响,本文以Glan型棱镜为例,运用薄膜光学理论,对偏光棱镜中的这种现象进行了系统的研究,理论分析和实验测试均表明:胶合层间隙越大,胶合剂的折射率越小,o光的透射比越小;在同一间隙下,波长越小,棱镜的结构角越大,o光的透射比越小,越有利于提高棱镜的消光比.     

基于太赫兹衰减全反射光谱的固体乳糖测试

利用衰减全反射式太赫兹时域光谱技术研究了固态α-乳糖的光谱特性,首先实验以传统透射式光谱技术为基准,获得了0.53 THz,1.36 THz 2个较强的吸收峰;其次,取剂量分别为1.8 mg+2.56 mg与1.8 mg的α-乳糖,利用衰减全反射式太赫兹时域光谱系统获得吸收谱线,在0.53 THz,1.36 THz均有较强吸收峰,增加样品剂量对0.53 THz,1.36 THz处吸收强度未产生影响;最后取相同剂量的2份α-乳糖,一份过筛至75 μm,另一份未过筛,利用衰减全反射式太赫兹时域光谱系统获得吸收谱线,在0.53 THz,1.36 THz均有较强吸收峰;减小样品颗粒度,在0.53 THz, 1.36 THz附近吸收强度增加。     

表面粗糙度对太赫兹反射测量的影响

材料表面粗糙度会影响太赫兹无损检测结果。当材料表面粗糙度在微波区可以忽略不计时,在波长更短的太赫兹频段则需要考虑在内。研究讨论了在太赫兹频率下粗糙表面散射对反射谱的影响。通过考虑单个样品的反射模型,利用基尔霍夫近似可以将粗糙表面的反射信号与光滑表面的反射信号进行关联。此外,采用太赫兹时域光谱(THz-TDS)系统对不同粗糙度的葡萄糖片进行了测量,并对其反射光谱进行了分析。反射光谱结果表明,由于表面粗糙度引起的漫散射减弱了接收端反射光谱的强度。为了减小粗糙度对光谱的影响,提出了一种能恢复光谱功率的补偿方法。在0.5 THz和1 THz时,具有360目粗糙度规格样品的功率谱分别增加了约3 dB和9 dB。因此,可以认为所提出的粗糙表面光谱补偿方法在未来太赫兹无损检测技术的发展中具有一个特定的参考价值。     

一种新型光刻系统的研究

介绍了一种新型的光刻系统－－全内反射全息光刻系统。着重讨论了设计该系统时的几个重要因素,给出了用该系统开展的实验研究结果。     

太赫兹脉冲的短距离大气传输特性

基于van-Vleck Weisskopf线型与辐射传输色散理论,结合JPL数据库,建立了太赫兹脉冲大气传输衰减与色散模型,形成了对宽频太赫兹辐射脉冲在大气中的吸收衰减的数值模拟能力;并对利用太赫兹时域光谱技术(THzTDS)所获得的透射光谱实测结果进行了对比分析,研究了不同水汽密度对太赫兹时域脉冲幅值、相位及频谱特性的影响.研究结果表明:短距离大气传输条件下,0.1~0.5 THz频段太赫兹脉冲的最大传输速率达20 Gb/s以上,相较于单模光纤,更具短距离通信优势.     

一种新型光刻系统的研究

介绍了一种新型的光刻系统－全内反射全息光刻系统。着重讨论了设计该系统时的几个重要因素,给出了用该系统开展的实验研究结果。     

硫酸镁水合物的太赫兹表征

太赫兹时域光谱技术作为一种新型光谱检测手段,可用于包括水合物在内的多种物质的表征。金属硫酸盐具有多种不同的水合物,在太赫兹波段表现出不同的吸收特性,利用太赫兹光谱技术可以对过渡金属硫酸盐的不同水合物进行有效表征。本文利用太赫兹时域光谱系统对硫酸镁及其水合物进行表征。通过对七水硫酸镁进行恒温干燥,得到不同的硫酸镁热解产物并对其太赫兹吸收光谱进行研究。实验结果表明不同水合物表现出差异明显的太赫兹吸收特性。这为硫酸镁水合物的多种应用提供了重要参考,也为过渡金属硫酸盐及其水合物的检测提供了简单、快捷、有效的表征手段。     

连续运转的受抑全内反射棱镜调Q机理及其应用

讨论了连续运转的受抑全内反射棱镜调Q技术的机理，指出了把它用作连续Nd:YAG激光器Q开关的优点以及必要的技术指标。     

双层石墨烯电控开关设计

提出并设计了一种基于双层石墨烯结构的电控太赫兹波开关。该开关结构由棱镜-石墨烯-二氧化硅-石墨烯-锑化铟组成。太赫兹波从棱镜左侧以特定角度入射,棱镜右侧固定有太赫兹波探测器,通过外加电场改变石墨烯介电常数,影响等离子体波矢匹配,进而控制太赫兹波反射率,实现太赫兹开关目的。实验运用COMSOL软件对双层石墨烯电控开关进行仿真模拟,将1 THz的太赫兹波以35.42从棱镜左上方入射,在无外加电场时,太赫兹波反射率为2.63%,此时为太赫兹波开关的关状态。施加外加电场时,石墨烯的介电常数发生变化,太赫兹波反射率改变并达到93.01%,棱镜结构接近全反射,此时为太赫兹波开关的开状态。研究结果表明该结构具有良好的太赫兹波强度控制性能,电控太赫兹波开关消光比为15.5 dB。     

Wide-aperture total absorption of a terahertz wave in a nanoperiodic graphene-based plasmon structure

The terahertz absorption spectrum in a periodic array of graphene nanoribbons located on the surface of a dielectric substrate with a high refractive index (terahertz prism) is studied theoretically. The total absorption of terahertz radiation is shown to occur in the regime of total internal reflection of the terahertz wave from the periodic array of graphene nanoribbons, at the frequencies of plasma oscillations in graphene, in a wide range of incidence angles of the external terahertz wave even at room temperature.     

扭曲类液晶盒衰减全反射谱和半漏反射谱的特点

研究了导波用于扭曲类液晶盒指向矢测定的敏感性问题。具体讨论了两种几何的反射谱即衰减全反射谱和半漏导波反射谱及扭曲角和预倾角的变化对反射谱的影响。     

用衰减全反射方法研究溶液中电解

本文叙述用衰减全反射(ATR)方法,研究Cu在CuSO4酸性溶液中的电解过程,获得电解电极的距离、电极间电压和电解液浓度对电解过程的影响,计算出在电极上电解形成的铜膜厚度和复介电常数.可以实现实时、现场测量.     

一种基于光学隧穿效应的新型拾音器方案探索

为了探索新型高灵敏度光电拾音器技术方案,基于光学隧穿效应研究,将声压变化转换为全反射棱镜中全反射面与摆片光学面之间的光学隧穿距离变化,从而改变光束在棱镜全反面处的反射（透射）损耗,通过直接测量反射（透射）光的功率变化,实现拾音器基本功能。利用半导体激光器和直角全反射棱镜搭建了一套简易的原理验证实验系统,并利用该系统对三角波信号驱动进行了实验。结果表明,反射光功率会随着三角波信号的改变而改变,光功率改变达到5.6%;由声音引起的玻璃振膜距离变化也可改变输出光功率,并被检测出来。初步验证了该方案的可行性。     

利用全反射原理精确测量棱镜折射率

依据全反射原理和自准直测角法,实现了对棱镜折射率的精确测量。通过使用高准直半导体激光器将激光入射到棱镜内部与空气分界面上,逐步旋转棱镜或改变棱镜的入射角,得到待测棱镜的反射光强随入射角变化曲线。在曲线左侧收尾处出现一个台阶,其反射光强随入射角增大迅速衰减。全反射临界点,对应的入射角为全反射角。用两次自准直测角法精确测量棱镜底角。通过该方法,分别对两块不同棱镜的折射率进行了测量,测量棱镜折射率精度为±1.24×10-4。     

基于倏逝波的生物芯片检测方法研究

报道了基于倏逝波原理的生物芯片检测平台。利用光波全反射时产生的倏逝波场，用倏逝波激发荧光物质，搭建了简单的检测平台，实现了对荧光标记的核酸（DNA）芯片进行检测。芯片被激发产生的荧光信号通过光学系统成像在CCD器件上并被转换成数字图像，通过对图像分析得出生物芯片上生物分子反应的定量结果。结果表明，该检测系统具有较高的灵敏度；与商品化生物芯片扫描仪的检测结果相比，具有良好的一致性。     

消光棱镜气室气体检测特性分析

在消光法气体浓度检测中,使用了两个相同的直角棱镜增大透射光束在气体中的光程,利用其对光束的全反射特性提高了气室的检测灵敏度;使用凸透镜对旁轴光束聚焦,解决了二次测量中输出光束平移问题;给出了旁轴光束条件下光束的传输特性方程及灵敏度的定性表达,并对灵敏度进行了仿真分析;使用单波长测量法对气体浓度进行了计算,并分析了系统误差。     

对入射角不敏感的90°转向相位延迟器件设计

为了提高90°转向相位延迟器件对入射角的不敏感度,采用合适的光学材料和器件全内反射角,设计了一种对入射角不敏感的90°转向相位延迟器件.该器件的两个全反射角变化相反,当入射光的入射角变化不大时,由两个内反射角引起的相位延迟的变化可以互相补偿.从而克服了延迟量对入射角的灵敏性,并实现了90°转向.结果表明,入射角在±3°之间变化时,相位延迟偏差仅为0.08°,延迟昔的稳定性很好.     

基于棱镜的红外目标模拟器光学系统研究

针对某型装备测试仿真用中波红外目标模拟器,研制配套透过率高、空间均匀性好、结构紧凑的高性能红外光学系统,以满足模拟器总体设计指标和具体使用需求。根据DMD核心器件红外光调制工作原理,采用了基于TIR(全内反射)棱镜的中继光学子系统,从DMD转动夹角的限制出发,利用光学全反射定理,采用最小的角度空间设计,用一对光学棱镜使照明系统入射的光线与DMD反射的光线分开,在折衍混合式红外成像光学子系统设计匹配下,该光路系统相比反射式光路镜组结构紧凑,相比透射式棱镜方式能量透过率高。在经过光路设计仿真验证的基础上,开展了光学机械设计和研制加工及测试,最终红外光学镜组成功应用到红外目标模拟器研制中,满足了模拟器总体指标体系要求和使用需求,取得了良好效果。