电介质膜增强的Goos-Hnchen位移的微波测量

如果在折射率较高的电介质基底上镀一层折射率较低的电介质薄膜(介质膜的另一侧为折射率更低的介质,如空气),并且恰当选择基底内光束的入射角,使得光束在基底-介质膜界面上折射到薄膜内、在薄膜-空气界面上全反射,那么反射光束的Goos-Ha¨nchen(GH)位移在一定条件下会得到共振增强。采用微波技术直接地测量了这种Goos-Ha¨nchen位移随电介质膜厚度的变化,测量结果与理论预言吻合得较好。     

电介质膜增强的Goos-H(a)nchen位移的微波测量

如果在折射率较高的电介质基底上镀一层折射率较低的电介质薄膜(介质膜的另一侧为折射率更低的介质,如空气),并且恰当选择基底内光束的入射角,使得光束在基底-介质膜界面上折射到薄膜内、在薄膜-空气界面上全反射,那么反射光束的Goos-H(a)nchen(GH)位移在一定条件下会得到共振增强.采用微波技术直接地测量了这种Goos-H(a)nchen位移随电介质膜厚度的变化,测量结果与理论预言吻合得较好.     

薄膜增强的Goos-H(a)nchen位移

在单界面的全反射和双棱镜结构的受抑全内反射中,Goos-Hanchen(GH)位移量只能达到波长的量级,在实验中很难对其进行探测.在镀有薄膜的玻璃棱镜界面上,当入射角小于但接近于棱镜与薄膜(其折射率小于棱镜的折射率)界面的临界角时,全反射光束的GH位移共振增强现象.分析表明,在入射角给定的情况下,共振峰的峰值随着薄膜厚度的增加而增加,峰值位移量可以达到光波长的100～1000倍,且位移量可通过改变入射角和薄膜厚度来调节.最后给出了为使反射光束的轮廓不变,薄膜的厚度应满足的条件.     

基于古斯汉欣效应的皮米级位移传感器的实验研究

本文利用光束在对称双面金属包覆波导表面反射时古斯一汉欣（Goos—Hanchen）位移具有极大的增强效应,提出一种灵敏度的极高的新型位移传感器。与传统的光强传感器相比,这种传感器消除了光源的能量波动对灵敏度的影响,从而能够观测更加微小的位移变化。在实验上实现了8pm微小位移传感。研究表明,该器件测量实时性强、精确度较高...     

基于液晶光阀和光束分析仪的Goos-Hänchen位移的简单测量

提出一种基于液晶光阀（LCLV）和光束分析仪（LBP）直接测量Goos-Hänchen（GH）位移的新方法。在文中我们首先研究了LCLV对光偏振态调制的特性,结果发现,当控制电压发生变化时,光的偏振态也随之变化。然后利用LCLV对光偏振态的调制和LBP记录光斑的重心位置的变化,直接测量出TE和TM两种偏振态入射时棱镜单界面反射光束的GH位移差。这个探测方法简单,不需要复杂的外部处理电路,且实验结果与理论结果很吻合,这个方法也可以进一步直接测量二维位移。     

多层介质高反膜界面电场强度调控与光散射特性

为了降低高精密使用场合下多层介质高反射薄膜的表面散射,首先从多层介质薄膜双向反射分布函数（BRDF）出发,理论分析了双向反射分布函数与薄膜界面电场强度的关系。在入射光为正入射且中心波长632.8nm处的反射率大于99%的要求下,采用SiO₂、Ta₂O₅两种材料设计了膜系G/（HL）8/A和膜系G/（HL）8 H/A,并分析了两种膜系界面的电场强度分布。然后以膜系G/（HL）8 H/A界面的电场分布为基础对场强进一步优化,得到了膜系G/（HL）60.4L1.6H1.5L0.5H/A。理论计算了正入射条件下三种膜系的双向反射分布函数,发现当散射角为-45°～45°时,膜系G/（HL）6 H0.4L1.6H1.5L0.5H/A表面的BRDF小于膜系G/（HL）8/A和膜系G/（HL）8 H/A。同时计算了三种膜系表面的总散射损耗（S）,与膜系G/（HL）8/A和膜系G/（HL）8 H/A相比,优化膜系G/（HL）6 H0.4L1.6H1.5L0.5H/A的S降低了91.44%、37.98%。实验验证了利用膜层界面电场强度调控薄...     

光学薄膜减散射特性研究

为了降低光学薄膜的表面散射损耗,依据微粗糙面的一阶微扰理论,在不考虑多重散射效应的情况下,利用电磁场边界条件给出的光学薄膜任一界面粗糙度引起的散射场在入射介质中的表达式,重点讨论了单层光学薄膜实现零散射的条件以及实现减散射的条件,理论研究结果表明:当膜层的光学厚度为/4的偶数倍时,单层薄膜要实现减散射就必须使单层膜的折射率大于基底的折射率,且空气-薄膜界面的微粗糙度必须小于薄膜-基底界面之间的微粗糙度。当膜层的光学厚度为/4的奇数倍时,单层薄膜的折射率小于基底的折射率,且膜层两个界面的粗糙度必须满足特定条件,才能实现减散射的效果。     

YbF3和ZnS薄膜的折射率和厚度的分光光度法测定

本文给出了一种简单而准确地确定光学薄膜折射率和厚度的方法。利用分光光度计分别测量光学薄膜样品以及基底透射率曲线，采用柯西（Cauchy）色散模型以及非线性单纯形优化法对透射率测量曲线进行拟合，从而确定薄膜的光学常数和厚度。采用电子束热蒸发和电阻热蒸发方法，分别在CaF2基底上镀制ZnS薄膜和在Al2O3基底上镀制YbF3薄膜，通过测量其在400nm-2600nm波段内的透射率曲线，计算出ZnS和YbF3薄膜材料的折射率色散曲线以及膜层厚度。     

玻璃基底和表面粗糙度在氮化硅薄膜椭偏测量中的影响

在光谱椭偏测量中,玻璃基底的背反射会给测量结果造成较大影响。针对平板显示器件玻璃基底表面氮化硅镀膜进行了椭偏测量和模型计算。采用相干背反射模型“空气基底空气”计算并拟合得到与厂商数据符合较好的玻璃基底折射率。对氮化硅薄膜采用Tauc Lorentz色散模型进行了分析拟合,讨论了薄膜与基底界面层、表面粗糙度对光学常数及模型拟合的影响,表明在薄膜与基底间晶格失配的情况下,界面层的引入对改善拟合度是必要的。给出了薄膜体系的光学常数、薄膜结构的分析结果。     

傅里叶合成法设计渐变折射率薄膜

傅里叶合成方法是一种可以根据期望的光谱特性曲线设计渐变折射率薄膜的方法.叙述了该方法的原理和Q函数的选择.介绍了修正方法使设计膜层折射率在可获得薄膜材料折射率范围内和把膜层匹配到入射介质和基底两端界面的技术.并用该方法设计ZnSe基底3～12μm红外增透渐变折射率薄膜,在设计波段平均透射率达到95%.最后对该方法作了相关评论.     

光束在单层金属界面上反射时的纵向位移

光束在弱吸收介质板上反射时,会产生纵向位移。采用稳态相位法从理论上研究了线偏振光在单层金属界面上反射时的纵向位移。结果表明。在吸收频率区,TE偏振反射光束的纵向位移很小,随入射角增大单调增加,掠射时趋于饱和,而TM偏振反射光束的纵向位移为负位移,在入射角为80°附近达到峰值约λ;在反射频率区,TE反射光束的纵向位移随入射角的变化规律与在吸收频率区相同,饱和值更小,TM反射光束的纵向位移为负位移,掠射时约几个波长。     

基于液晶光阀和光束分析仪的Goos-H(a)nchen位移的简单测量

Goos-H(a)nchen(GH)位移只有波长数量级,在实验测量上比较困难.提出了一种基于液晶光阀(LCLV)和光束分析仪(LBP)直接测量GH位移的新方法.研究了LCLV对光偏振态调制的特性,结果发现,当外接电压发生变化时,光的偏振态也随之变化.利用LCLV对光偏振态的调制和LBP记录光斑的重心位置的变化,直接测量出TE和TM两种偏振态入射时棱镜单界面反射光束的GH位移差.这个探测方法简单,不需要复杂的外部处理电路,且实验结果与理论结果很吻合,此方法也可以进一步直接测量二维位移.     

PET复合衬底上梯度介质薄膜厚度的椭偏表征

为了监控3维玻璃上聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)复合衬底介质膜膜厚, 采用将PET复合衬底等效为单层基底材料的建模分析方法, 通过椭偏测量技术实现了复杂衬底上TiO₂梯度折射率材料薄膜厚度的检测。结果表明, 采用该方法测量的PET复合衬底上TiO₂梯度折射率薄膜厚度为212.48nm, 扫描电子显微镜的测量结果为211nm, 结果非常准确。以TiO₂为例验证了等效衬底方法, 该方法也同样适用于其它介质膜。等效衬底法可实现PET复合衬底上的TiO₂薄膜厚度的高精度测量表征, 对镀膜工艺过程监控具有重要意义。     

高效红外反射偏振器的研究

文中给出了在低折射率透明基底上涂镀高折射率透明薄膜构成高效、Ｐ分量抑制的红外反射偏振器的实例。对于未被抑制的Ｓ偏振分量的反射率可达ＲＳ≥９５％,因此可以与金属基底的薄膜反射偏振器相比,并且避免了对升温的强迫制冷要求。同时研究了薄膜厚度、入射角及波长的微小变化（或误差）对于该偏振器消光率的影响。     

高效红外反射偏振器的研究

给出了一个在低折射率透明基底上应用高折射率透明薄膜的高效、Ｐ分量抑制的Ｓ红外反射偏器的实例，对于未被抑制的Ｓ偏振分量的反射率可达Ｒｓ≥９５％，因此可以与金属基底的薄膜反射偏振器相比，并且避免了其升温而要求强迫冷却的麻烦。同时，也研究了薄膜厚度入射角及波长的微小变化（或误差）对于该种偏振器消光率的影响。     

p-偏振双面反射法测定偶氮染料掺杂PMMA薄膜光学参数

基于p-偏振光双面反射法,提出了一种新的测量单面涂膜不对称膜系光学参数的方法,理论上分析了反射光强比γ随膜层折射率、消光系数及膜厚变化的规律,实验上测量了两种不同入射方式下偶氮染料掺杂聚甲基丙烯酸甲脂（PMMA）薄膜反射光强比γ的角度调制曲线,通过数值模拟与结果修正,准确地获得了该薄膜的光学参数。实验结果与理论模拟符合得很好。     

HfO2/SiO2高反射薄膜的应力控制技术研究

物理气象沉积的薄膜通常都有应力.为了防止高反膜应力破坏基底的面型,采用数字波面干涉仪对电子束蒸发方法制备的薄膜的应力进行了测量,并讨论了影响光学介质薄膜应力的多种因素.使用了一种交替沉积HfO2和SiO2薄膜的技术路线,HfO2薄膜作为高折射率材料体现出张应力,SiO2薄膜作为低折射率材料体现出压应力.结果表明,在稳定了很多实验条件的情况下,通过调整镀膜时的充氧量和镀膜材料的蒸发速率实现了应力的平衡;高反射薄膜有比较高的损伤阈值.     

电子束蒸镀H4膜工艺及其在808nm激光器腔面膜上的应用

采用离子辅助电子束蒸镀H4(H4是两种激光损伤阈值较高的材料氧化钛和氧化镧化合而成,分子式LaTiO3)薄膜。研究了氧气压力和基底温度对薄膜的光学性能的影响。实验发现,随着基底温度升高,H4膜的折射率n明显增加,基底温度为100℃时,n808 nm=2.14;随着氧气压力的降低,H4膜的消光系数k变化很小,氧气压力为2.67×10-2Pa时,在400 nm以上波段几乎没有吸收,k400 nm=2×10-4。将优化的工艺参数用于808 nm激光器腔面高反射膜的镀制,并与采用氧化钛作为高反射膜镀制的激光器进行了比较,获得的激光输出特性略好于氧化钛的器件。因此,采用H4制备半导体激光器高反射膜是一种完全可行的新方法。     

含各向异性特异材料三明治结构的Goos-H主inchen位移研究

采用稳态相位法研究了正折射率材料/各向异性特异材料/金属三明治结构反射波的Goos-H(a)nchen (GH)位移.分别给出了在第一界面处发生全反射和部分反射情况下GH位移的解析表达式,并分析了含有4种不同类型特异材料三明治结构反射波产生GH位移的条件及GH位移的正负情况.通过数值计算系统研究了各向异性特异材料的光轴...     

纳米厚度氮化硼薄膜的场发射特性

利用射频磁控溅射方法，在n型(100)Si基底上沉积了不同厚度(54一135nm)的纳米氮化硼(BN)薄膜。红外光谱分析表明，BN薄膜结构为六角BN(h—BN)相(1380cm^-1和780cm^—1)。在超高真空系统中测量了不同膜厚BN薄膜的场发射特性，发现BN薄膜的场发射特性与膜厚关系很大，阈值电场随着厚度的增加而增大。由于BN薄膜和Si基底界面间存在功函数差，使得Si基底中电子转移到BN薄膜的导带，在外电场作用下隧穿BN表面势垒，发射到真空。