光纤尾纤波分复用滤光膜的研制

根据光纤通信无源器件对光学薄膜的特殊需求, 要求在光纤尾纤上镀制较复杂的波分复用滤光膜, 针对光纤镀膜所存在的难点问题, 利用TFCalc 膜系设计软件采用解析法设计出一个初始的规整膜系, 再结合梯度优化法在该规整膜系上有选择性的局部优化, 并考虑镀膜设备所允许的膜层灵敏度, 评估其鲁棒性和可镀制性, 从而设计出满足光谱特性要求的滤光膜膜系.然后通过对德国莱宝APS1104 型镀膜机进行内部结构改造并选择合适的冷镀工艺, 最终采用离子源辅助沉积对所设计的膜系进行了实际镀制, 获得了性能优良的光纤尾纤波分复用滤光膜.     

光纤到户单纤三向截止滤光片的研制

单纤三向技术是无源光接入网实现音频、视频、数据集成传输的关键技术.用光学薄膜实现无源光网络的波分复用要求部分滤光片的入射角为45°,大角度入射会造成s偏振光和p偏振光分离,为了减少信道间的干扰,要求滤光片在45°入射的情况下,同时具有低插入损耗和高通带隔离度,按照常规膜系设计方法及镀制工艺,很难镀制成功.采用解析法和自动优化法综合设计了45°入射单纤三向干涉截止滤光片,分析了膜厚改变2％对设计膜系透过率曲线及参数的影响,采用德国莱宝APS1104型镀膜机,针对所设计的非规整膜系选择合适的镀制工艺进行实际镀制,获得了性能优良的大角度入射单纤三向截止滤光片.     

在反应磁控溅射过渡区制备高反射膜的工艺控制

用反应磁控溅射法制备了Ta2O5和SiO2的单层膜和多层高反射薄膜,研究了在过渡区制备高质量光学薄膜的影响因素和机制,探讨了制备高质量光学薄膜的工艺,并引入了一种结合拟合方法的被动控制技术来实现在磁控溅射过渡区制备高质量的光学多层膜.结果表明,在反应磁控溅射过渡区制备的光学薄膜不仅具有比氧化区更高的沉积速率,而且具有更高的折射率和更低的光损耗.在过渡区镀制光学多层膜时速率的变化与溅射电压的漂移有关,并且可以通过监测溅射电压随时间的变化结合拟合算法加以修正.在表面均方根粗糙度为0.56 nm的石英基片上,采用过渡区镀膜和膜厚修正制备了40层的Ta2O5/SiO2高反膜,通过光腔衰荡光谱方法测得的反射率达到99.96%.     

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。     

反应磁控溅射制备SiOx渐变折射率红外梳状滤光片

梳状滤光片是一种特殊的非均匀光学薄膜器件,其膜层折射率渐变分布结构使它与常规均匀光学薄膜相比具有更好的光学和机械性能.利用反应磁控溅射工艺,改变沉积SiOx(0≤x≤2)膜氧化程度,获得折射率从2.74逐渐变化到1.58(λ=1550 nm)的SiOx渐变折射率薄膜材料.通过调制膜层折射率振幅和引入膜层-外部介质折射率匹配层,成功地设计并制备了具有较好光学性能的SiOx渐变折射率红外梳状滤光片光学薄膜器件.使用单一的硅溅射靶材,通过改变氧化程度获得可变折射率材料的方法,为特殊光学薄膜器件的制备提供了一种经济实用的工艺路线.     

科技简讯

Axsys技术公司的Speeding System子公司研制成功了对精密金属光学元件镀制保护性高反射膜的专有工艺.该项电解镀制工艺能在8μm～12μm波长范围内将光学元件的反射率至少提高至98.5%,同时具有极好的抗腐蚀性和耐磨性能.值得一提的是该工艺甚至可应用于那些对金淀积的分布纯度和亮度要求极为苛刻的场合,例如对任何形状和尺寸的光电极镍光学元件镀制金膜等.该项镀金工艺增强了光学元件表面的耐用性,延长了元件的使用寿命.镀金的光学元件可广泛用于军事、空间科学和国防领域中,如:喷气式飞机、坦克和飞行器用的高精度目标定位、捕获以及导航系统等.(No.25)     

HL2HLHLHL2HLH干涉滤光片的镀制

<正> 本文介绍了HL2HLHLHL2HLH胰系干涉滤光片的镀制工艺。讨论了影响较大的几个因素,对镀制过程中出现的一些现象进行了初步分析,总结出最佳工艺条件。一、前言随着光学技术在半导体工艺设备中的应用日益广泛,滤光片亦成为半导体设备必不可少的光学元件。目前在光学薄膜技术中,滤光片的膜系设计和镀制是比较困难的。其中最常见的一种是按法布里——珀罗干涉仪原理工作的     

紫外固化系统热辐射滤光膜的研制

为了降低紫外固化系统光源的热辐射,根据光学薄膜理论,以HfO_2、AlF_3和Cr作为镀膜材料,采用反射与吸收相结合的结构,设计了紫外高反射、可见/近红外高吸收的滤光膜。通过在基底和膜系之间增镀Al膜作为过渡层,提高了薄膜的牢固性。通过优化工艺参数,研制了220~400nm波段平均反射率为90.6%、420~2000nm波段平均吸收率为92.4%的滤光膜。     

多层膜镀制过程中监控片的最优化更换策略

研究了分离法监控多层膜淀积时监控片的更换策略问题。分析了不同的监控片更换策略对所淀积薄膜光学特性的影响,得出了监控片的更换策略也是决定所镀制光学薄膜成功与否的关键因素之一的结论。提出了利用最优化原理和计算机模拟薄膜淀积来确定多层膜镀制过程中监控片的最优化更换策略的新方法,并设计了相关的计算机程序。在基于反射率极值法监控的镀膜机上进行的实验结果表明：用设计的程序可得到一定工艺条件下镀制多层规整膜系时应采取的监控片更换策略。这对于多层膜的实际镀制具有指导意义。     

GaAlAs/ GaAs 半导体功率放大激光器的研究

研究一种GaAlAs/ GaAs 材料的高功率半导体功率放大激光器(LD - SLA) 。器件为双 异质结增异导引氧化物条形结构。采用直接耦合方式将半导体激光器(LD) 与半导体功率放大器(SLA) 集成一体,使单管芯输出光功率提高一个数量级。并在器件端面镀高反射膜和增透膜,使器件端面的反射率和透射率由不镀膜时的29 %、71 %提高到90 %以上,进一步提高激光输出。保护器件端面、提高器件使用寿命     

GaAlAs/ GaAs 半导体功率放大激光器的研究

研究一种GaAlAs／GaAs材料的高功率半导体功率放大激光器(LD—SLA)。器件为双异质结增异导引氧化物条形结构。采用直接耦合方式将半导体激光器(LD)与半导体功率放大器(SLA)集成一体，使单管芯输出光功率提高一个数量级。并在器件端面镀高反射膜和增透膜，使器件端面的反射率和透射率由不镀膜时的29％、71％提高到90％以上，进一步提高激光输出。保护器件端面、提高器件使用寿命。     

沃拉斯顿棱镜增透膜的研制

为了减小沃拉斯顿（Wollaston）棱镜端面反射以提高棱镜的透过率，研究了沃拉斯顿棱镜增透膜的设计和蒸镀工艺。针对制作棱镜的冰洲石晶体和许多膜料之间的附着力较差，膜层不牢固，以及该棱镜中o，e光对应的基体折射率相差较大等问题，在膜系设计时要兼顾两束线偏振光同时增透的特点，在多次工艺实验摸索出合适的膜料及蒸镀条件的基础上，利用矢量法分析了内层膜的作用并总结了设计方法，具体设计了沃拉斯顿棱镜窄带增透膜，最后根据设计的膜系蒸镀制备了增透膜。利用岛津UV3101分光光度计测量了膜系的反射光谱，结果表明，o光的端面剩余反射减小到0．21％，e光的端面剩余反射减小到0．22％，并且膜层牢固。     

纳米薄膜光纤法布里-珀罗传感器的温度特性

在对薄膜材料热光效应和热膨胀特性研究的基础上,综合运用光学薄膜法布里-珀罗腔(Fabry-Perot)干涉理论,采用MATLAB 编程设计了纳米薄膜光纤法布里-珀罗传感器的仿真分析程序,模拟了薄膜型光纤法布里-珀罗传感探头反射光谱随温度变化的波长漂移特性,分析了不同材料热光效应和热膨胀特性对温度特性的影响权重,并进行了实验验证。验证结果表明,传感探头测试光谱的温度变化特性与仿真特性一致,纳米薄膜光纤法布里-珀罗传感器的理论仿真可用于选择纳米薄膜材料及筛选温度敏感且镀制容差大的膜系,对传感探头的研制具有指导意义。     

电子束蒸镀厚SiO2膜的工艺研究

本文研究了用电子束蒸镀工艺制备用于光波导器件的SiO2膜。采用高温退火处理工艺使SiO2膜的光学和物理特性稳定。在蒸镀过程中,输入不同压力的O2,可以改变和控制SiO2膜的组分,达到控制膜折射率的目的。通过逐次蒸镀、退火的工艺,实现1μm以上厚SiO2膜的制备。     

SiO单层减反射膜的监控和应用

一、前言众所周知,各种半导体材料都具有较高的折射率,(硅约为3.5,锗约为4)。用这些材料制作半导体光电器件时,对入射光信号的反射损失是相当大的。在红外区,这些材料若不镀制某种减反射膜,就不可能得到广泛的应用。这个问题不同于可见光区。在那种情况下,其目的是将大约4%的反射损失减小到千分之几,而在红外区,则是将30%左右的反射损失减小为百分之几。本文主要介绍和讨论采用硅PiN光电探测器作为光学监控接收器件的光学膜厚监控系统和利用该系统监控在硅衬底上镀制(λ/4)的SiO单层减反射膜的装置和实验结果。     

光学薄膜的损耗测试与分析

随着激光基准系统和高精度激光测量系统的发展和应用,推动了超低损耗薄膜技术的发展,进一步控制损耗各分量的大小和分布,需要对光学薄膜总损耗进行测试分析.采用DIBS镀膜工艺在超光滑基底上镀制了高反膜和减反膜,给出了镀膜的工艺方法及工艺参数.通过分析时间衰减法测试总损耗的原理,分别采用时间衰减法和频率扫描法测试了光学薄膜的总损耗,在632.8nm波长点的测试结果为:高反膜层吸收为19.6×10-6,反射率达到99.996 86%;减反膜层总损耗为78×10-6.最后对光学薄膜总损耗的构成和工艺改进进行了探讨.     

高功率850 nm宽光谱大光腔超辐射发光二极管

超辐射发光二极管(SLD)具有不同于半导体激光器和普通发光二极管的优异性能。为提高半导体超辐射发光管的光谱宽度,采用非均匀阱宽多量子阱(MQW)材料拓宽超辐射器件的输出光谱。优化设计器件的波导结构,利用大光腔结构设计出高功率、低发散角850 nm超辐射发光二极管。采用直波导吸收区而后在器件的出光腔面上镀制抗反射膜的方法制作超辐射发光二极管。器件在140 mA时器件半峰全宽(FWHM)可以达到26 nm,室温下连续输出功率达到7 mW。器件的垂直发散角为28°,水平发散角为10°。由于器件具有比较小的发散角,与光纤耦合时具有比较高的耦合效率,单模保偏光纤耦合输出功率达到1.5 mW。     

808 nm掺铝半导体激光高损伤阈值腔面膜制备

研究了808 nm量子阱脊型波导结构掺铝半导体激光器在空气中解理不同镀膜方法对激光损伤阈值的影响.将半导体激光器管芯分别采用前后腔面不镀膜、前后腔面镀反射膜和前后腔面先镀钝化薄膜,再镀腔面反射膜的方法进行对比.测试半导体激光器输出功率的结果表明:腔面镀钝化薄膜的方法比只镀腔面反射膜的方法的激光损伤闽值高36%,并且能有效防止灾变性光学镜面损伤,同时,还分析了半导体激光器管芯和光学薄膜之间发生的物理效应.在大功率半导体激光器芯片腔面上镀钝化薄膜是提高其激光损伤阈值的一个行之有效的方法.     

DF强激光反射镜热畸变的检测及热吸收的有限元分析

以功率约为30 kW,中心波长为3 8μm,出光时间为1 s的连续DF化学激光器作为抽运源,在抽运光共轴近正入射于圆形反射镜条件下,利用夏克哈特曼(Shack-Hartmann)波前传感器,对不同工艺条件下镀制的3 8/0 633μm双波段多层膜强激光反射镜的热畸变量进行了检测.基于热传导方程和热弹方程,在考虑到空气折射率热效应基础上,利用有限元分析方法,完成了对不同反射镜热吸收的评价.结果表明,在目前最好的工艺参数控制条件下,所镀制的反射镜的热吸收率接近于80×10-6.从而在膜层材料及膜系设计结构均完全相同的前提下,达到了评价及优化膜系镀制工艺的目的.     

一种用于DWDM系统的薄膜型微小偏振分束器

讨论了一种用于DWDM系统中的光开关、偏振无关隔离器等单元器件中的微小薄膜型偏振分束器制造的关键技术.光学膜层采用数学多重优化设计方法;采用Monte Carlo允差分析原理分析膜层的容差,以便选择更易制备的膜系;计算膜层的Macleod极值灵敏度,得到所选膜系各个膜层的误差要求;模拟光学监控过程,以制定相应的膜厚监控策略.设计了实用的棱镜胶合装置,得到了较高技术指标的PBS棱镜.结果表明,棱镜的光学冷加工,是器件制造的基础;光学薄膜的设计与制备是器件制造的关键,也是难点;棱镜的胶合是器件不可忽视的环节.