消偏振分光棱镜的设计与性能分析

为消除光线倾斜入射所产生的偏振效应,介绍了基于布儒斯特条件的消偏振效应分光棱镜设计方法,选用3种常见的薄膜材料,氧化铝和氟化镁2种材料的P偏振的有效折射率相等,在特定的波长处实现2种偏振态的反射率相等.可达到消偏振的效果.改善膜层分布实现了优化特定波长域的反射率,研究了利用双折射特性实现的消偏振分光棱镜的角度特性,提供了反射为30%、50%、70%这3种设计方案,入射角偏离2°引起的偏振分离小于5%.     

斜入射F-P型薄膜滤光片调谐特性分析

薄膜滤光片在垂直入射情况下,其S偏振和P偏振的透射特性是一致的;而在斜入射情况下,其中心波长向短波长方向移动。本文首先讲述了薄膜滤光片的背景知识及矩阵光学的理论基础;而后,从薄膜滤光片膜系的设计开始,针对所设计的36层膜系结构,通过建立光学特征矩阵、利用计算机编程来模拟分析斜入射薄膜滤光片,仿真图形结果清楚地看出了对中心波长的调谐作用。     

二维光学头罩热辐射干扰饱和数值模拟

针对光学头罩热辐射干扰饱和问题,应用有限元法模拟了飞行高度为15 km,马赫数Ma=4时不镀膜CVD Zn S光学头罩和表面镀上1 300 nm Hf O2的CVD Zn S的光学头罩的温度场分布情况。根据光学头罩的温度场分布,仿真得到头罩干扰辐射强度的分布,从而对光学头罩的气动热辐射效应进行评估。模拟结果表明,不镀膜和镀膜CVD Zn S光学头罩的温度值相差不大,但是Hf O2薄膜对CVD Zn S光学头罩的热辐射干扰饱和产生明显的延迟,提高了光学头罩抗热辐射效应的能力。     

用于液晶投影显示的薄膜偏振分束器

为提高液晶投影机的光能利用率和图像对比度,设计了一种宽角度宽波长的光学薄膜偏振分束器（PBS）.采用多种薄膜材料产生多个Brewster角,通过优化膜层数目和膜层厚度,获得了宽角度宽波长的PBS.以SF57和SF2玻璃作为棱镜材料,采用TiO2、Ta2O5、Al2O3、SiO2作为薄膜材料,基于上述原理采用全自动的Needle设计方法,设计了4种典型膜系,优化后的膜层数目为50～60层,空气中的光束孔径角达到±10.5°,达到的技术指标为：对于P偏振光,在420～460nm和460～680 nm波长范围内,积分透射率分别达到88.0%和93.4%;而对于S偏振光,在420～680nm波长范围内,积分透射率为0.095%.该PBS应用于F/2.8的光学系统中,能够显著提高整个系统的性能.     

空间激光通信光学系统对信号光偏振特性影响研究

在相干光通信系统中,信号光与本振光的偏振特性的不一致会改变光信号的偏振态,会影响相干通信系统的效率。信号光经过空间光通信光学系统时,通过部分光学元件时并不是垂直入射,对空间光通信光学系统进行建模,利用仿真软件得到了光束经过系统中元件偏振态分布特性。分析产生偏振改变的原因,并在最后给出了信号光经过该系统后的偏振态改变量与补偿办法。     

基于FPGA的简易偏振成像系统设计

偏振成像是一种获取目标物表面光学反射偏振特征的新型成像技术,与传统成像相比可以获取更多的目标物信息。本文设计了一种简易轻便应用于多场景下的偏振成像采集系统。系统由光学成像模块、FPGA主芯片、上位机图像获取三部分组成,实现图像的采集、传输与显示。通过FPGA主芯片驱动图像传感器,利用偏振分光棱镜,将携带目标物表面信息的反射光分解成垂直方向（S分量）和水平方向（P分量）,收集并解析获取目标物垂直方向和水平方向上的偏振图像;同时分析了系统可能产生误差的原因并进行了标定。实验结果表明：本文设计的成像系统在不同场景下,均可稳定、实时采集到P分量和S分量图像,解析出偏振度图像。     

消偏振薄膜分光镜的理论和设计

前言当光束倾斜入射时,多层干涉薄膜显示出强烈的偏振效应。这是要求电矢量和磁矢量在每一膜层界面上切向分量均连续的结果。对于 S 偏振,电矢最垂直于入射面;而对于 P 偏振,电矢量在入射面内。多层膜任一点上的光学导纳被定义为在那一点上磁矢量和电矢量切向分量的比值     

10.6μm激光分束镜的研制

本文针对激光分束镜的使用要求,着重介绍了10.6μm处1∶1分光且误差不超过±5%薄膜的研究与制备工艺。根据膜系设计基本理论,分别选取Ge和ZnS作为高、低折射率材料,借助膜系设计软件设计满足要求的膜层,并采用电子枪离子辅助沉积系统进行制备。通过优化镀膜工艺参数,在ZnS基底上制备了10.6μm处（透过率/反射率=49.5∶50.5）满足使用要求的薄膜,膜层具有较好的光学性能,其抗激光损伤、牢固度等性能指标均满足要求。     

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.     

红外无偏振效应分光棱镜的理论分析与设计

当光线倾斜入射时,膜层不可避免地会产生偏振效应.在很多的实际应用中,这种偏振效应是有害的.文中回顾了消偏振设计的研究历程,讨论了各自方法的特点.表明已见报道的消除分光棱镜偏振效应的方法不多,而且大多限于可见光波段.文中提出用于红外波段的无偏振效应分光棱镜的设计方法及其理论分析,针对不同型号玻璃基底分别给出了相应的红外无偏振效应分光棱镜膜系的具体设计,计算了红外消偏振膜系的反射率与反射相移,提供了其计算机仿真结果,结果表明设计方案合理可行.     

基于液晶光调制器的可控偏振分光技术研究

为了实现对光信号的可调分光,设计一个动态可控分光器。利用液晶的双折射效应,建立可控偏振分光器系统。根据琼斯矩阵理论推导出光传输矩阵,得出透射光与反射光的分光比和液晶驱动电压的关系表达式。入射线偏光经过液晶后,其偏振态随液晶驱动电压变化而产生变化。而不同偏振态的光束经过偏振分光棱镜后,光束将会被分为光强大小随之变化的两束光,从而实现入射光的可调分光。实验数据的分析结果表明,在液晶的阈值电压与饱和电压之间能实现分光比为0~25之间连续可调分光。此装置对入射光为偏振光能进行精确分光,其分光效果与理论分析基本吻合。     

Birefringent non-polarizing thin film design

Recently, there has been an increasing interest in theoretical analysis, design anddeposition of birefringent thin films[1—4]. With the development of deposition and meas-urement technique, it is possible to prepare birefringent optical component, such as elec-tro-optic tunable filters[5], antireflection coating[6], phase compensator[7] and polarizers[8].For isotropic thin film, plane waves at oblique incidence having transverse electric (TEor s) and transverse magnetic (TM or p) fields, res…     

一种通信波段强度比灵活可调的SPP分束器

提出了一种基于金属纳米线结构的等离子体分束器。该分束器由3条直纳米线和1条环形纳米线组成,具有1个输入端和2个输出端。在输入端注入圆偏振光,所激发的表面等离子体激元(SPP)沿纳米线向前传播。采用时域有限差分法分析了分束器两端光强度的辐射比值,结果表明,2个输出端的光强度之比受输入端与输出端及2个输出端之间夹角的调控效果较为明显。可以改变输出端与输入端的夹角,或者2个输出端之间的夹角来调节2个输出端的光强度之比。通过对结构参数的优化,在通信波长1310nm和1550nm实现了分束比可宽范围调整的等离子体分束器。这些特性显示了在未来光子器件集成和传感设备中的潜在应用。     

提拉法制备铟锡氧化物透明隔热薄膜的研究

将纳米铟锡氧化物（ITO）粉体分散到乙醇溶液中制得ITO乙醇浆料,再添加成膜剂,制备纳米1TO涂料,通过提拉法镀膜制得透明隔热ITO薄膜．研究了ITO膜的性能,分析了提拉法参数与薄膜力学性能、光学性能、微观结构和隔热效果的关系．研究表明：提拉镀ITO膜具有很好的透明隔热性能,对可见光的透过率大于85％,对近红外透过率低于35％,膜的耐有机溶剂性好,提拉次数对膜的厚度、红外透过率以及宏观隔热性能成正比关系,提拉温度对膜性能的影响较为复杂,提拉温度为35℃时,膜的厚度最厚,综合性能较好．     

棱镜偏振分光膜研究

采用偏振分光棱镜来取代传统晶体偏振分光元件,可大大降低成本;选取光学玻璃基底的直角棱镜,在其表面交替镀制不同折射率的膜料,使光线在这些膜料上的入射角满足布儒斯特角,让Ｐ偏振光透过,Ｓ偏振光反射,从而实现偏振分光的目的;在Ｋ９基底的直角棱镜上镀制了单波长偏振分光膜,经仪器测定,偏振分光性能优良。     

眼前节光学相干层析系统的设计及实验研究

基于低相干干涉原理及迈克尔逊干涉仪的光学相干层析(OCT)技术,利用中心波长为1310nm的宽带低相干光源(SLED)及傅里叶域快速扫描光学延迟线(RSOD),设计和研制了眼前节OCT系统和探头。系统成像深度大于9mm。对其扫描模式进行分析,矫正所获得的眼前节OCT图像。     

一种空间偏振目标制导方法研究

在激光驾束制导技术中,激光偏振编码、解码技术是实现驾束制导的关键技术之一。首先概述激光驾束制导中空间激光偏振编解码技术,其次利用铌酸锂晶体的电光效应对偏振光进行分析,在此基础上采用琼斯矩阵对偏振光进行描述,将经过解码后的光信号进行分析处理,以达到最终制导的目的。     

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。