一种长波红外宽光谱长波通滤光片的设计与镀制

长波红外宽光谱长波通滤光片是光谱成像技术中重要的光学元件。本文研究了一种宽光谱长波通滤光片优化设计,论述了设计长波红外宽光谱长波通滤光片的设计原则和方法。根据等效折射率理论,以周期性对称膜系为基础,使用压缩透射区内波纹幅度的部分膜层优化方法,设计了满足性能指标要求的长波红外长波通滤光片。经过优化,所设计的膜系高透射波段内的平均透射率大于90%,高透射区内的最低透射率也高于85%。截止波段内的平均透射率小于1%,截止区内的最高透射率也低于5%。研究表明,部分膜层优化方法设计的膜系,膜层结构简单,有利于膜层厚度的监控,既能克服全自动优化方法给工艺上带来的困难,又弥补了解析法设计膜系时不能调整光谱特性的不足。     

基于Rugate理论的负滤光片设计研究

研究基于Rugate理论设计负滤光片。分析了折射率剖面函数各参数对光谱性能影响,提出了基于Rugate理论负滤光片设计方法,并给出了两组基于Rugate负滤光片设计的实例。研究表明,折射率峰-峰幅值、光学厚度、中心波长分别决定负滤光片反射带宽度、截止深度和位置。     

中波红外短波通滤光片的设计与镀制技术研究

研究了中波红外宽光谱短波通滤光片优化设计和镀制,论述了设计该种滤光片的原则和方法。根据等效折射率理论,以周期性对称膜系为基础,使用部分膜层优化方法,设计了中波红外宽光谱短波通滤光片,在2 300～4 700 nm透射波段范围上的平均透射率设计值大于90%,在5 000～6 300 nm截止波段范围上的平均透射率小于1.00%。采用"会聚光红外光学系统"和等离子体辅助沉积工艺实验制备了滤光片。实验表明,在透射波段范围上的平均透射率约为83%,截止波段的平均透射率约为0.45%。结果表明,部分膜层优化方法设计的膜系,膜层结构简单,有利于膜层厚度的监控。     

宽截止长波红外带通滤光片的研制

针对空间用宽截止长波红外带通滤光片具有通带内平均透射率高、抑制带截止深度深、波纹系数小,可适应复杂环境条件,具有高稳定性和高可靠性等特点,以10.03μm～12.50μm和10.6μm～11.2μm两类宽截止长波红外带通滤光片为研究对象,论述了宽截止长波红外带通滤光片的设计原则和方法,采用"会聚光红外光学系统"和等离子体辅助沉积工艺成功镀制了空间用宽截止长波红外带通滤光片.指出等离子体辅助沉积工艺更有利于改善长波红外滤光片膜层的显微结构和残余应力消除.     

1.3μm超窄带干涉光片的研制

本文简述了１．３μｍ超窄带干涉滤光片的作用、设计、工艺和结果。测试和使用证实了它的合理性和可行性。     

1064nm导模共振滤光片的设计与分析

为了获得峰值波长为1 064 nm的反射型窄带滤光片,采用导模共振原理进行设计,并利用严格耦合波法对滤光片的光谱特性进行了理论分析。首先设计了峰值波长1 064 nm单层反射型导模共振滤光片,由于覆盖层和基底层的折射率不匹配,使得远离峰值波长处的反射率偏高,引入减反射层后,峰值波长两侧的反射率明显降低;其次分析了光栅层厚度、光栅周期对滤光片光谱性能的影响。结果表明设计的滤光片具有反射率高、带宽窄及旁带反射率低等优良的光学性能。     

模造光学玻璃非球面镜片短波通滤光膜的镀制

论述了短波通滤光膜的设计原理和计算方法,根据等效折射率和周期性对称膜系的理论,结合短波通滤光膜的技术要求,采用二氧化钛和二氧化硅作为高折射率材料和低折射率材料,计算出短波通滤光膜所需要的周期数和截止带宽度.用膜系设计软件对滤光膜系进行了优化,最终确定了满足实际制备条件的滤光膜周期数和每层膜厚,设计的短波通滤光膜光谱曲线达到了透射率的要求.依照设计结果,采用电子束蒸发的方法,在模造光学玻璃非球面镜片上镀制出符合技术要求的短波通滤光膜.滤光膜经过各种耐环境实验后,各项性能指标满足应用要求.     

基于TiO_2/SiO_2材料的短波通滤光片的设计与制备

根据短波通滤光片的设计原理,采用二氧化钛和二氧化硅作为高折射率材料和低折射率材料,从理论上计算出用这两种材料设计的短波通滤光片所需要的周期数及主膜系,并用膜系设计软件对该膜系进行优化。依照改进的设计,采用电子束蒸发的方法制备出符合要求的短波通滤光片,并找到最佳制备工艺和方法。UV-3100分光光度计测量结果表明,在波长380-670nm处,平均透射率T90%;在波长690-800nm处截止,平均透射率T1%,镀制膜层的透射率曲线与理论曲线符合技术要求。     

1064 nm负滤光片的设计与制备北大核心CSCD

针对当前可见-近红外光电探测器的激光防护要求,研究了1064 nm负滤光片的设计和制备。基于等效折射率理论,综合考虑光谱和场强分布优化,设计了由SiO2/Y_(2)O_(3)/H4组合的规整膜系和SiO2/H4组合的非规整膜系负滤光片;采用离子束辅助热蒸发沉积方式对负滤光片进行了制备,并测试了其光学和抗激光损伤性能。结果表明:在膜系结构G|(0.5LH0.5L)s|A两侧匹配减反膜可以有效减小通带波纹,调整膜系最外层厚度可以同时改善膜系的光谱特性和电场强度分布。镀制的规整膜系负滤光片在400~900 nm和1200~2000 nm波段平均透过率分别为89.98%和93.21%,1064 nm透过率为1.29%,激光损伤阈值为6.0 J/cm^(2);非规整膜系负滤光片在650~900 nm和1200~2000 nm波段平均透过率分别为93.70%和94.99%,1064 nm透过率为1.60%,激光损伤阈值为6.8 J/cm^(2)。     

0.8μm投影光刻物镜研制

介绍了０．８－１μｍ分步重复投影光刻机投影光刻物镜双远心成象原理及设计研制。所研制的ｇ线１／５精密投影光刻物镜，其数值孔径ＮＡ＝０．４５，视场１５ｍｍ＊１５ｍｍ，畸变不超过±０．１μｍ。     

电子/质子综合辐照带通滤光片的性能退化机理研究

随着航天器的寿命从5年增加到8年以上,光学薄膜在空间飞行中经受的带电粒子辐照时间更长,光学薄膜更容易受到损伤,因此对光学薄膜抗辐射性能要求也不断提高。开展了光学薄膜带通滤光片电子/质子综合辐照实验,研究电子/质子综合辐照作用下带通滤光片的性能退化规律,借助于XPS和AFM等表面分析技术对带通滤光片微观分析,研究带通滤光片在电子/质子综合辐照下的退化机理。为带通滤光片空间适应性研究提供基础,同时为带通滤光片工艺设计与可靠性提供技术支撑。     

新型双通道日夜滤光片的设计与镀制

红外相机和监控系统在日夜成像时使用日夜滤光片代替红外截止滤光片,以保证白天成像无色差,同时晚上能成黑白像.本文采用Essential Macleod软件设计新型双通道日夜滤光片光谱.光谱中440～640nm的平均透射率大于90％,650～ 1100 nm波段截止,红外截止区域在940nm存在带通,其平均透过率小于20％,带宽小于40nm.采用离子束辅助电子束蒸发的方法,通过优化工艺参数、减小膜层误差,制备得到满足设计要求的K9玻璃基底双通道日夜滤光片.     

基于导模共振效应的多通道窄带滤光片的设计

基于导模共振效应设计了几种多通道窄带滤光片,并利用严格耦合波法分析其光谱特性。在设计的单层滤光片的基础上增加第一层高折射率缓冲层,当厚度为523.8 nm和689.2 nm时,得到双通道和三通道的反射峰,在此基础上增加第二层厚度为768 nm的低折射率缓冲层,得到四通道的反射峰。另外,通过调节单层滤光片的入射角度得到对称的双通道反射峰。     

1μm激光对光学薄膜的损伤

本文采用不同的高折射率薄膜材料，分别镀制了增透模和高反模，送往三个不同的实验室，在不同条件下进行了１μｍ的损伤阈值测试，对薄膜的弱吸收也进行了测试，并比较了不膜系结构、薄膜材料、吸收和薄膜缺陷密度对其激光损伤阈值的影响。     

反射型和透射型导模共振滤光片的设计

本文设计了中心波长为1315 nm的反射型和透射型导模共振滤光片,并利用严格耦合波法分析了其光谱特性。首先设计了中心波长1315 nm单层反射型导模共振滤光片,但由于覆盖层和基底层的折射率不匹配,使得远离中心波长处的反射率偏高,引入减反射层设计后,中心波长两侧的反射率明显降低。其次设计了中心波长1315 nm的透射型导模共振滤光片,分析了光栅层厚度对中心波长位置的影响。用严格耦合波法计算表明,设计的反射型和透射型导模共振滤光片具有优良的光谱性能。     

滤光对被动式铷钟稳定性影响的研究

为了抑制被动式铷钟除抽运光外杂散光的干扰,降低光谱灯的光噪声对信噪比的影响,设计制作了带宽30 nm的带通滤光片.测试结果显示,铷钟的短期频率稳定度有了明显的提高.分析了千秒以上稳定度变差的原因并给出了进一步改进的措施.     

气态源分子束外延1.3μm VCSEL器件结构

采用气态源分子束外延(GSMBE)技术在InP(100)衬底上生长了InAsP／InGaAsP应变补偿量子阱为有源层和InP／InGaAsP分布布拉格反射镜(DBR)为上、下腔镜的垂直腔面发射激光器(VCSEL)结构。通过湿法刻蚀和聚酰亚胺隔离工艺制作出了1．3μ VCSEL，器件在室温下可连续单模激射，阈值电流约为4mA。实验测得的VCSEL结构反射光谱包括高反射带和腔模等参数与传递矩阵法拟合的反射光谱相符合；边发射电致发光谱的增益峰与腔模位置一致。     

NPL改进的光谱响应标准（400nm—20μm）（上）

英国国家物理实验室已建立了两套光谱响应标准。用高量子效率的硅光电二极管建立４００－９２０ｎｍ范围内的光谱响应标准，ＮＰＬ此标准的传递不确定度为０．１％。用装有半球形反射腔的热释电探测器建立了１－２０μｍ范围内的光谱响应经标准的不确定度小于１．６％。     

多光谱带通线性渐变滤光片的研制

线性渐变滤光片是一种特殊的滤光片,它的中心波长是随着在滤光片上位置的不同而变化的.采用离子束辅助沉积技术研制的线性渐变滤光片在0.4～1.1 μm波段有10通道,平均透射率从77.5%增加到97.4%,在基板的中间任一位置只透过0.4～1.1 μm内的一种特定波长的光.同时讨论了膜厚均匀性对线性渐变滤光片光谱性能的影响,计算表明镀制线性渐变滤光片时,在一定的配置下基片具有最佳的尺寸大小.     

外腔半导体激光器探测1.5μm波段乙炔分子谱线及稳频

用外腔半导体激光器观测到１．５μｍ波段乙炔（Ｃ２Ｈ２）分子１０条吸收谱线，对各谱线中心波长进行准确定标；对１．５３１５９μｍ的吸收线性质做了初步研究。对外腔半导体激光器的频率实现了分子诺线稳频，在１．５３１５９μｍ吸收谱线上，锁定后激光器的频率变化≤±２ＭＨｚ