粗糙表面光散射特性研究与光学常数反演

测量了特殊的镀金聚酯薄膜、镀铝绝热材料和硅化合物材料表面的激光(1.06μm)双向反射分布函数、光镜反射率谱、总体反射率谱以及等效光学常数,利用多参数优化的遗传算法,建立了材料表面的BRDF统计模型。并采用Powell算法反演了铝基绝热材料在不同波段上、某一波长的光学常数。     

MEH-PPV和PFO发光薄膜的光学常数和厚度测定

采用单反射率曲线拟合的方法,测定了聚合物电致发光器件(PLEDs)巾常用的发光聚合物poly[2-methoxy-5-(2-ethyl-hexyloxy)-1,4-phenylenevinylene](MEH-PPV)和poly(9,9-dioctylfluoreny-2,7-diyl)(PFO)的光学常数和薄膜厚度.基于Forouhi-Bloomer(FB)色散模型,拟合得到了两种聚合物在可见波段的光学常数以及薄膜厚度.折射率和光学带隙的拟合结果符合文献报道的数值,各薄膜物理厚度的拟合值同样符合台阶仪的测量值,两者偏差小于4%.最后,对反射率测量过程中薄膜表面散射引起的损失对拟合结果的影响进行了讨论.     

SiO2薄膜折射率的准确拟合分析

精确的光学常数对于设计和制备高品质的光学薄膜非常重要,尤其是那些光学性能对折射率变化敏感的薄膜。SiO_2是一种常用的低折射率材料,因与常用基底折射率相近使其准确拟合有一定难度。实验通过离子束溅射制备了SiO_2单层膜。考虑测量时的误差和基底折射率的影响,采用透射率包络和反射率包络得到了SiO_2的折射率,并用所得折射率进行反演来对这两种途径在实际测量拟合过程中的准确性进行比对。分析表明,剩余反射率在实际的测量过程中误差更小,直接用测量镀膜前后基片的剩余反射率值可以更简便更准确地得到SiO_2的折射率,能达到10~(-2)的精度。     

利用K-K关系计算量子点玻璃的介电函数

为了得到PbSe量子点(QD)玻璃的光学常数,为 实验制备QD材料提供定性和定量参考,本文利用 实验中测量的吸收光谱,结合米氏散射理论和克拉默斯-克勒尼希(K-K)关系,通过多次迭 代运算,从吸收光 谱中分离出相应的介电函数的实部和虚部,最终获得材料的光学常数。为了使矩阵迭代运算 能够快速收敛, 设计了一种快速、不产生奇异矩阵的简便方法。计算得给出的PbSe QD玻璃的介电函数与 实验测量得到 的胶体QD介电函数分布非常相似,表明本文方法能够用于快速测定QD玻璃的介电 函数。本文方法可 以推广到其他液体、固体和气体材料光学常数的测量中,为纳米材料制备提供一定的参考。     

金属膜材料后向反射1.06微米激光实验测试与分析

金属膜在光学应用中作用各异,用1.06 μm激光从不同入射角对5种镀金属薄膜材料作了相关后向反射实验,反射率的起伏与入射角和偏振性能有关,同时做了具体的理论分析.     

利用同步测量研究二氧化钒薄膜的电学与光学相变特性

利用射频磁控溅射方法在蓝宝石衬底上制备了氧化钒薄膜,X射线衍射的测量结果表明薄膜的主要成分是多晶二氧化钒.实现了二氧化钒薄膜半导体-金属相变过程的电阻和五个不同波长下薄膜反射率的同步测量.实验结果表明,电学和光学测量都在相变过程中出现回滞曲线,但是二者的表现形式有明显差别.当用光学方法探测时,同一次相变过程中不同区域的反射率曲线几乎完全重合,证明了薄膜样品的均匀性.     

测量薄膜材料n、h、d的简易方法及其在低温测量中的应用

介绍了一种测定薄膜材料光学常数的简易方法，它的最大优点是只需要知道薄膜材料的透射光谱。薄膜的光学常数和厚度测量精度优于1％，并给出了PbTe、ZnSe薄膜在室温及低温下的折射率。     

利用K-K关系测量无支撑聚酯薄膜红外光学常数色散曲线

利用傅里叶变换红外光谱法记录了聚酯薄膜红外透射光谱,用光谱中的干涉条纹测量高波数区的折射率及薄膜的厚度。根据对实验光谱的连续KramersKronig分析和光谱模拟计算得到了该薄膜消光系数K(v)和折射率n(v)的色散曲线(3100～700cm~(-1)),在这些光学常数色散谱中完全消除了干涉条纹的干扰。这一方法适用于各种无支撑固体薄膜。     

用椭圆偏振光谱法研究溅射无定形硅的光学性质

利用椭圆偏振光谱仪测定了无定形硅在可见光范围的光学常数.对不同工艺条件下由射频溅射制备的无定形硅样品进行测量,获得了n-λ、k-λ关系的数据,并由此计算出光学能隙、介电常数和反射率.文中还比较和讨论了本实验结果与别人用反射率法测得的蒸发制备无定形硅的结果.     

弱吸收单面薄膜光学特性的表征方法

光谱法是测量光学薄膜光学性能的重要方法之一,能够直接表征薄膜-基底系统的光学特性,如:反射率、透过率和吸收率。通过研究薄膜-基底系统的光传输特性,推导出在基底具有弱吸收的一般条件下薄膜-基底系统反射率、透射率和吸收率的表达式,确定了通过测量单面和双面抛光基底及其薄膜特性间接获得薄膜单面光学特性的方法;在实验中使用Lambda-900分光光度计对熔融石英基底的HfO2薄膜进行了测试,并通过测量误差分析,薄膜的单面反射率误差为1.00%,单面透过率的误差为0.601%。研究结果表明文中方法可适用于各类薄膜单面特性的表征与评价。     

基于多项式求根的双厚度透射率模型确定光学常数

为解决光谱反演法确定物质光学常数的一些问题,基于传统的双厚度透射率模型,建立厚度分别为L和2L的光谱透射率方程,通过代数运算获得与衰减系数有关的八次多项式方程,求解并选择其大于0小于1的实数根来计算衰减系数和消光系数;再求解关于界面反射率的一元二次方程,选择其大于0小于1的根来计算折射率。在确定光学常数的过程中,新方法没有反演误差和迭代计算耗时问题。利用已知文献中庚烷的光学常数验证新方法的可靠性,并分析了双厚度不满足2倍关系时对计算结果的影响,结论是第二厚度2L的相对误差不超过1%时,消光系数的计算误差不超过2.03%,不考虑3个强吸收点时,折射率的计算误差不超过1%。     

基于透射光谱的类金刚石膜光学参数反演

本文采用透射光谱法测量Ge基底类金刚石薄膜(Diamond-like carbon,DLC)的光谱曲线.应用测量的光谱曲线,基于模拟退火算法,构建目标优化函数,通过光谱反演法得到薄膜的厚度、折射率、消光系数.该方法得到的Ge基底类金刚石膜的光学参数与椭偏仪测试结果比对,折射率误差小于1％,厚度误差小于2％.并且将薄膜的...     

基于光谱光学相干层析技术的膜系反射光谱测量

根据光谱光学相干层析(OCT)技术的原理,建立了光谱光学相干层析系统,并利用该系统测量了膜系的反射光谱。该方法通过傅里叶变换实现了光学相干层析信号光谱信息的提取,克服了传统反射测量方法测量结果不直观、受非测量面干扰等问题。测量所得的光谱反射率,与商业仪器的测量值吻合较好,均方差仅为0.0488。     

高反射率光学薄膜的一种新设计方法

设计极高反射率光学薄膜必须考虑薄膜内电场强度分布对光损耗的影响。本文提出一种新设计方法用于既改善膜层内电场分布以减少薄膜的光损耗,同时又兼顾薄膜的反射率要求。该方法用薄膜的特征和矩阵直接计算场强和反射率,建立综合评价函数来兼顾场强分布和光学反射率的要求,利用计算机进行优化设计。而且该方法能灵活有效地按任意场强和反射率要求优化设计各种膜系。     

红外光学薄膜材料折射率温度特性的研究方法

红外光学系统中靠近探测器的光学元件通常处于低温环境中,低温环境会使得光学元件表面薄膜的透射光谱发生漂移,进而严重影响红外光学系统的成像质量。研究发现光谱漂移是由于系统中红外光学薄膜的折射率发生了改变。论文针对红外光学薄膜材料折射率温度特性开展了研究,在光学薄膜理论基础上,通过分析几种波长色散模型的特点,提出了一种红外光学薄膜材料折射率温度特性的研究方法。该方法基于不同温度测得的透射率光谱,通过光谱反演得到不同温度条件下光学薄膜材料的折射率,并在Cauchy色散模型的基础上,通过数据拟合分析,能够得到红外光学薄膜材料的折射率温度/波长色散公式。采用该方法对PbTe、Ge两种典型红外光学薄膜材料折射率温度特性进行了分析研究,验证了该方法的可行性。     

大数据分析技术的光纤传感谱形复用技术研究

光纤传感谱形复用研究属于传感网络设计里的核心问题,针对当光纤传感谱形复用技术存在的误差大,耗时长等缺陷,结合光纤传感谱形复用的特点,设计了 一种基于大数据分析技术的光纤传感谱形复用技术.首先采用大数据分析技术得到法得到光纤传感重叠光谱数据,并对其进行一定的预处理,然后引入粒子群算法对光纤传感重叠光谱数据实施光纤传感谱形...     

B掺杂ZnO纳米薄膜的结构和光学特性研究

采用脉冲磁控溅射法制备了B掺杂ZnO(ZnO:B)纳米薄膜,并用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和紫外-可见-近红外分光光度计分别研究了薄膜的结构和光学特性。结果表明:ZnO:B为多晶纳米薄膜,具有六方钎锌矿结构,且薄膜沿着c轴取向择优生长;在可见光和近红外光谱区的透光性能良好,其中在可见光区的平均透光率大于84%,而在近红外区的透光率随着波长增加而逐渐降低至45%。运用逐点无约束最优化法分析计算了薄膜的光学常数,在可见光区,ZnO:B纳米薄膜的光学常数随波长的变化很小且数值基本恒定,折射率约为2.0,而在紫外区,光学常数随波长的变化显著。     

金属纳米颗粒阵列等效薄膜的光学性质研究

基于Maxwell—Garnett(M-G)有效介质理论,建立 了研究金属纳米不连续薄膜光学性质的理论 模型,对半球形纳米颗粒在等效薄膜中的体积分数和纳米尺度效应提出修正处理; 给出了可见光区附近Au纳米颗粒等效薄膜的有效相对电容率和光学常数随波长变化的结果, 并 获得薄膜的光反射率、透射率和吸收率随膜纳米尺度的变化谱。计算结果表明,金属纳米等 效 薄膜有效电容率和光学常数随纳米尺度增大而增大,谱峰出现很小的红移。进一步发现,纳 米尺 度越小,光的反射率和吸收率越小,但透射率越大,峰值位置随纳米尺度增大有小量红移, 结果与实验相符。     

基于主成分分析的CO2统计反演方法

二氧化碳（CO2）卫星遥感中,大气环境因素是影响反演精度的重要原因,目前反演条件通常限制在气溶胶光学厚度小于0.3的情况。我国大气气溶胶高值情况较为普遍,对大气条件的较高要求将严重影响我国CO2卫星遥感数据的应用能力。针对这种情况,利用基于主成分分析法对中国京津地区高气溶胶光学厚度的大气CO2反演,得到的CO2柱浓度与2013年、2014年GOSAT-Level2产品进行对比分析,均方根误差分别为0.65%和0.46%,相关性分别为0.77和0.93。