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.     

线偏振光位相偏移棱镜

提出了一种新的棱镜结构－线偏振光位相偏移棱镜。线性偏振光在此棱镜中经两次全反射反射出，出射光维持其偏振性，与入射光相比产生一个可控的位相偏移，这为线偏振光的应用提供了一种新的有效手段。     

玻璃表面TiO2薄膜对附着油酸的光催化分解

选用油酸作为光催化降解物质,采用的ＴｉＯ２膜是以钛酸丁脂为原料,在玻璃表面上用溶液－凝胶的方法镀制而成。利用毛细管粘度计、激光椭圆偏振光测厚仪、分光光度计和高效液相色谱仪研究了镀膜层数、热处理制度对附着油酸光催化分解的影响,得出了制膜的最适宜粘度和旋转转数,光催化降解油酸的最佳镀膜层数、薄膜热处理温度等参数。     

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。     

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%.     

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.     

多点同时空间激光通信系统高效偏振分光技术研究

在多点同时空间激光通信系统中,为实现多信号光束的高效隔离,对系统中的收发分光分系统进行了研究与设计,采用了并不常用的偏振分光方式可有效减少系统波长数量。通过实验发现使用普通偏振分光棱镜的系统隔离度较低,约为-57.27d B,为此对普通棱镜进行了改进,将其非工作面削成斜角,使杂散光偏出接收探测器视场,得到异形分光棱镜,通过实验验证偏振隔离度为-64.1d B,有了一定的提高。     

基于角锥棱镜的反射式位相延迟系统

针对传统应用于投影系统的线偏振光源中消色差位相延迟器件的制作成本较高的问题,设计了角锥棱镜（corner-cube-reflector）反射式位相延迟系统.利用射线追踪理论分析了当一束线偏振光以不同偏振方位角和不同入射角入射至角锥棱镜后,经过三次全内反射后反方向出射光的偏振特性.使用旋转坐标进行解析,按不同反射顺序、经不同反射面时出射光的琼斯矩阵表达式,计算出不同入射条件下的出射椭圆偏振光的状态参数,得到了出射光偏振状态相对入射光偏振方位角和入射角的变化规律,采用斯托克斯参量法进行了实验验证,得到了最优入射方位角为（-15°,＋15°）,偏振方位角为（-63°,-52°）.     

Cu、Ni金属膜表面AgCu28钎料润湿性研究

利用电弧离子镀技术，在1Cr18Ni9Ti不锈钢上镀制一层金属膜，研究AgCu28钎料在不锈钢上的润湿性。结果表明：镀Cu膜比镀Ni膜更有利于AgCu28钎料润湿性的提高；不使用磁过滤技术沉积金属膜有助于AgCu28钎料的铺展。在电弧离子镀过程中，是否采用磁过滤技术对AgCu28钎料润湿性的影响比采用不同金属材料（Cu或Ni)的影响更显著。     

偏振自补偿全反射棱镜在液晶测试系统中的应用

在现有液晶测试设备基础上,研发了针对液晶材料结构参数和液晶器件显示特性进行测量的测试系统.在该测试系统中利用全反射棱镜的偏振自补偿特性,实现了偏振光的空间转向传输.     

多头小离子源和离子束辅助蒸发新工艺

提出了多头离子源的方案和离子束合成技术,即选用几个小离子源组合应用,以满足大尺寸镀膜机的要求.该方案经在A700Q和BAK760镀膜机上试验,获得良好效果,已镀制出性能良好的铝、银金属高反膜、棱镜分光膜、308nm激光高反膜、透明导电膜、高级立体声磁头绝缘膜、长波通滤光膜、超宽带增透膜等.并且,简化了镀膜工艺,提高了生产效率.     

大视场角1/4对称膜系偏光分束镜的研究

为了增大薄膜偏光分束镜(PBS)的视场角,从对称膜系等效折射率公式和截止带理论出发,设计了对称膜系结构的大视场角PBS。利用电子枪蒸镀法制备了低高低折射率(LHL)膜系结构的PBS,利用UV3101-PC分光光度计测量了PBS在不同入射角下的透射分光光谱,通过消光比测试系统测量了PBS反射光和透射光的消光比。结果表明,偏光分光光谱随入射角变化不明显,在视场角范围内具有较好的消光比(10-3量级),实验结果与理论设计一致。由此可见,利用周期性对称膜系设计大视场角薄膜PBS是完全可行的,为研制大视场角薄膜PBS提供了新的设计方法。     

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.     

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。     

准四面直角体棱镜出射线偏角的研究

本文建立了准四面直角体棱镜经斜面的出射线与入射线的夹角对棱镜的三个面角的函数关系,从而为海军靶场模拟测距的棱镜设计与加工工艺提供了计算依据.     

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。     

反射式连续波太赫兹成像系统(英文)

采用1.89 THz的连续太赫兹波作为光源,124×124像素的热释电相机作为探测器,论证两种加入及未加入分光片的简易太赫兹反射成像装置.为评估这两套系统的性能,分别利用其对一枚人民币5角硬币进行成像.实验结果表明,与没有插入分光片的系统相比,插入分光片的系统可解决成像畸变问题,成像质量较高.     

一种新型变束棱镜

本文报道一种新型变束棱镜,理论分析和计算机模拟计算表明:该棱镜对光束发散角放大倍数与其到高斯光束腰的距离无关,在20mrad 内与原发散角大小无关,且变束后的光束仍为高斯光束,测量结果与理论分析相一致。     

原子分束器及其应用

对各类基于磁导引、光导引或波导引原子分束器以及自由空间原子分束器的实验方法和进展进行了综述,同时介绍了原子分束器在原子衍射、原子干涉、玻色凝聚原子(BEC)的相干分裂研究中的应用。