光学薄膜中的偏振效应

介绍了薄膜偏振效应的基本理论.光学薄膜在光倾斜入射时可等效为一线偏振器和一位相延迟器,这一特性可以用琼斯算法进行描述.利用薄膜的这一特性可以消除光学系统中不想要的偏振效应以保持光的偏振状态,也可以用来制作薄膜位相延迟片.用琼斯算法对YAG激光用全反射角立方反射镜的偏振特性进行了分析,并利用薄膜的偏振特性设计了两膜系对其进行了补偿;最后对一全介质高反射膜的相移特性进行了分析和优化设计,得到了一偏振保持高反射膜.     

抗激光薄膜中空间电场分布的分析方法

本文提出一种新的计算抗激光膜中电场分布的综合性方法。该方法的一个突出特点是不要求计算膜系的反射率及膜层各界面的反射系数和透射系数,并且,应用该方法进行薄膜中电场分布的计算不但可以获得电场的平面分布状态,也可以获得薄膜中电场的三维空间分布状态。此方法在进行膜系中电场分布计算时具有简单性和通用性。     

变折射率光学薄膜设计与分析

针对当前变折射率光学薄膜的设计难题,研究了周期性变折射率与渐变折射率2种类褶皱薄膜的结构特点以及折射率分布函数,阐述了将渐变折射率薄膜细分为多层均匀薄膜的分层介质理论,用足够多的均质薄层来代替渐变折射率膜层,每个薄层内折射率不变,相邻薄层的折射率呈离散型阶梯变化、物理厚度相同,应用麦克斯韦方程矩阵连乘法计算膜系的光学性能。设计了可用于军用激光器的高抗激光损伤性能膜系以及反激光压制的多波长梳状负滤光片膜系,分析了褶皱数量、褶皱细分数量等因素对薄膜光谱特性的影响。     

具有更低折射率比的全向高反膜的设计

对于λ/4膜系,如欲实现宽带全向反射,宜采用高折射率比的镀膜材料,讨论了在低折射率比条件下的全向高反膜。借助Filmstar膜系设计软件对所设计的几种初始膜系进行了优化,并分析了材料折射率和吸收以及膜厚误差对优化结果的影响。在此基础上,采用高斯分布的初始膜系,优化设计了高低折射率分别为2.16和1.44的全向高反膜。它在530nm处对任意入射角都具有98%以上的反射率,并在530nm～560nm波段内对从0°～60°入射的光具有99%以上的反射率。     

近红外消偏振反射镜的设计与制备

设计并制备了一种在45°斜入射条件下使用的金属Ag消偏振反射镜,这种反射镜可以实现对目标波长810nm和850nm光线的反射,并保持线偏光的偏振方向和偏振消光比。为了消除s和p两偏振分量的分离,在金属Ag膜层上方添加了介质多层膜结构,并利用软件对膜系的结构进行了优化,设计结果的能量和相位特性满足目标需求。介质多层膜选用TiO2和SiO2分别作为高、低折射率材料,薄膜的制备采用了离子束辅助沉积工艺,并利用石英晶体振荡监控膜层厚度。得到了消光比达到10000∶1以上的样品,实现了光学薄膜器件对能量和相位的控制,满足了偏振编码空间光通信试验的需求。     

红外高能激光分色镜的初步研究

本文主要介绍了利用PVD方法研究制透可见及近红外(1.064μm)、反10.6μm的分色镜的初步研究。采用金属-介质组合膜方案设计分色镜的膜系,对金属及介质材料进行优选,设计并采用可行的镀制工艺和镀后处理工艺。所制得的分色镜在光学性能,激光阈值,机械强度及化学稳定性等方面获得了比较理想的效果。     

超分辨近场结构光磁混合存储介质温度场模拟

为了进一步减小光磁混合存储记录位尺寸,建立了用于光磁混合存储记录介质的超分辨近场结构膜层模型、近场光场模型及温度场模型,采用有限元方法对超分辨近场结构光磁混合存储介质记录层的温度场进行了计算模拟。计算中采用的光磁混合记录介质膜层结构为C(2nm)/Sb(10nm)/SiN(10nm)/Co75Cr15Pt10(30nm). 当写入温度为550K时,随着入射激光功率的增加,光磁混合存储介质记录层温度场可写入区域面积增加。当激光功率从3.9mw增至6.9mw时,温度场可写入区域横向及纵向尺寸增加约1倍,记录密度减小至原记录密度的四分之一。     

超分辨近场结构光磁混合存储介质的温度场模拟

为了进一步减小光磁混合存储记录位尺寸,建立了用于光磁混合存储记录介质的超分辨近场结构膜层模型、近场光场模型及温度场模型,采用有限元方法对超分辨近场结构光磁混合存储介质记录层的温度场进行了计算模拟.计算小采用日的光磁混合记录介质膜层结构为C(2 nm)/Sb(10 nm)/SiN(10 nm)/CO75Cr15Pt10(30 nm).当写入温度为550 K时,随着入射激光功率的增加,光磁混合存储介质记录层温度场可写入区域面积增加.当激光功率从3.9 mW增至6.9 mW时,温度场可写入区域横向及纵向尺寸增加约1倍,记录密度减小至原记录密度的1/4.     

紫外激光单脉冲辐照损伤金属薄膜的数值模拟研究

针对不同厚度的镍膜以及金膜,利用多物理场耦合分析软件COMSOL Multiphysics研究了波长248nm、矩形脉冲宽度14ns激光辐照损伤阈值随膜厚变化的物理过程。本研究与他人的理论计算和实验测得的结果基本一致,研究表明:在高强度单脉冲激光均匀辐照下,金属薄膜表面的损伤主要是由于激光能量在其材料内部的沉积而导致的热效应引起的;当金属薄膜的厚度小于其光学吸收长度时(镍膜厚度<8nm,金膜厚度<12nm),其熔融损伤阈值随着薄膜厚度的增加而减小;当薄膜厚度大于光学吸收长度而小于其热扩散长度时(镍膜厚度8~730nm,金膜厚度12~1 050nm),其熔融损伤阈值随薄膜厚度增加而线性增加;当薄膜厚度大于其热扩散长度时(镍膜厚度>730nm,金膜厚度>1 050nm),其熔融损伤阈值随薄膜厚度的增大基本保持不变。     

彩色电视摄像机中棱镜分光膜的研制

一、为了把通过摄影物镜所摄取到的光线在三色分色中得到充分的利用,在分色措施中,采用了多层介质膜,多层介质膜的制备是依据计算所得到的数据制成的分色膜,它可使一部分光按照所需的光谱透过率τ(λ)透过(或按反射率ρ(λ)反射)其余的全反射(或透射)。按这一原理采用四分之一和八分之一波长控制制备了分色棱镜分光膜。这种棱镜分光膜,当光倾斜入射时较好的减小了方向效应和偏光效应。为了解决上述二效应,我们在设计(或计算)多层介质膜系和选择材料上予以充分考虑。通过对膜系中的每层光学厚度的计算和修正来减小偏振效应,以及采用偏振效应较小的膜系,解决方向效应的办法是采用我所制备的颜色玻璃作为修饰滤光片,使之减小干涉效应(而它与入射光线进入膜层的光程有关)。从而使同一组光线以不同方向入射这一膜层时,使出现的颜色差别减少。     

用透射光栅谱仪测量多层膜的反射特性

软X射线多层膜是当前应用光学和工程光学的研究热点之一,反射率是其性能和膜层质量最直观的参数,它的测量对了解多层膜性能和改进多层膜制备工艺具有重要意义。本文介绍采用带有前置光学系统的大面积透射光栅光谱仪分光,让软X射线多层膜反射+1级或-1级软X射线,用国产的SIOFM型X射线胶片接受软X射线,通过测量可定性地判断多层膜制备质量,为改进多层膜制备工艺提供重要的参考依据。     

使用气体靶激光等离子体光源的软X射线反射率计

建立了一台使用气体靶激光等离子体光源的软X射线反射率计,并给出了使用该反射率计测量软X射线多层膜反射率的方法.与金属靶等离子体光源相比,由于使用了气体靶等离子体光源,该反射率计具有低碎屑、可长期连续运行等优点.针对单色仪的二级光谱对反射率测量结果产生的影响,提出了修正方法.并用此方法对实测的工作波长为17.1nm软X射线多层膜的反射率曲线进行了修正.     

成像光谱仪用0.4～1.1μm宽光谱分色片的研制

分色片是成像光学系统的关键元件之一。为了满足：45。角度下使用时,0．6～1．1μm,透射率（T）大于80%;0．4-0．6μm,反射率（R）大于90％;且尤其注重0．625μm具有高透射性,0．575μm具有高反射性的使用要求,研制了应用于成像光谱仪的0．4～1．1μm宽光谱可见／近红外分色片。在设计上采用了长波通滤光膜系加匹配修饰膜系的结构;采用非规整膜系变极值波长监控的方法,实现了多层非归整膜系的镀制;使用离子辅助沉积技术,保证了膜层的可靠性,研制出符合工程使用要求的高性能分色片。     

用于材料反射率测量的共轭反射计设计与分析

为了研究激光辐照过程中材料的耦合特性及耦合特性随温度的变化规律,设计了一套主体为半椭球壳体,可用于激光辐照过程中材料反射率在线测量的共轭反射计实验装置,研制完成的初样其主体内壁在可见-长波红外光谱范围内镜面反射率优于70%。介绍了测量原理和测试系统的设计方案,采用光线追迹模拟方法研究了主体部分的设计参数,分析了开孔位置、入射方向、光斑尺寸、收集孔径以及内壁反射特性对测量收集效率的影响。结果表明:在设计指标下选用探测光束直径为Φ10 mm、收集孔径为Φ38.1 mm时,收集效率可达到完全收集的97.8%,满足测量要求。另外,用短波激光测量内表面光洁度有更高要求;理想面型条件下,限定范围内的收集效率主要由内壁镜面反射率决定;因此,半椭球内壁的面型、光洁度、反射率及其均匀性是影响测量精度的主要因素。     

光学内反射型精密角度传感器

本文基于光从光密介质传到光疏介质时,在临界角附近随光的入射角的微小变化,光的反射率发生急剧变化的原理,设计了利用临界角棱镜组成的多次反射型临界角角度传感器。通过光学式差动检测方法,减小了反射光所固有的随入射角的变化,其反射率变化曲线的非线性,进而通过检测光的反射率,可高精度地检测角度变化量。该传感器体积小结构简单,可通过调整初始入射角、反射次数及反射光的性质控制其精度和测量范围,可设计适于多种精度要求的微小角度的精密测量仪器。     

多层金属/介质膜系中Al层的作用分析

设计了一维金属/介质多层膜系,膜系由几个周期的高折射率(Al₂O₃)/低折射率(MgF₂)材料所组成.在低折射率材料中插入金属层(Al),对膜系进行了优化,利用电子束蒸发方法制备了该膜系.实验表明,不仅Al层的总厚度直接影响透射谱的形状,在同样Al层总厚度情况下,Al层厚度分布对膜系也有影响.寻找到了最佳Al层分布结果,并通过了实验验证,制备出了能很好抑止BaF2晶体发射光谱的长波成分的膜系.     

类镍钽软X射线激光用多层膜反射镜的研制

设计并制备了工作波长为4.48 nm类镍钽软X射线激光用多层膜反射镜。选择C r/C、C r/Sc为多层膜材料对,模拟了多层膜非理想界面对多层膜反射率的影响。采用直流磁控溅射技术在超光滑硅基片上制备了C r/C、C r/Sc多层膜。利用X射线衍射仪测量了多层膜结构,在德国Bessy II同步辐射上测量了多层膜的反射率,C r/C,C r/Sc多层膜峰值反射率分别为7.50%,6.12%。     

A novel absorptive thin film for laser welding in optoelectronic device capsulation

1Introduction Laserweldingisakindofkeytechniquein thefieldofoptoelectronicdevicecapsulation.Thisprovedefficienttechniqueisincreasingly appliedinthewave guidematerialssuchas SiO2,Si,SiCandLiNbO3.Ouroriginalsugges tionistojointtheLiNbO3wave guideandV groovefiberopticassemblyonthesurfaceofthe steelsubstrate.Generally,agglutinationisthe regularchoice.Actually,thecorrespondinglyhighexpan sioncoefficientandshortlifespanoftheadhe sivesarethegreatestdrawbacks,thoughitisa convenienttechnique.Tin …     

高功率激光热效应对合束系统的影响

提出利用镀膜合束的方法对三路光束进行合束用于高功率红外激光合束系统设计。考虑系统中关键元件使用的红外材料ZnSe易受热效应影响,采用光机热耦合分析方法,研究了在温度边界条件固定时,各波段激光所产生的耦合热效应对各路激光波前畸变的影响,同时定性分析了系统中存在的激光偏置热效应。研究结果显示,系统中各波段的激光波前畸变均方根值(RMS)均满足设计要求(各波段波前畸变小于λ/8);激光偏置造成的波面高频成分增大了长波激光波前畸变量,但高频成分对系统波前畸变影响依然满足要求;轴向温差可在35s达到平衡,对光束波前造成主要影响的是各块镜片的面型畸变。根据分析结果搭建了实验平台,利用系统中短波400 W激光进行实验,采集了该条件下的面型并与仿真结果进行了对比,实验结果验证了该分析方法计算结果的准确性。     

离子辅助制备碳化硅改性用硅膜的研究

本文介绍了一种利用霍尔型离子源辅助电子束蒸发，在碳化硅（Silicon Carbide: SiC）材料上制备硅改性薄膜的方法，研究了不同沉积速率下改性后的抛光效果。对样品进行了表面散射及反射的测量。通过样品的显微照片可知硅膜层在沉积速率增大条件下结构趋于疏松。通过精细抛光改性的反应烧结碳化硅（Reaction Bonded Silicon Carbide: RB-SiC）样品表面散射系数减小到1.46%，反射率接近抛光良好的微晶玻璃。温度冲击实验和表面拉力实验表明硅膜无龟裂和脱落，性质稳定，与碳化硅基底可以良好的结合。