红外30μm亚波长抗反射光栅的制作

利用严格耦合波理论设计出亚波长抗反射光栅,并通过等离子体辅助刻蚀制作出了立方状抗反抗光栅．测量结果发现该光栅具有良好的增透特性,并且测得光栅参数和理论设计参数基本一致,表明等离子体辅助刻蚀是制作深光栅的有效方法．对实验结果进行了分析和讨论,结果表明,临界周期点随折射率的变化规律在亚波长抗反射光栅的制作中有重要的作用．     

2维光子晶体抗反膜的制作及其特性分析

为了研究2维亚波长光栅的抗反射特性,分析了2维光子晶体的2维光栅结构,通过全息束光干涉的方法,在光刻胶上制作了六角结构的2维全息光子晶体结构.把具有2维全息光子晶体结构的光刻胶作为母版采用全息模压的方法,将结构复制到薄膜材料上.结果表明,这种抗反膜在红外波段具有增透作用,与理论分析相吻合.     

抗反射亚波长光栅的特性研究

利用矢量衍射理论的数值求解方法,研究了亚波长光栅结构参数对反射率的影响,特别是基底厚度对反射率的影响,这些为设计和制作具有优良的抗反射性能的二元光学元件提供了设计依据.     

三角形面形亚波长光栅的衍射特性研究

运用等效介质法 (EMT)和基于严格电磁场理论的傅立叶模式理论 (FMT)分别讨论了三角形浮雕型的亚波长位相光栅的衍射特性 ,并对以上两种方法的数值模拟结果进行了比较研究。发现了等效介质法的局限性 ,并且利用模式理论研究了导模共振异常现象     

亚波长纳米结构宽波段抗反射特性

研究了玻璃(折射率n=1.52)表面周期性台阶结构的宽波段抗反射特性.利用等效媒质理论,对单台阶和二台阶结构进行了参数设计,并用严格耦合波理论对设计的台阶结构进行了入射光波长、入射角的反射效率、反射级次特性分析计算.研究结果表明:当亚波长纳米结构的周期低于周期阈值时,随着入射波长的增加只有零级衍射;台阶层数的增加,可增...     

亚波长浮雕结构的红外抗反射研究

基于等效媒质理论,对周期性浮雕结构的抗反射特性进行了分析和研究。给出了二维对称的抗反射浮雕结构等效光学参数的估算方法。提出了基于最小特征尺寸考虑的脊基和隙空的设计概念。利用离子束刻蚀工艺技术,在Si片上制备了一种两维红外抗反射浮雕图案。测试结果表明,这种表面结构像单层抗反射膜一样,具有很好的增透效果,表面结构的等效折射率相当于镀层材料折射率,而刻蚀深度则相当于镀层的1／4波长厚度。     

一维亚波长光栅等效折射率描述光栅光谱特性的有效性研究

运用有效媒质、薄膜干涉及耦合波理论,结合数值寻优算法,采用不同形式的等效折射率来描述一维亚波长光栅的光谱特性.借助光谱误差函数及耦合波折射率,分别针对TE和TM模,对其他等效折射率在描述亚波长光栅时的有效性加以分析比对.研究结果表明:在光栅结构参数已确定的情况下,当归一化光栅周期A/λ＜0.30时,TE模的二级近似折射...     

亚波长结构的抗反射特性三维TLM方法模拟

传输线矩阵(Transmission line matrix,以下简称TLM)方法,根据场方程和传输线方程之间的相似性,用等效分布传输线网络模拟给定结构,在时间和空间上进行离散化,是一种强有力的三维时域电磁场数值仿真算法.简要介绍三维扩展型结点TLM方法的模型、激励源和边界条件,并使用该方法对亚波长结构的抗反射特性进行模拟研究,为进一步深入探讨该结构的抗反射特性、进行优化设计提供依据.     

硅表面太赫兹抗反射亚波长结构设计

亚波长结构是特征尺寸小于工作波长的连续阵列浮雕结构,可看成是一层折射率均匀的介质层,仅存在零级的透射和反射衍射。基于等效介质理论和严格耦合波理论介绍了亚波长抗反射结构。为提高111μm波长太赫兹辐射(2.7THz)的透过率,在硅表面设计了亚波长抗反射结构。该结构的透射率和反射率由其浮雕结构的周期、高度和占空比确定。利用等效介质理论和严格耦合波理论对其结构参数进行了优化设计。当周期为27μm、高度为13μm、占空比为0.75时,得到了99.05%的太赫兹辐射透过率。     

二维抗光反射亚波长周期结构的分析与实现

与传统光学抗反射膜相比, 二维抗反射亚波长周期结构可以通过调整结构尺寸、周期等参数调节整个结构的等效折射率分布, 从而达到更好的抗光反射效果。通过基于有限元方法的电磁场全波分析方法, 对纳米球形亚波长周期结构进行了深入的分析, 研究了纳米球尺寸和周期等结构参数对反射率的影响。使用溶胶-凝胶法制备了不同尺寸的二氧化硅球形纳米颗粒, 并制成密排球形颗粒样品。反射率测量实验表明该样品在可见光和红外波段具有良好的抗反射性能。并在理论计算和实验验证的基础上, 给出了一种可行的密排球形亚波长抗反射表面的设计方法。     

亚波长光栅与法布里-珀罗滤光片集成的高性能光谱偏振分光器

光谱偏振成像技术是一种新型的光学成像技术,它不仅提高了目标的信息获取量,还降低了背景噪声,可以捕获目标细节,检测伪装目标。本文提出了一种将亚波长光栅与F-P滤光片相结合的光谱偏振测量器件,该器件可以获得超高光谱分辨率和偏振消光比,并且光谱和偏振可以灵活调控。本文设计了一种光谱偏振同时分光器,可同时获得4个光谱通道的斯托克斯参数。仿真结果表明,其光谱分辨率为217,偏振消光比为。实验结果表明,亚波长光栅的偏振消光比大于500,透射率为90%。全介质F-P滤光片的光谱分辨率为30,在长波红外波段的透射率为60%。该设计方法具有通用性,可用于可见光、红外甚至太赫兹等波段。得益于这些优点,器件在微型偏振光谱仪和全斯托克斯偏振检测等领域有很大的应用潜力。     

周期性动态热效应光栅的研究

为使激光诱导动态光栅产生在空间上可分辨的高效率衍射光，光栅介质必须足够薄以满足光栅条件，但动态光栅自衍射效率却又随介质厚度的增加而增加，我们提出用相位匹配的周期性薄光栅组可解决这一矛盾，并在实验上用周期性热效应光栅对理论进行了验证。     

基于亚波长光栅理论的二维光子晶体的禁带特性研究

本文根据光子晶体自身的结构特点,提出适合于二维光子晶体的光栅组模型,从而利用光栅的矢量衍射理论来分析光子晶体的禁带结构。采用该方法,本文讨论了几类典型的二维光子晶体的禁带特性。     

用亚波长正弦介质光栅设计1/4波片

采用扩展边界条件法,得出亚波长正弦介质光栅正入射反射型1/4波片的结构参数。发现在一定精度范围内TE波与TM波的相位差能够在一段较大的槽深区域满足设计要求,从而降低了实际控制刻蚀深度的难度。讨论了线偏振光转化为圆偏振光的方位角问题。     

二维全息光栅的夫琅和费衍射

为了对光栅的衍射性能有更深入的了解,对振幅型光栅的衍射进行了研究。通过对振幅型一维和二维全息光栅的夫琅和费衍射进行观测,拍摄了光栅衍射的夫琅和费衍射图样。从结果发现二维光栅的主极大分布并非两个一维光栅主极大分布的简单相加,而是在二维平面内形成的规则分布,其分布规律与矩孔衍射图样的光强分布有着相似之处。实验结果可以据衍射理论很好地解释,因此,理论与实验是完全一致的。     

全息拼接光栅的误差研究

为了制作大面积拼接光栅,对全息光栅拼接误差进行了分析。利用参考光栅与光场光栅形成的莫尔条纹来控制拼接光栅位置和误差,确定了参考光栅莫尔条纹间距、倾斜度及相位与拼接光栅位置之间的关系。研究了参考光栅面和拼接光栅基片不平行时莫尔条纹与拼接光栅条纹的相位一致性,计算了光程差漂移对拼接光栅相位对准误差的影响,分析了工作平台移动对光栅拼接误差的影响。得出光栅拼接总误差为0.15λ,该误差接近光栅拼接精度要求,通过实验验证了全息光栅拼接误差分析的正确性。结果表明,利用参考光栅进行全息光栅拼接是可行的。全息拼接光栅的误差分析为制作米量级高精度拼接光栅提供了理论支持。     

Fabrication of biomimic GaAs subwavelength grating structures for broadband and angular-independent antireflection

We combine interferometric lithography and inductively coupled plasma etching to fabricate GaAs subwavelength grating (SWG) which mimics the moth eye structures. Through the modification of morphology parameters, including profile, height and packing fraction, tapered, high-aspect-ratio and closely-packed GaAs SWGs are obtained. The measurement of spectral reflectance of the fabricated SWGs shows that reflection has been dramatically reduced compared to the polished GaAs surface. Particularly, the optimized SWG structures exhibit an average reflection below 5% in the wavelengths ranging from 350 to 900 nm. Furthermore, the angular-independent property is demonstrated by measuring the reflectance versus varying angles of incidence at 532 and 632.8 nm wavelengths.