多层介质膜红外空芯光纤的传输特性

提出了一种计算多层介质膜空芯光纤损耗谱特性的方法,理论分析了介质—金属膜结构红外空芯光纤的传输损耗特性.将各层膜的厚度、材料色散和表面粗糙度等特性引入理论计算后,根据实测损耗谱估算了每层介质膜厚度.通过比较实测和理论计算损耗谱,调整优化了工艺参数.采用液相镀膜法,制作了在中红外波长带有低损耗特性的Ag/SiO2/AgI/SiO2三层介质膜结构空芯光纤.     

光学薄膜的损耗

对光学薄膜的表面散射、体散射和吸收这三个损耗因素进行系统的分析和计算,并在它们都存在的条件下,计算了光学薄膜的反射率、透过率和损耗率.由于计算程序考虑了各种因素对光学薄膜的影响,所以计算模型和计算方法比一般的方法有更多的普遍性.文中给出11层ZnS/MgF_2反射膜和21层TiO_2/SiO_2反射膜的计算结果.     

光学薄膜的几种测量方法(三)

用作激光反射镜的多层介质膜,要求尽量低的光损耗。实验测定表明,膜系的吸收常常小到可以忽略,因而损耗主要来自膜的光散射。介质膜系的光散射薄膜的成核和成长机理,引起膜层微结构的不均匀性,便造成光散射。因此,配合光散射测量,通过对膜层微断面组织的观察,对多层膜的微结构进行了研究。     

多层介质膜的角散射

在Beckmann表面散射的基础上求出多层介质膜的角散射公式,计算了21层TiO_2/SiO_2反射膜对不同波长的角散射。     

多层介质薄膜膜层间界面粗糙度及光散射

利用泰勒霍普森相关相干表面轮廓粗糙度仪(Talysurf CCI)分别对基底和采用电子束热蒸发技术沉积的15层二氧,化钛(TiO2)和二氧化硅(SiO2)为膜料的介质高反膜的膜层间的界面粗糙度进行了研究,并对不同工艺下沉积的薄膜界面粗糙度以及不同基底粗糙度上沉积的薄膜的表面粗糙度进行了比较.实验结果表明:TiO2薄膜对基底或下表面粗糙度有较好的平滑作用,随着TiO2和SiO2膜层的交替镀制,膜层间表面粗糙度呈现出低高交替的现象,随着膜层层数的增加,膜层间界面粗糙度低高变化范围减小;采用离子束辅助沉积工艺时,膜层问界面粗糙度低高变化范围较小.总散射损耗的理论计算表明:中心波长处完全非相关模型下的总散射损耗小于完全相关模型下的总散射损耗.实验结果表明:界面粗糙度的相关度约为0.4.     

MLFMA结合最佳一致逼近快速求解目标宽带RCS

该文将多层快速多极子与最佳一致逼近结合计算了目标宽带的电磁散射特性。通过求解给定频带内的切比雪夫节点和节点处的目标表面电流,实现了频带内任意频点表面电流的快速预测,从而快速分析了目标宽带电磁散射特性。将计算结果与MLFMA逐点计算的结果进行了比较,结果表明在不影响精度的前提下,该方法大大地提高了计算效率。     

高性能193nm反射膜的制备与误差分析

分析了膜厚控制误差对反射膜设计曲线的影响,发现高低折射率材料厚度反方向变化时(高折射率膜层厚度增加,低折射率膜层厚度减小),反射膜的反射率变化不明显,设计的膜系结构对这种膜厚变化方式的制造误差宽容.在此基础上制备了193nm反射膜,结果表明退火前光学损耗相对较大,实验结果与理论计算结果存在一定差距,并且散射损耗在总的光学损耗中所占比例很小,而吸收损耗占光学损耗的主要部分,起主导作用.退火后光学损耗明显下降,实验结果与理论计算结果更为接近,193nm反射膜的反射率达98%以上.散射损耗增加至接近吸收损耗的水平,不过在总的光学损耗中仍然占比较小的比例.说明当吸收损耗下降到一定程度时,散射损耗所起的作用也是不可忽视的.     

光学薄膜界面粗糙度互相关特性与光散射

为了研究光学薄膜界面的互相关特性及光散射特性,介绍了光学薄膜的散射理论和模型。依据光学薄膜矢量散射的表达式,借助于总背向散射理论分析了光学薄膜界面互相关特性对光散射的影响,并用实验验证和分析了TiO2单层薄膜膜层厚度,K9玻璃基底粗糙度以及离子束辅助沉积(IBAD)工艺等因素对光学薄膜界面互相关特性的影响。结果表明,根据矢量光散射理论计算的光学薄膜界面互相关特性和光散射的关系与实验测量结果一致。随着基底粗糙度、薄膜光学厚度的增加,薄膜界面的互相关特性会变差,采用离子束辅助沉积的TiO2单层薄膜的膜层界面互相关性明显好于不用离子束辅助沉积的薄膜。     

离子束溅射氧化物薄膜的中红外特性

以离子束溅射沉积(IBSD)方法制备了Al2O3、Nb2O5单层膜,用红外可变角度光谱椭圆偏振仪(IR-VASE)测试了薄膜的光学常数。用原子力显微镜(AFM)测量了单层膜的表面形貌及表面粗糙度,计算了单个表面的总积分散射(TIS)。以Nb2O5和Al2O3为高低折射率材料设计并制备了2.7μm高反射膜。最后对单层膜进行了环境实验检测。结果表明,制备的薄膜在中红外波段具有高的折射率和低的消光系数,光滑的表面特性和极低的表面散射损耗;在2.7μm波段没有发现由于水吸收导致的消光系数的增大;制备的反射膜在2.7μm反射率达到了99.63%,接近于理论计算值。薄膜顺利通过了一系列环境实验,显示其优良的环境稳定性。     

扩展导体目标RCS快速计算的超宽带特征基函数法

用超宽带特征基函数法（UCBFM）分析扩展多导体目标的宽带散射特性。该方法保留了传统的特征基函数法（CBFM）可加速求解矩量法（MoM）中矩阵方程的优点,同时可通过将在最高频率点提取的超宽带特征基函数（UCBF）,运用于其他频率点构建MoM减阶矩阵,实现快速频率扫描。相比于传统的CBFM,UCBFM因为不需要在每个频率点重复计算特征基函数（CBF）,故可大大减少计算时间。该方法提供了一种快速分析目标宽带散射特性的解决途径。仿真计算了2×2导体球和3×1立方导体的扩展多导体宽带RCS频率响应,数值结果验证了该方法在此类问题求解中的有效性。     

加载多层介质谐振器的宽带背腔缝隙天线设计

提出并设计了一种工作于X波段的新型宽带背腔缝隙天线,通过在缝隙外侧加载多层介质谐振器,有效扩展了天线带宽并显著提高了天线增益.设计的天线中心频率为10 GHz,-10 dB回波损耗带宽约为40％;带内增益5～9.5 dBi,比未加载多层介质谐振器的背腔缝隙天线提高2～3 dB.实测结果同设计结果基本吻合,有效验证了该设计的正确性.     

光学表面粒子污染物散射的单层薄膜调控特性

为了降低超精密低损耗光学元件表面粒子污染物的光散射损耗,文中提出通过在光学表面沉积单层薄膜来调控表面场强分布,从而降低散射损耗的方法。理论分析了K9玻璃超光滑光学表面不同厚度单层二氧化硅（SiO₂）和单层二氧化钛（TiO₂）薄膜表面上方半径为100 nm粒子污染物所在处的电场强度,理论分析结果发现,当SiO₂薄膜厚度为137.4 nm,TiO₂薄膜厚度为12.3 nm时,表面粒子污染物所在处的电场强度最小。在此基础上分别计算了光学元件表面沉积厚度为137.4 nm的单层SiO₂薄膜以及厚度为12.3 nm的单层TiO₂薄膜,表面粒子污染物的总散射损耗(S)和双向反射分布函数(BRDF),计算结果表明,在波长为632.8 nm的光垂直入射时,单层SiO₂薄膜和单层TiO₂薄膜可有效降低其表面粒子的BRDF,且可将K9玻璃表面的总散射分别降低12.40%和25.04%。实验验证了单层SiO₂薄膜对于表面粒子污染物散射降低的有效性。     

对流层散射超视距信道传输损耗快慢衰落特性研究

对流层散射通信是一种地面微波超视距传播的重要手段。针对现有对流层散射传输损耗预测模型无法描述大气环境等因素随机变化问题,该文基于电场强度的快慢衰落特性,首次开展了传输损耗的快慢衰落特性研究,建立了传输损耗分布模型,并结合ITU-R P.617-3给出了该分布待定参数的计算方法。选取了国际电信联盟公布的部分散射链路试验数据,借助正态分布的坐标图纸,验证了该分布模型的有效性,结果表明传播损耗慢衰落特性服从正态分布,可为下一步计算散射链路误码率奠定基础。此外,基于分布模型还提出一种传输损耗预测方法,并利用试验数据验证了所提方法具有较好的精度,克服了现有方法无法计算任意概率传输损耗的问题。     

电介质薄膜的光散射

测量了电介质薄膜在波长441.6毫微米处的光散射.表明了 TiO_2,SiO_2,ZnS,和 MgF_2薄膜的总散射损耗与蒸发参数有密切关系。TiO_2—SiO_2和 ZnS—MgF_2膜系的光散射可以用界面上的散射来解释,把作为散射角函数的光散射曲线与数字计算方法的结果作了比较,得到了界面的统计参数,并且发现它与电子显微镜的结果是很好地吻合的.     

阴极耦合层对顶发射白光OLED器件光电性能的影响

为了分析不同阴极耦合层对顶发射白光OLED器件光电性能的影响,数值计算了半透明阴极组成的多层膜系(ETL/EIL/Mg:Ag/折射率匹配层)的透过率和损耗;同时,采用共阴极结构设计制备了顶发射白光OLED器件,并对不同折射率匹配层制备的顶发射白光OLED器件的光电特性进行了研究。结果表明:采用相同厚度LiF和Al2O3薄膜作为阴极耦合层时,多层膜系光学透过率和损耗曲线存在较大差异;在20mA/cm2电流密度下,随着观测角度的增大,采用LiF+Al2O3双层折射率匹配层制备的器件电致发光谱峰位发生蓝移,但在整个视角内,器件的色坐标均稳定在白光等能点附近,这表明顶发射白光器件的色坐标可以通过折射率匹配层调节,使得器件在较大视角范围均能实现白光发射。     

散射环境下宽带移动通信衰落信道扩展模型

介绍了采用高精度信道测试设备进行室外100 MHz宽带无线信道测试;针对传统多径衰落无线信道测量模型中易忽略的漫散射效应,提出了包含漫散射指数衰落特性的宽带无线信道扩展模型;基于实测数据提取了相应的扩展模型参数和更准确的时延特性,验证了宽带扩展模型的有效性和必要性.宽带移动通信信道扩展模型能够高精度地描述宽带信道衰落特性,对第四代宽带移动通信系统的设计乃至实际散射环境下的现场试验均有重要意义.     

Si光电器件表面减反膜设计的数值分析

本文通过计算、分析在Si光电器件表面由SiO2、Si3N4及AI2O3组成的不同减反膜的反射损耗,得出了最优化的膜层组合。厚度为95nm的SiO2层是最佳的单层减反膜;进一步的优化可采用40nmSi3N4和40nmSiO2或45nm AI2O3和45nm SiO2组成的2层结构;3层或3层以上结构的反射损耗呈振荡性变化,不建议采用。     

光学薄膜减散射特性研究

为了降低光学薄膜的表面散射损耗,依据微粗糙面的一阶微扰理论,在不考虑多重散射效应的情况下,利用电磁场边界条件给出的光学薄膜任一界面粗糙度引起的散射场在入射介质中的表达式,重点讨论了单层光学薄膜实现零散射的条件以及实现减散射的条件,理论研究结果表明:当膜层的光学厚度为/4的偶数倍时,单层薄膜要实现减散射就必须使单层膜的折射率大于基底的折射率,且空气-薄膜界面的微粗糙度必须小于薄膜-基底界面之间的微粗糙度。当膜层的光学厚度为/4的奇数倍时,单层薄膜的折射率小于基底的折射率,且膜层两个界面的粗糙度必须满足特定条件,才能实现减散射的效果。     

改进的光纤光栅多层膜分析方法

将多层膜理论与传输矩阵方法相结合 ,提出了一种光纤光栅的分析方法。该方法将光纤光栅看作一多层膜系统 ,每层薄膜用 2个 2× 2的矩阵 (界面传输矩阵和膜层传输矩阵 )来表示。将每层的传输矩阵依次相乘 ,最后得到 1个 2× 2的矩阵 ,进而可以得到光纤光栅的特性。该方法避免了传统传输矩阵方法中对耦合模微分方程的求解 ,可以对各种光纤光栅作出灵活、精确的分析 ,且与传统的多层膜方法相比更简单、直接。用该模型模拟了多种光栅的光谱特性 ,分析讨论了计算参数设定对计算精度的影响以及计算误差。     

电子在多层膜摇摆器中的辐射

提出了利用多层膜作自由电子激光器的摇摆器,利用虚光子和康普顿散射讨论了运动电子在多层膜摇摆器中的自发辐射。(Fe/Cr)N等铁磁-非磁层状材料的铁磁层之间存在反铁磁耦合,因此可以利用磁性多层膜制作自由电子激光器的摇摆器。考虑到静磁场的空间周期只有7.8nm,要精确计算电子在多层膜摇摆器中运动的自发辐射的波长和辐射功率就必须考虑电子的反冲。给出了运动电子在多层膜摇摆器中的自发辐射波长和辐射功率的精确计算表达式。结果发现,自发辐射波长和辐射功率表达式中都含有康普顿波长。