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。     

薄膜偏光分束镜的设计与性能测试

基于MacNeille薄膜偏光分束镜的设计原理,以LaK2(1.64)玻璃为基底,采用ZrO2和SiO2为高低膜料进行膜系设计。对制作的棱镜进行测试,结果表明,透射p光偏振特性优良,其消光比高达2.1×10-4,同时发现其消光比受视场角的影响比较大,入射角越小其消光比越高。     

受抑全内反射的偏振分光器

概述了薄膜偏振分光器的研究现状及其主要特点,对不同于MacNeille设计原理的受抑全内反射偏振分光器进行了研究,这种偏振分光器基于受抑全内反射和薄膜干涉原理,当入射角大于临界角时,在宽波段宽角度范围内反射P偏振光,透射S偏振光。重点分析这种偏振分光器的设计原理,设计了波长范围为420￣680 nm、空气中的入射角范围为±10°、膜系的消光比为TS/TP≥1000的用于背投系统的薄膜偏振分光器。     

入射角对含钴氧化铝膜红外偏振光谱特性研究

为了研究入射角度对含钴阳极氧化铝膜近红外偏振光谱特性的影响,采用阳极氧化的方法制备了阳极氧化铝膜,向其孔中镀入了钴,然后利用UV-3101PC型分光光度计对其进行了透射光谱测试,并在入射角分别为30和45时测试了其偏振光谱。结果表明,这种含钴阳极氧化铝膜在近红外波段具有良好的透射率和消光比,且消光比随着入射角的增大而显著提高。     

通信波段宽带吸收器设计研究

基于材料和尺寸不同的三光栅级联结构设计了一种 通信波段电磁超材料吸收器。利用时域有限 差分法(FDTD)数值分析了结构设计参数对吸收光谱的影响规律,获得了最佳结构。同时探 究了吸收 光谱对光源特性的依赖性。仿真结果证明,基于表面等离子共振和FP腔共振耦合形成的吸收 光谱主要集 中在0.66 μm通信波段,吸收率均达94%以上。吸收谱带宽随介质层厚度增大明显展宽;而三光栅 宽度比和高度比对吸收带宽几乎无影响,但对吸收率影响较大。因FP腔模和SPR模两种共振 机制在同一 单元周期下,共振波长沿相反方向漂移,近乎彼此抵消,导致吸收光谱带宽对周期不敏感; 同时具有吸收光谱特性不受光源入射角限制的优势。     

Cu-氧化铝纳米阵列近红外偏振特性的入射角度效应

用阳极氧化方法制备了阳极氧化铝膜,向其孔中镀入了铜,然后利用UV-3101PC型分光光度计对其进行了透射光谱测试,并在入射角分别为30°、45°和60°时测试了其偏振光谱。实验结果表明,这种含铜阳极氧化铝膜在近红外波段具有良好的透射率和消光比,且消光比会随着入射角的增大而显著提高。     

电气和电子工程用材料科学

TB43 2005030011 利用Rugate膜系理论实现宽角度入射1500-1600nm波段减反射薄膜的研究/徐晓峰,张凤山,范滨,张Min浩(东华大学)// 红外与毫米波学报.-2004,23(3).-185-188 阐述了利用Rugate膜系理论设计宽角度减反射薄膜的方法,从理论上分析了宽角度的情况下,偏振产生透过率不同的原因,模拟设计了光谱区在1500-1600nm波段,入射角从0度到80度宽角度减反射薄膜,探索出了一条新型膜系设计的途径,其优化结果是较为理想的. 该研究方法如能在太阳能、光纤通信、航天、激光等领域应用,将大大地提高光能的利用率,具有重要的应用价值.图8表1参9(李)     

利用Rugate膜系理论实现宽角度入射1500-1600nm波段减反射薄膜的研究

阐述了利用Rugate膜系理论设计宽角度减反射薄膜的方法,从理论上分析了在宽角度的情况下,偏振产生透过率不同的原因,模拟设计了光谱区在1500-1600nm波段,入射角从0度到80度宽角度减反射薄膜,探索出了一条新型膜系设计的途径,其优化结果是较为理想的．这一研究方法如能在太阳能、光纤通信、航天、激光等领域应用,将大大地提高光能的利用率,具有重要的应用价值．     

双反射对称分束与平行分束偏光镜的新设计

在激光偏光调制技术中,对称分束镜和超大剪切差的平行分束偏光镜受技术和材料的限制,制作难度很大,为了提高偏光棱镜出射光束的对称性和平行分束性,从复式双反射棱镜结构出发,寻找到两种设计方案,一是改变结构角参量φ和β,该设计不仅能保证分束角的对称,而且可以拓宽分束角,并可以根据需要,选择不同的结构角参量以获得合适的对称分束角。二是把出射面为平面改为两个向外凸的平面,能得到剪切差大的平行出射的o光和e光,且剪切差大小可根据用户要求设计,大大拓宽了双反射偏光棱镜的使用范围。实验结果与理论结果基本一致。     

应力对薄膜偏振分束镜性能的影响及改进工艺

为了研究应力对薄膜偏振分束镜性能的影响和减少应力的方法,通过在镀制分光膜之前预镀Al2O3过渡层,镀制过程中提高真空度、升高基底温度、减慢薄膜沉积速率,以及封装过程中采用光学光敏胶紫外光照射快速凝固法来减少薄膜应力。利用CCD采集了工艺改进前后薄膜偏振分束镜反射光和透射光的光斑图像,利用消光比测试系统测量了工艺改进前后薄膜偏振分束镜反射光和透射光的消光比。结果表明,改进工艺后反射光和透射光的光斑能量更加集中,散斑现象变小;反射光和透射光的消光比特性明显提高。由此可见,通过改进镀制工艺和封装工艺可以使薄膜偏振分束镜的指标达到使用要求。     

周期层数及入射角对一维光子晶体带隙的影响

一维光子晶体基本周期的介质折射率取n2=1.5和n3=2.5,采用传输矩阵法,通过For-tran编程进行数值计算,分别得到了不同周期层数(N)及不同入射角度(θ1)下的一维光子晶体透射谱;从光子带隙频宽、带隙中心位置及带隙中心的透射率值等方面,分析并讨论了周期层数及入射角对一维光子晶体带隙特性的影响。结果表明,随着N值的增加,带隙中心的透射率值迅速减小,当N增至16层时,一维光子晶体基本形成;此外,在0°～85°内,随着入射角度的增加,带隙低频值向左移动,高频值向右移动,带隙宽度呈增加的趋势,入射角不影响光子带隙的中心位置。     

基元介质数对光子晶体光传输特性的调制

运用传输矩阵法理论,通过计算机计算模拟,研究基元介质数对光子晶体光传输特性的调制规律,结果表明:无论是标准结构还是对称结构光子晶体,透射谱中均出现一条带宽很宽的主禁带,而且不同基元介质数光子晶体的主禁带带宽不一样。对于标准周期结构光子晶体(AB)m、(ABC)m和(ABCD)m,主禁带中不出现透射峰,但随着基元介质数增加,主禁带的带宽发生变化,而且主禁带两侧会出现若干条分立透射峰。对于对称结构光子晶体(AB)m(BA)m、(ABC)m(CBA)m和(ABCD)m(DCBA)m,主禁带中恒定出现一条透射率为100 %的窄透射峰,随着基元介质数增加,主禁带中窄透射峰条数及其透射率保持不变,但主禁带及其中窄透射峰的带宽会变窄,同时主禁带两侧会出现若干条分立透射峰,而且分立透射峰的条数多于标准周期结构光子晶体主禁带两侧的透射峰条数。基元介质数对标准周期结构和对称结构光子晶体透射能带谱的调制规律,对新型光学滤波器、光学开关等器件的研究和设计具有一定的理论参考价值。     

斜角入射沉积TiO_2薄膜的光学特性和表面粗糙度

采用电子束热蒸发技术在K9玻璃基底上以不同的沉积入射角沉积了单层TiO2薄膜,研究了不同入射沉积角沉积的TiO2薄膜的光学特性、填充密度和表面粗糙度,并比较了不同膜层厚度下薄膜表面粗糙度与入射沉积角之间的关系。研究结果表明,随着入射沉积角的增加,TiO2薄膜的透射率增加,透射峰值向短波移动,薄膜的填充密度从入射沉积角0°时的0.801降低到入射沉积角为75°时的0.341;薄膜的表面粗糙度随着入射沉积角的增加而增加,当入射沉积角为75°时,薄膜的表面粗糙度略高于基底的表面粗糙度。在沉积入射角不变时,随着膜层厚度的增加,膜层的表面粗糙度降低。     

BBO晶体Ⅱ类相位匹配光参量放大理论分析

理论研究了BBO晶体在Ⅱ类相位匹配下非共线情况时的参量放大特性。计算了在不同非共线夹角下的相位匹配角度。在增益谱分布的模拟计算中发现Ⅱ类匹配具有非常窄的增益带宽，并在其参量带宽的模拟计算中得到了证实。数值模拟了转换效率随晶体长度的变化曲线。分析了抽运光脉冲和信号光脉冲的时间不同步以及初始输入的信号光脉冲形状对转换效率的影响。选择最佳晶体长度和同步时间，最大转换效率可达到25％。研究结果表明BBO的Ⅱ类相位匹配具有非常窄的参量带宽和增益带宽，这对于窄带的激光参量放大的研究有重要意义，并拓宽了BBO晶体在光参量放大技术中的用途。     

Spiraphase-type reflectarrays based on loaded ring slot resonators

Reflective periodic arrays based on loaded ring slot resonators are analyzed. A full-wave mathematical model is developed and numerical results are presented. It is proven that the reflection angle for the normally incident circularly polarized wave can be effectively controlled by proper positioning of reactive loads in ring slot resonators. Analysis of the reflection characteristics of the Ka band one-layer reflectarray results in a conclusion that the incident wave can be effectively redirected in the directions determined by elevation angles as high as 65/spl deg/ with conversion coefficient better than -1.5 dB. It is also shown that the usage of the multilayer reflectarray leads to a considerable improvement in the reflection characteristics when it is compared with the one-layer reflectarray. The method of the waveguide simulator has been used to verify the developed mathematical model.     

一种基于二氧化钒材料的可调谐吸波器设计

为了在THz波段获得TE波下的可调谐吸收频谱, 采用全波仿真的方法, 设计了一款基于二氧化钒材料的可调谐THz吸波器, 对该吸波器的吸收频谱、电场图、表面电流图以及能量损耗图进行分析, 并讨论了结构参量h₄, k以及入射角度θ对吸收频域和吸收带宽的影响。结果表明, 通过外部温控的方式改变二氧化钒谐振单元的物理特性可以获得可调谐的吸收频谱并改善吸波器的吸收性能, 该吸波器在温度T≥68℃时, 可以实现在2.70THz~3.36THz频段的宽带吸收(吸收率在90%以上), 相对带宽达到21.8%;在T＜68℃时, 可以实现多个单频点的吸收; 改变结构参量h₄, k可以改变吸收频点的位置以及吸收带宽, 改变入射角度θ可以影响吸波器的吸收效果。该研究对可调谐太赫兹器件的进一步探究是有帮助的。     

蜂窝夹层结构传输性能随入射角变化规律研究*

使用高Q 谐振腔材料介电性能测试系统,对不同入射角下、不同格孔边长的NOMEX 纸蜂窝材料介电性能进行了测试。结果表明,相同格孔边长的情况下,NOMEX 纸蜂窝材料损耗角正切值随入射角的增大而增大,且小格孔蜂窝受入射角影响较大。为明确蜂窝材料介电性能的这种特性对夹层结构性能影响,设计并加工了一块5 层夹层结构等效平板,通过设计仿真结果和试验结果对比分析,并结合测试误差分析,明确了蜂窝介电性能随入射角变化对夹层结构传输性能的影响及其原因。     

含金属层一维三元光子晶体结构的高吸收特性研究

利用传输矩阵理论,分析了含金属层的一维光子 晶体对太阳光谱的吸收特性。通过对一维光子晶体透射谱、 反射谱和吸收谱的分析,分别研究了金属层的消光系数、色散系数、入射角和光子晶体结构 的周期数目变化对吸收率的 影响。结果表明随着消光系数和周期数的增加,吸收率都明显增加,谱线宽度和高吸收带位 置基本保持不变;吸收率随 着色散系数的增加变化规律略有不同,不同吸收带的频谱位置向长波方向移动,谱宽基本保 持不变;吸收率均值随入射 角的增加而减小,而且频谱位置向长波方向移动;一维光子晶体结构周期数增加,各吸收 带的吸收率波动程度减小。 本文结果可用于提高对太阳光辐射的吸收,为光子晶体的设计及其在太阳能利用方面的应用 提供重要依据。