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%.     

退火温度对ZnO薄膜结构及光学性能影响

以二水醋酸锌为原料,使用溶胶凝胶法在玻璃基体上旋涂氧化锌薄膜.用X射线衍射、室温光致发光、可见分光光度计等方法对薄膜的结构、光学特性进行了研究,同时结合AFM和分光光度计,讨论了不同退火温度对氧化锌薄膜结构,透光率的影响.结果表明随着退火温度的升高,ZnO薄膜衍射峰增强,其中在500 ℃时,(002)峰最强,即沿C轴的取向性最好,晶粒尺寸依次增大,其中500-550 ℃时,晶粒尺寸比较小且分布均匀,平均粒径40 nm,表面粗糙度最小,小于8 nm;退火温度为550 ℃时,ZnO薄膜的透光率最高,达96%以上.并在380 nm附近有很强的紫外发射峰.     

ITO透明导电薄膜的射频磁控溅射制备

为保证氧化铟锡(ITO)薄膜良好的导电性和很高的可见光透过率,通过射频磁控溅射在光学玻璃基底上制备了ITO薄膜,采用分光光度计和四探针测试仪测试了ITO薄膜电阻率和在可见光范围内的透过率,X射线衍射(XRD)测试薄膜晶相结构.研究基底温度、氧气和氩气流量比和退火时间等工艺对ITO薄膜光电特性的影响.研究结果表明:在氧气和氩气流量比为1∶99、基片温度200℃、溅射功率150W、250℃退火60min条件下,沉积的ITO薄膜厚度约为1.4μm,ITO薄膜光电特性最佳,电阻率为3.42×10~(-3)Ω·cm,可见光范围内峰值透过率为89.27%.     

基于偏振干涉的任意波长锁定器

设计一种可任意设定波长且具有低温度漂移特性的波长锁定器。利用YVO4和LiNbO3等材料的热光特性及引入温度反馈补偿系统方式,实现锁定器的较低温度漂移特性;通过引入两个位相差为π/2的晶体偏振干涉滤波器,使得锁定器能够在工作波长范围内任意位置的实现波长锁定,且具有近似一致的分辨率。实验结果表明,设计的波长锁定器对于固定波长(1 543nm),在10~40℃的温度范围内工作时,波长锁定频率误差小于0.4GHz;当输入波长在波长锁定器的单个自由光谱范围内变化时,相同的温度范围下,最大频率锁定误差不大于0.8GHz。     

退火温度对锆酸铅薄膜光学性能的影响

用溶胶-凝胶法在石英玻璃基片上成功地制备了PbZrO3(PZ)薄膜．X射线衍射分析结果表明晶化好的PZ薄膜,是多晶钙钛矿结构．750℃晶化的薄膜,晶粒尺寸为30～50nm．用紫外-可见光分光光度计在波长200～900nm范围内,测量了不同温度退火的PZ薄膜的透射率,结果表明450、600、750℃退火的薄膜样品,其光学吸收边分别为4．11、4．56、4．59eV．     

不同热处理工艺制备WO3电致变色薄膜及性能研究

采用溶胶凝胶-钨粉过氧化法制备了氧化钨电致变色薄膜,并对其进行了不同温度的热处理,通过对电致变色原理的分析,研究讨论了不同热处理工艺对氧化钨薄膜微观形貌和电致变色性能的影响.采用X射线衍射、扫描电子显微镜、紫外-可见分光光度计、电化学工作站对薄膜的微观结构、离子储存、离子扩散速率和光谱调制能力进行了表征和分析.结果表明：适当的热处理温度可以形成较低缺陷的非晶薄膜,此时薄膜具有优越的离子储存和扩散能力,从而具有较大的可见光调节范围;热处理温度为300,℃时,薄膜表现出较好的电致变色性能.     

石墨烯器件结构参数对光电特性的影响

为了提高石墨烯基器件的光电响应性能,采用化学气相沉积法制备单层石墨烯,制备石墨烯/二氧化硅/硅结构器件;采用紫外-可见分光光度计、光学显微镜以及拉曼光谱对石墨烯薄膜进行材料特性表征,测试和分析不同结构参数的石墨烯器件在光辐照下的光电特性.研究结果表明:当甲烷流量为30 sccm,反应温度为1 030℃,退火时间为20 ...     

不同热处理工艺制备WO_3电致变色薄膜及性能研究

采用溶胶凝胶-钨粉过氧化法制备了氧化钨电致变色薄膜,并对其进行了不同温度的热处理,通过对电致变色原理的分析,研究讨论了不同热处理工艺对氧化钨薄膜微观形貌和电致变色性能的影响.采用X射线衍射、扫描电子显微镜、紫外-可见分光光度计、电化学工作站对薄膜的微观结构、离子储存、离子扩散速率和光谱调制能力进行了表征和分析.结果表明:适当的热处理温度可以形成较低缺陷的非晶薄膜,此时薄膜具有优越的离子储存和扩散能力,从而具有较大的可见光调节范围;热处理温度为300,℃时,薄膜表现出较好的电致变色性能.     

离子束辅助沉积非晶硅薄膜红外光学特性研究

为了得到非晶硅（a-Si）薄膜红外光学常数与工艺参数之间的关系,采用Ar离子束辅助电子束热蒸发技术制备a-Si薄膜,并利用椭偏仪和分光光度计测量了薄膜的光学常数,分析了薄膜沉积速率、基底温度和工作真空度对a-Si薄膜折射率和消光系数的影响.实验结果表明：影响a-Si薄膜光学常数的主要工艺因素是沉积速率和基底温度,工作真空度的影响最小.当沉积速率和基底温度升高时,薄膜的折射率先增大后减小;当工作真空度升高时,薄膜的折射率增大.在波长1~5μm之间,a-Si薄膜的折射率变化范围为2.47~3.28.     

氮化硅微金字塔结构化薄膜的分光特性研究

为研究氮化硅微金字塔结构化薄膜的分光特性,使用单点金刚石切削制备微金字塔结构,结合纳米压印技术制备氮化硅微金字塔结构薄膜,对其透射率与散射进行检测。通过对底面角度可变的氮化硅微金字塔结构化薄膜的近场光场分布展开仿真分析与实验研究,基于射线追踪方法建立数值仿真模型分析结构化薄膜的近场光场分布。研究结果表明:通过调整切削方向实现对微金字塔结构阵列底面角度0°～90°的控制,检测结果证明薄膜光学微金字塔结构化薄膜可以实现对光束传播方向与能量分布的调制,改变微金字塔结构的底面角度,可以让光波按照底角的设计传播,这一现象为微光电系统的光路设计提供了更广的自由度。     

基于双积分球的光学镜片透反射率测量系统

传统的透反射率测量系统不能同时实现透反射率的高精度测量,并且测量角度固定,测量光学镜片口径较小。为此研制了基于双积分球的透反射率测量系统。系统采用双积分球结构,完成了宽光谱(300nm~1600nm)大角度(0°~90°)范围大口径光学镜片的透反射率测量,采用锁相放大器,有效提取出了微弱信号,抑制了背景光的干扰,实现了亮场环境下的测量,提高了测量精度。最终实验验证以及不确定度分析的结果可以达到:白光透射率测试精度为0.25%,近红外光谱测试精度为0.316%;白光反射率测试精度为0.301%,近红外光谱测试精度为0.381%。     

仿蝉翼结构镍磷复合材料减反性能研究

以帝王蝉蝉翼为基底,通过化学镀镍磷的方法,合成了具有纳米点阵结构的镍磷／蝉翼复合材料,并采用扫描电子显微镜、透射电子显微镜、X 射线光电子能谱仪以及紫外可见近红外分光光度计等对样品的微观形貌、成分和光学性能进行了测试。在实验基础上,结合三维有限时域差分方法计算了制备样品的反射谱,研究了蝉翼有序纳米点阵结构对镍磷镀层减反性能的影响。研究结果表明,亚波长的有序纳米点阵结构与入射光相互作用,能使镍磷／蝉翼复合材料的反射率比在无蝉翼纳米点阵结构基体上化学镀镍磷材料的反射率降低70％以上,这一研究结果可为制备镍磷减反结构界面提供设计思路。     

光可变材料碎膜的光性定量研究

针对光可变材料碎膜具较强的反射性且透射率近于零的特点 ,使用既简捷又准确的检测方法评价了碎膜样品的质量 ;利用显微分析方法研究了其色散光性 (即反射率光谱 ,40 0～70 0 nm) ,描述了其特有的单色性 ;再使用作者所设计的软件自动计算出颜色指数 ,从而可定量地评价其光性 .结果表明 :碎膜样品的色调主要集中在绿色 ,其中 3号样品的饱和度、亮度最高 ,但其色调偏黄 ;1 ,2号样品的色调一致 ,其中 1号样品颜色饱和度高、亮度稍低 ,最适合用作防伪标志的材料 .     

生长温度对掺钛氧化锌薄膜光学性质的影响

以氧化锌钛陶瓷靶作为溅射源,采用磁控溅射技术在玻璃衬底上制备了掺钛氧化锌(TZO)透明导电薄膜,通过X射线衍射仪和分光光度计测试表征以及全光谱拟合法分析,研究了生长温度对TZO薄膜晶体结构和光学性质的影响.结果表明:所有TZO样品均为六角纤锌矿结构,并具有(002)择优取向,生长温度对薄膜晶粒尺寸和光学透射率的影响较明显,而对折射率、消光系数和光学能隙的影响较小.当生长温度为200℃时,TZO薄膜的晶粒尺寸最大,可见光范围平均透射率(含衬底)为76.1%,对应的直接光学能隙为3.45 eV.     

基于磁光调制的二元溶液浓度检测技术研究

根据法拉第磁光效应和某些物质本身具有的光学活性原理,利用正交交流磁光调制的方法,提出一种可以同时检测二元溶液中两种溶质浓度的光学检测方法,该方法要求溶液中有且只有一种成分具有光学活性。通过测量接收光强进而获得二元溶液两种溶质的旋光角度及维尔德常数,由于溶液的维尔德常数与浓度有一定的对应关系,因而可以得到两种溶质浓度信息。系统同时采用了双光路参比放大的方法,有效提高了系统的检测灵敏度。该方法检测原理简单,器件制作容易,成本低廉;由于采用非侵入式的检测方法,因此对溶液无污染,可以提供实时、自动检测,有望在二元溶液浓度检测中获得广泛的应用。     

镀膜玻璃色差研究

分析了镀膜玻璃产生色差的原因,利用分光光度计对镀膜玻璃进行了光谱拓射比的测量,讨论了视场,色空间和标准照明体对色差计算值的影响,提出了一种镀膜玻璃色差测定值的确定方法。     

Design of the Rotation Angle Measurement System for the Atmospheric Dispersion Corrector (ADC)

In order to measure the rotation angle error of the worm and gear mechanisms in the atmospheric dispersion corrector( ADC),a novel measurement system based on the autocollimator is designed in this paper.Based on the position relations between the shaft and spot converged by rays of autocollimator,the rotation angle can be calculated quickly and conveniently using a brief algorithm. An optical wedge is introduced to the measurement system for suppressing the awful measuring error caused by the axial wobbly error. The measurement system can measure the shaft rotation angle at any rotation position,which is the novel usage of the two-dimensional autocollimator. Its optical layout is very simple. Only an optical wedge and two plane mirrors are needed besides the autocollimator. The measurement accuracy of the proposed method is less than±0.5 arcmin. In the measurement of two worms and gears mechanisms in ADC,the rotation angle error are±0.05° and ±0.07° respectively,which all satisfies the design demand( ±0.1°). The proposed measurement system can be also suits for some engineering fields.     

非晶硅薄膜表面微纳结构制备及抗反射性能研究

为了对非晶硅薄膜表面改性,使其具有更好的抗反射性,将采用激光干涉光刻的方法,在非晶硅薄膜表面制备具有抗反射性能的微纳结构。首先搭建三光束激光干涉系统,使用波长为1064nm的Nd：YAG激光光源,使其在空间分布上接近旋转对称的三束光,对非晶硅薄膜进行干涉实验,然后用扫描电子显微镜（SEM）、原子力显微镜（AFM）对激光刻蚀后的非晶硅薄膜表面结构特征参数进行检测,并使用反射率测量仪对改性后的非晶硅薄膜表面反射率进行测量,分析各参数对抗反射性能的影响。实验结果表明,随着能量逐步增加,光强分布周期没有发生改变,孔的直径、孔与孔之间的距离以及结构深度逐渐发生改变且呈线性分布,而非晶硅表面反射率逐步降低,最低达到10%。     

Analytical Solution for an Elastic Sphere Indenting a Layered Half-Space

基于大气色散校正器的转角测量系统设计

李文杰^1,2,穆全全^1*,王少鑫¹,杨程亮¹,王海萍¹,曹召良¹,宣丽¹

(1. 中国科学院 长春光学精密机械与物理研究所,应用光学国家重点实验室,长春 130033; 2.中国科学院大学,北京 100049)

创新点说明：

基于自准直仪,利用光楔设计一种转角测量系统,不仅可以实现转角的整周测量,而且结构简单,并能抑制轴系倾角回转误差对测量结果的影响,可广泛应用于其他的工程领域。

研究目的：

本文提出一种新的转角测量方法,该方法能抑制轴系倾角回转误差对测量结果的影响。

研究方法：

利用光楔和反射镜的组合设计了新的转角测量方法,可实现转角的整周测量。文中首先通过理论分析原始方法的缺点,在此基础上提出利用光楔代替传统方法中的反射镜,实现光线的偏折,可抑制轴系倾角回转误差对转角测量的影响。并对传统方法和本文所提新方法进行对比试验,验证所提新方法的优越性。

结果：

传统方法和新方法获得的转角测量误差分别为±1.5°和±0.05°,而且本文新方法中测量点的分布更加的随机。利用设计的方法测量两对蜗轮蜗杆机构的转角误差分别为±0.05°和±0.07°,均满足设计要求（±0.1°）。

结论：

本文基于自准直仪,设计了一种转角测量系统,利用光楔代替反射镜,实现对出射光线的偏折,可抑制轴系倾角回转误差对测量结果的影响。该系统不仅结构简单,还能实现转角的整周测量,大大扩展了自准直仪的应用范围。

关键词：光学测量;转角;自准直仪;轴系倾角回转误差;光楔

     

土体温度光纤精细化监测室内试验研究

传统温度传感器在测量地下土体温度时存在耐腐蚀性差、易受电磁干扰、易被破坏等不足,难以准确和全面地掌握土体温度的长期变化。通过对比分析常用的几种分布式光纤测温技术,提出采用光频域反射技术来监测地下土体温度。根据光频域反射技术高精度和高空间分辨率的特征,给出了土体温度光纤精细化监测的布设方案和监测数据的分析思路。为了验证光频域反射技术在土体温度监测方面的优势和可行性,开展了土体温度室内模拟监测试验,设计出了一套土体温度光纤精细化测温装置,采用光频域反射技术对不同容器内的土体和水体温度进行监测,掌握了土体和水体温度的变化情况,并与传统测温方法进行了对比,结果表明,光纤测得的土体温度结果与传统方法得到的结果基本一致,但光纤测温可以实现分布式测量,相对于传统方法优势显著,对于土体温度精细化测量而言,取得了良好的成果。