基于弱反射FBG串的随机分布反馈掺铒光纤激光器

提出一种基于弱反射光纤光栅(FBG)串的随机分布 反馈掺铒光纤(EDF)激光器。激光器利用1480nm半导体激光泵浦一 段2m 长的高浓度EDF进行增益放大,由弱反射FBG串提供随机分布反馈,具有阈值 低、线宽窄、效率高和输出稳定等优点。 实验中,在激光器谐振腔的一端用一个反射率为90%的窄带FBG进行波长选择性反射 ,在另一端连接由20个波长相同、反射 率在5‰左右的弱反射FBG组成的FBG串(总反射率为9%)提供随机分布反馈, 在最大输出功率为400mW的1480nm 泵浦激光作用下获得了峰值波长为1549.48nm、阈值功率为3mW、斜率效率达24%的窄线宽 稳定激光输出。在相同泵浦激光功 率下,间隔一定时间,多次测量激光输出光谱,证实该随机分布反馈FBG激光器具 有良好的波长和功率稳定性。     

高反射率193nm反射膜的实现

对应用于193nm反射膜的基底材料、薄膜材料、沉积技术与主要沉积工艺参数进行了分析与优化选择,在此基础上进行了193nm反射膜的设计、制备及后处理,实现了时间稳定性与环境稳定性良好的193nm反射膜,反射率达98%以上.     

离轴三反光学系统中反射膜的研制

离轴三反光学系统由于具有工作波段宽,像质优良且杂散光易于控制等优势,因而被广泛用作光谱成像系统的设计方案。文中采用Code V软件,对光学系统进行了设计,基于光的偏振理论,推导出薄膜样品和系统的偏振保真度与相位差之间的换算关系,选择铝材料作为基底材料,银(Ag)、三氧化二铝(Al₂O₃)和二氧化钛(TiO₂)为镀膜材料。根据光学薄膜基础理论,设计出光线38.5°入射,在1 545~1 555 nm处R_S>99.96%,R_P>99.8%,P光和S光相位延迟小于1°的反射膜。结合膜系设计软件进行膜系设计和模拟分析,在德国莱宝光学公司设计生产的高性能光学镀膜机上完成了离轴三反光学系统中铝合金表面反射膜的制备。采用Lamda1050光谱仪对镀膜样品的S光、P光反射光谱和相位进行测试,测试结果满足设计要求。该研究具有重要的实际意义和工程价值。     

纳米Mo膜的光学特性及最小连续膜厚研究

利用Lambda-900分光光度计，在波长为310～1250nm范围内测量了离子束溅射沉积不同厚度纳米Mo膜的反射率和透射率。选定波长为310nm，350nm，400nm，500nm，550nm，632nm，800nm，1200nm时对薄膜的反射率、透射率和吸收率随膜厚变化的关系进行了讨论。实验结果显示，纳米Mo膜的光学特性有明显的尺寸效应。提出将薄膜对光波长为550nm时的反射率和透射率随Mo膜厚度变化关系的交点对应的厚度作为特征厚度，该厚度可认为是纳米Mo膜生长从不连续膜进入连续膜的最小连续膜厚。利用原子力显微镜(AFM)观测膜厚在15．76nm时的表面形貌，此时表面形貌已呈现连续膜的特征。     

非对称Y分叉全内反射型全光开关

基于全内反射原理和光生载流子注入效应,研究了一种Y分叉全内反射型全光开关.当控制光(波长为80 5 nm)的强度达到1 5 0 W/ m m2时,对于1 31 0 nm波长,其开关的消光比可以达到1 8d B,并对光注入开关机理做了简单的探讨     

空间光学遥感系统设计及反射膜的研制

本文采用Code V软件设计一种空间光学遥感系统,该系统的F数为2,入瞳直径为125mm,出瞳直径为39mm,畸变小于05,点列图均方根直径小于5μm。根据光学薄膜基础理论,设计出铝基碳化硅的表面镀镍后,波长1064±5nm处R>985%的反射膜。选择铝基碳化硅作为反射镜的基底材料,采用改性的镍层再镀反射膜的方法,在OZZSQ900型箱式真空镀膜机上完成了铝基碳化硅基底镀镍层铝膜的制备。采用岛津UV 2600i光谱仪对镀膜样品的反射光谱进行测试,测试结果满足设计要求。该研究具有重要的实际意义和工程价值。     

厚度的阶梯性变化对远红外高反射光子晶体带隙的调制研究

利用特征矩阵法,研究了光波正入射时,厚度的阶梯性变化对远红外高反射光子晶体带隙的影响。结果表明,随着高折射介质层厚度的阶梯性增加,光子晶体高反射带的起始波长和截止波长都逐渐向长波方向移动,高反射带宽度也逐渐增大。高反射带起始波长、截止波长和高折射介质层厚度变化之间的关系可以分别利用一次方拟合表示,而高反射带宽度则需要利用二次方拟合才能达到理想的结果。     

用于激光防护非逆向反射双层闪耀光栅的研究

提出一种用于激光(工作波长为1064nm)防护的非逆反射双层闪耀光栅。以光栅方程、闪耀波长 和闪耀 角关系公式为基础,研究了双层闪耀光栅光线分布特性,分析了上下微结构闪耀角度关系; 设计了双层闪 耀光栅各特性参数,其上、下层光栅闪耀角分别为50°和6°,周期均为5.2μm,光学元件厚为0.5mm, 在下表面镀Ag反射膜。采用反应离子刻蚀(RIE)技术制作双层闪耀光栅,通过轮廓仪进行测 试。研究结果表明,双层 闪耀光栅的光学特性受微结构形状误差影响较大,当光线垂直照射双层闪耀光栅时,出射光 与入射光形成20°夹角,实现了激光非逆反射的目的。     

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。     

激光再现的物体“站立式”显示反射全息图的研究与制作

设计了一种记录和再现光路,实现了物体“站立”在全息图上的特殊观看效果。利用激光再现全息图的优点,针对卤化银乳胶在处理过程中的收缩特性,通过利用全息图处理工艺人为控制乳胶收缩量的方法,实现了用特定波长激光再现反射全息图的目标。设计记录波长632．8nm ,再现波长532nm。针对因乳胶收缩带来Bragg条件变化,计算了角度偏移量,给出了记录和再现条件,利用两步法记录了反射全息图,实现了预期的变波长激光再现、物体“站立式”显示效果。     

宽波长太阳能电池抗反射层结构设计

为了降低太阳能电池表面对入射光的反射,提高其光电转换效率,设计了入射光谱在400～1100 nm宽波长范围内的二维亚微米抗反射层结构.该结构主要由高折射率ZnS膜层、低折射率MgF_2膜层及二维亚微米光栅层等组成.采用严格耦合波分析理论计算了此结构的反射特性,当ZnS膜层、MgF_(2)膜层、光栅深度及光栅周期分别为50 nm、150 nm、200 nm及400 nm,入射角在0～80°变化时,其平均反射率为7.76%.计算结果表明:所设计的抗反射层结构可有效降低太阳能电池表面对入射光的反射,从而提高其光电转换效率.     

菁染料旋涂薄膜的短波长光存储性能研究

利用旋涂法 (spin coating)制备了一种新的菁染料薄膜 ,并进一步制备成可录型数字多用光盘 (DVD R) ,测试该菁染料溶液和薄膜的吸收光谱 ,薄膜的透过、反射光谱 ,用椭圆偏振光谱仪测试了薄膜光学常数n和k ,发现薄膜在 6 30～ 6 5 0nm波段内有良好的吸收和反射特性。在 6 32 8nm光盘动、静态测试装置和 6 5 0nm光盘性能测试仪上测试了以该染料薄膜为记录层介质的DVD R光盘 ,结果表明盘片具有良好的光存储性能。     

激光雷达测距系统中滤光片的制备

针对激光雷达测距系统的使用要求,通过对镀膜材料的光学特性、膜系设计和监控方法的分析,优化工艺参数,采用电子束真空镀膜的方法,同时加离子辅助系统,选用TiO2和SiO2氧化物硬质薄膜材料在HB830颜色玻璃基底上镀制窄带滤光膜.用maclod灵敏度算法分析膜层的相对灵敏度,减小厚度监控误差,改进制备工艺过程,寻求膜系的最佳控制方法.所镀膜层在垂直入射的条件下,905 nm波长的透过率达86%以上,半峰值宽度为23 nm,并且通过提高膜厚控制精度解决了中心波长漂移、膜层吸收等问题.该膜层能够承受激光光源的照射,抵御恶劣的使用环境.     

sol-gel法制备纳米TiO_2-SiO_2宽带高增透膜

通过模拟计算设计出一种透射比为99%、包含一层TiO2薄膜和一层SiO2薄膜的宽带高增透膜。两层薄膜均由溶胶-凝胶法制得并采用提拉法成形于玻璃基片上。对增透膜样品的透射比、表面形貌、膜厚等进行了表征,考察了提拉速度、退火温度、催化条件等对其透射比、表面均匀性的影响。结果表明:增透膜的使用提高了玻璃基片的透射比;当提拉速度为9cm/min,增透膜厚约为255nm时,基片在400～800nm波段的透射比提高了7%。控制退火温度,可以使增透膜在某些波段的透射比增强。增透膜样品的表面均匀性良好,室温下膜层的均方根表面粗糙度(RMS)为1.682,平均粗糙度(RA)为1.208,在550℃的温度以下,随着退火温度升高,表面粗糙度降低。     

Template‐Free Sol‐Gel Preparation of Superhydrophobic ORMOSIL Films for Double‐Wavelength Broadband Antireflective Coatings

A double‐layer double‐wavelength antireflective (AR) coating with 100% transmittance at both 1064 nm and 532 nm, which is very important in high power laser systems, is designed using thin film design software (TFCalc). The refractive indices for the bottom and top layers of the designed AR coating are about 1.30 and 1.14. A simple, template‐free sol‐gel route is proposed to prepare the superhydrophobic ORMOSIL (organically modified silicate) thin film, which has an ultralow refractive index, by silica particle surface modification using hexamethylisilazane (HMDS); this treatment decreases the refractive index of the silica thin film from 1.23 to 1.13. The formation mechanism of the ultralow refractive index thin film is proposed. The particle surface modification with HMDS significantly improves the hydrophobicity of the coated film; the water contact angle of the film increases from 23.4° to 160°. The bottom layer, which has a refractive index of 1.30, is prepared from acid‐catalyzed and base‐catalyzed mixed silica sol. A double‐layer silica AR coating is obtained with transmittances of 99.6% and 99.8% at 532 nm and 1064 nm, respectively.     

空间高效硅太阳电池减反射膜设计与数值分析

结合AM0太阳光谱特性对空间硅太阳电池的减反射膜进行了设计分析,得到了最小反射时的最佳膜厚.分别讨论了单、双、三层减反射膜厚度变化对反射率的影响,并对有钝化层的Si O2 (94 nm) / Ti O2 (6 0 nm)双层减反射膜进行了优化设计,优化后硅太阳电池的短路电流和效率分别提高了2 .1%和1.4 % .     

反射式掺杂液晶光子晶体光纤电场传感实验研究

提出了一种反射式结构的掺杂向列液晶(NLC)光子晶体光纤(PCF)电场测量传感器。传感器由小于1cm长的掺入液晶实芯PCF构成,在掺杂光纤端面镀Ag膜以提高端面反射率。通过实验,测量出了反射光强随电场强度增加的变化情况,证实了设计的传感器可以用于电场在1.4～3.7kVrms/mm范围内的电场测量,同时获得了镀膜对反射光强的影响以及对传感器灵敏度、精度的影响。     

具有亚表面损伤层基底表面的激光减反膜设计

光学材料的亚表面损伤层（SSD）是激光光学领域内的研究热点之一。亚表面损伤层的存在将导致其表面薄膜特性发生变化,尤其是在高精度低损耗激光薄膜的设计与制造中亚表面损伤层必须给予考虑。文中研究了亚表面损伤层的物理特性,并借助于椭圆偏振仪测量基底表面的椭偏光谱,反演计算出SSD 的物理厚度和折射率梯度。通过计算得到了亚表面的深度和梯度对激光减反膜反射率光谱的影响,证明了亚表面深度对反射率的影响具有周期效应。在考虑亚表面损伤层的深度和梯度存在的基础上,对激光减反膜的设计进行了理论修正,数值实验结果证明通过膜系的修正可以实现633 nm 处的零反射。     

镀膜法获得的超辐射发光二极管的特性分析

在考虑了反射率与波长有关这一基本事实后，用图示方法对由镀膜法获得的超辐射发光二极管（ＳＬＤ）的特性进行了分析。结果表明：在判定减反射膜镀得好与不好的时候，最低反射处波长控制的准确性与最低反射率本身的大小都很重要；同时，也可以看到单面镀膜的ＳＬＤ振荡波长与增益峰值波长不重合的现象。     

准分布式光纤表面等离子体波传感器

研究了一种基于波分复用原理的准分布式光纤表面等离子体波传感器。应用光波导理论和多层膜反射理论分析了表面等离子体波效应在同一光纤探头中连续被激励的原理及其传感模型。通过数值模拟和相应实验分别考察了蒸镀调制层对表面等离子体波共振(SPR)效果的影响,并在此基础上给出了设计的一般步骤和原则。实验结果表明,蒸镀不同厚度的Ta2O5薄膜将导致表面等离子体波共振光谱发生偏移,且随着膜厚增加而逐渐发生红移;当液体折射率n0处于1.333~1.388之间时,蒸镀有Ta2O5薄膜的光纤表面等离子体波传感器波长灵敏度达到2235 nm/RIU(Refractive Index Unit);通过在一支光纤探头上依次加工两个表面等离子体波传感区域,实现了对光波信号的连续调制。