倍频双波长增透膜的研制

本文从理论和实验上对倍频双波长增透膜进行了详细的研讨,给出了膜系的设计和误差分析以及制备工艺,解决了膜的均匀性、波带宽度问题。     

LBO晶体上1064 nm,532 nm二倍频增透膜的设计及误差分析

采用矢量合成法设计了LiB3O5(LBO)晶体上1064 nm,532 nm二倍频增透膜,在1064 nm处的反射率为0.0014%,532 nm处的反射率为0.0004%。根据误差分析,薄膜制备时沉积速率精度控制在 6.5%时,1064 nm处的反射率增加至0.22%,532 nm处增加至0.87%。材料折射率的变化控制在 3%时,1064 nm处的反射率达0.24%,532 nm处达0.22%。沉积速率和折射率控制的负变化不增大特定波长处的剩余反射率。与膜层折射率相比,薄膜物理厚度对剩余反射率的影响小。低折射率膜层的厚度变化对特定波长处的剩余反射率影响最明显,即为该膜系的敏感层。为改善膜基之间的附着力,选择Y2O3或SiO2作为过渡层,从过渡层的厚度匹配和膜层的折射率匹配两方面进行了相应的膜系匹配设计。     

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。     

可见与近红外增透膜的设计和制备

为满足大气辐射系统中光学元件的使用要求,即可见与近红外波段高透过,根据双有效界面法设计原理配合膜系软件设计膜系,采用离子辅助沉积,电子束真空镀膜的方法,通过对工艺参数的调整和监控方法的改进,制备400~1200 nm宽带增透膜。所镀膜层在垂直入射时,400~1200 nm波段平均反射率小于1%。同时对膜层牢固性进行了测试,满足大气辐射系统的使用要求。     

离子溅射技术对增透膜性能的影响

在薄膜的制备方面,目前有三大技术比较流行:电子枪(真空蒸发的主要方法)、离子辅助(离子镀技术)和离子束溅射(溅射技术的方法之一).对于这三种技术的一般特性,各种文献中都有介绍和说明,但对于薄膜的具体性能的影响则报导很少.我们曾研究了离子辅助沉积技术对薄膜性能的影响,本文是对该研究的补充,着重研究离子束溅射技术对制备增透膜性能的影响,如薄膜的表面形貌、薄膜的折射率、薄膜的弱吸收等,并对比在这几种工艺条件下制备的薄膜性能的优缺点,指出离子束溅射技术的固有特点和在制备薄膜产品中的局限性.本文在对薄膜性能的分析中采用了新的分析手段,如原子力显微镜、表面热透镜技术、X射线衍射技术.(OH13)     

宽带增透膜反射光谱的理论与实测偏差的修正

探讨用折射率补偿即改变厚度的方法,并辅助于计算机修正来矫正真空镀膜法生产宽带增透膜时实验值与理论值存在的偏差,取得了良好效果。成功用于实际生产。     

沃拉斯顿棱镜增透膜的研制

为了减小沃拉斯顿（Wollaston）棱镜端面反射以提高棱镜的透过率，研究了沃拉斯顿棱镜增透膜的设计和蒸镀工艺。针对制作棱镜的冰洲石晶体和许多膜料之间的附着力较差，膜层不牢固，以及该棱镜中o，e光对应的基体折射率相差较大等问题，在膜系设计时要兼顾两束线偏振光同时增透的特点，在多次工艺实验摸索出合适的膜料及蒸镀条件的基础上，利用矢量法分析了内层膜的作用并总结了设计方法，具体设计了沃拉斯顿棱镜窄带增透膜，最后根据设计的膜系蒸镀制备了增透膜。利用岛津UV3101分光光度计测量了膜系的反射光谱，结果表明，o光的端面剩余反射减小到0．21％，e光的端面剩余反射减小到0．22％，并且膜层牢固。     

红外增透膜和保护膜的设计与材料

综述了红外增透膜和保护膜的设计方法，并介绍了几种新型红外镀膜材料。     

KTP倍频晶体增透膜的改进

为了改进KTP晶体倍频增透膜的镀膜质量,采用SiO2代替原来使用的MgF2材料作外层膜并重新设计了膜系。实验结果表明,运用上述技术将镀有1064nm和532nm增透膜的KTP倍频晶体应用在高功率Nd:YAG激光器中,当重复频率lkHz、脉宽25ns、基波功率密度高达450MW/cm2时,没有观察到KTP晶体表面激光损伤,膜层表面抗激光损伤和光学性能都得到提高。     

355 nm增透膜的设计、制备与性能

用热舟蒸发法结合修正挡板技术制备了355 nm LaF3/MgF2增透膜,并对部分样品进行了真空退火.采用Lambda 900光谱仪测试了增透膜的低反光谱和透射光谱,并考察了其光谱稳定性;使用脉冲8 ns的355 nm激光测试了增透膜的激光损伤阈值(LIDT);采用Normarski显微镜对增透膜的表面缺陷密度和破斑形貌进行了观察.实验结果表明,制备得到的增透膜的剩余反射率较低,光谱稳定性好;真空退火对增透膜的激光损伤阈值没有改善;增透膜的破环形貌为散点形式,结合破斑深度测试表明薄膜的破坏源于薄膜和基底界面的缺陷点.JGSl熔石英基底由于有好的表面状况、固有的高激光损伤阈值和以其为基底的增透膜具有更低的表面场强,使得其上的增透膜有更高的抗激光损伤能力.     

遗传算法设计电磁屏蔽减反膜

将电磁屏蔽层ITO薄膜作为一层光学薄膜,与TiO2、SiO2、MgF2一起,设计了宽带电磁屏蔽减反膜。给出了含有单层、双层、三层ITO的电磁屏蔽减反膜的膜系结构,其在可见光范围内剩余反射率均小于0.5%,满足ISO9211标准。该薄膜既具备光学减反效果,同时又具备电磁屏蔽功能,可以用作电磁屏蔽视窗。     

非晶硅太阳电池减反射膜的设计

基于非晶硅太阳电池的工作原理,对其减反射膜进行研究．根据四分之一波长作用原理得到反射率最小时的厚度优化参数．单层减反射膜选用ITO（m=2．0,d=75nm）,加权平均反射率为5．91％．双层膜选用MgF2／ITO,厚度分别为111nm和75nm,加权平均反射率为3．72％．此外,还作出反射率随波长的变化曲线,并通过计算仿真结果进行比较说明如何选材：对于单层减反射膜,采用折射率小的材料能取得更好的效果,而对于双层减反射膜,采用折射率上低下高形式,能取得更好的效果．     

遗传算法应用于VLSI布局的研究

本文是应用遗传算法实现ＶＬＳ门阵列模式布局,从建立相应的数学模型入手,提出一个较完备的综合布局目标函数,引入通道拥挤度的概念,从而改变了传统的常以总线长度或刻线数目的单一目标函数,使布局的构形更趋合理。在遗传３参数选取方面,提出了几种改善收性的措施,大大加快了遗传算法的收敛速度。     

基于8-11μm红外窗口系统中减反射与保护膜的研制

随着现代军事空间技术的快速发展,对红外探测器的要求越来越高。同时,对红外光学元件的要求也越来越苛刻。主要研究了硫化锌(ZnS)基底表面减反与保护膜的制备技术,采用介质膜与硬膜复合方法,通过对不同材料的对比分析,最终选取碳化锗(Ge1-xCx)材料作为介质膜与DLC 类金刚石保护膜的过渡层。利用电子束与离子源辅助沉积技术制备介质膜;磁控溅射技术制备过渡层碳化锗;化学气相沉积技术制备DLC 类金刚石保护膜,解决了介质膜与类金刚石保护膜应力匹配的问题,并通过对多种沉积工艺的整合,得到了一套稳定的工艺制备流程。最终在硫化锌基底上制备出的减反射与保护膜平均透过率达到92%,硬度符合要求。     

晶硅太阳电池上表面增透膜研究

利用传递矩阵法(TMM)优化设计多种介质膜材料的单层、双层增透膜结构。利用Silvaco软件的ATLAS器件仿真模块建立基于优化增透膜结构的二维晶硅太阳电池结构。对比分析了具有不同单层、双层增透膜结构的晶硅太阳电池的光谱响应情况。结果表明:在200~1100 nm波长范围内,由多种不同介质材料组成的双层增透膜比单层增透膜具有更小的光反射损耗;双层增透膜结构可有效降低晶硅太阳电池的光谱响应损耗,且性能优于单层增透膜情况。其中MgF2/ZnS双层增透膜减反效果最好,对380~1000 nm波长范围的入射光,可将上表面光反射率降低到5%以下。     

基底亚表面裂纹对减反射膜激光损伤阈值的影响

利用化学沥滤技术,分析了亚表面裂纹对基底表面和减反射膜激光损伤阈值(LIDT)的影响。通过去除或保留研磨裂纹,获得了亚表面裂纹数密度有明显区别的两类基底。为了凸出亚表面裂纹层的作用,基底采用化学沥滤去除另外一种可能的影响因素,即再沉积层中的抛光杂质。然后采用电子束蒸发镀制HfO2/SiO2减反射膜。355nm激光损伤阈值测试结果和损伤形貌分析证实了基底亚表面裂纹对减反射膜抗激光损伤能力的负面影响。根据熔石英基底抛光表面的烘烤现象,提出了亚表面缺陷影响膜层激光损伤的耦合模型。     

Wollaston棱镜宽带减反射膜的研制及测试

针对Wollaston棱镜中o、e光对应的基底折射率相差较大以及制作该晶体的冰洲石和许多薄膜材料间附着力较差的特点,为了提高镀膜材料和冰洲石基底的附着力以及提高棱镜的透过比,拓宽有效使用带宽,借助于计算机辅助设计方法,设计了高性能多层减反射膜系。选用合适的光学薄膜材料,利用电子束蒸镀,借助于离子源辅助蒸镀,制作了高性能的宽带减反射膜。测试结果表明：o光的平均剩余反射率小于1．0％,e光的平均剩余反射率小于0．5％,有效使用带宽在近红外大于200nm;薄膜和基底结合牢固,达到了设计要求,提升了棱镜的品质。     

一种新量子遗传算法及其应用

提出一种新量子遗传算法(NQGA),其核心是采用量子比特相位比较法更新量子门和自适应调整搜索网格的策略,NQGA具有收敛速度快、全局寻优能力强和计算时间短的特点.文中通过典型复杂函数测试和应用实例表明,NQGA的优化质量和效率都优于传统遗传算法.     

基于遗传算法的公园道路设计

对城市公园道路的规划特定的两个问题给出了设计方案。该方案基于遗传算法的思想并对其改进优化,以园内道路总长为目标函数,合理地选择迭代次数和变异概率,在不同的限定条件下,分别得出了两个问题的解决方案并大幅降低了问题的复杂度和计算量,有效地处理传统算法难以解决的复杂问题。最后给出了算法的改进方案,并对该算法应用做了进一步的推广。