高分辨率数字全息相衬成像技术

采用傅里叶频谱对数方法进行自动聚焦,建立一套显微数字全息记录光路.提出综合利用自动相位补偿程序和手动调节记录参量的方法,对强噪声干扰的全息图进行数值重建,得到美国空军分辨率测试板准确的相位像,实现横向大于2.38μm、轴向不超过10 nm的成像分辨率.实验结果表明,在强噪声情况下,利用自动相位补偿方法只能得到粗略的记录参量;要获得准确的相位信息,必须手动精调.记录高质量数字全息图是数字全息技术的关键.     

基于空间光调制器的纯位相图像全息显示技术研究

全息显示技术近年来得到飞速发展,为了进行纯位相图像的全息显示研究,根据菲涅耳衍射理论通过使用MATLAB软件编程得到相应相息图,阐述分析了纯位相空间光调制器(SLM)自身栅格结构对整个全息显示系统重构图像的影响,并搭建系统光路进行实验,结果表明在零级主极大附近得到能量较强的四个"一级再现像",后期通过加载数字闪耀光栅对多个一级再现像进行处理,在零级主极大处得到能量最高的再现像,实验验证与理论分析相一致,为进行三维图像全息显示技术的研究奠定了基础。     

用同轴菲涅尔全息检测细胞的研究

通过对菲涅尔基元全息图的分析,阐述了全息放大的基本原理和实现全息放大的3种方法,讨论了同轴菲涅尔全息下全息再现像相位的特点,提出了重构细胞相位的算法.设计了用同轴菲涅尔全息观察、检测细胞的系统,并以新鲜洋葱表皮细胞为样本,完成了实验检测和相位重构,得到了细胞的全息放大再现像,计算了细胞的相位.分析表明理论上系统的分辨率约16μm.     

位相全息光栅折射率调制度的一种结算方法

本文通过讨论体全息光栅理论,推导出位相型全息光栅折射率调制度、平均折射率、乳胶厚度和消隐角之间的关系,从而找到了估算位相型全息光栅折射率调制度的一种方法,并在实验中进行亍验证。     

半连续Ag纳米薄膜显微图像的多重分形谱研究

多重分形谱是分形理论中最基本的一个数学概念,也是分形理论应用中最重要的一个方面。在解决实际问题中多重分形谱主要用来描述物理量不均匀的随机概率分布,通过对半连续Ag纳米薄膜显微图像结构形貌的分析和处理,以及通过薄膜显微图像多灰度概率测度进行多重分形谱分析,用多重分形谱描述随薄膜厚度变化的Ag颗粒的空间分布的不均匀性。实验结果表明,多重分形谱是一种有意义的表征参数,能够从多分形角度对薄膜中Ag厚度的空间分布均匀性和尺寸分布进行定量化的分析和解释。     

体全息光栅角度选择性的研究

以Kogelnik耦合波理论为基础,从理论上分析了体全息光栅的写入参数折射率调制度、写入角、晶体厚度与体全息光栅角度选择性的关系。以LiNbO3:Fe晶体进行了实验研究。理论分析和实验研究表明,通过选择折射率调制度、写入角、晶体厚度这三个光栅写入参数,可以使体全息光栅衍射曲线的水平选择角和旁瓣峰值较小,具有较好的角度选择性。     

透射式数字全息显微镜

正数字全息显微镜是将光学全息技术、数字图像处理和显微成像相结合的测量方案。设计了基于透射全息干涉原理的光学系统,研制了透射式数字全息显微测试系统样机。整个系统包括光学系统、光机系统和软件系统,主要解决了数字全息显微技术误差抑制技术、再现距离和再现参考波矢量的调整、数字全息显微技术的标定技术及相位快速重建等关键技     

氧分压对TiO2薄膜光学性能的影响

为得到光学性能良好、稳定的TiO2薄膜,采用离子束溅射的方法,改变氧分压,在k9玻璃上制备出不同结晶取向不同光学常数的TiO2薄膜.采用椭圆偏振光谱仪测试、拟合得到薄膜的厚度、折射率和消光系数.薄膜通过400℃退火,利用X射线衍射仪(XRD)对薄膜的成分、结晶和取向进行分析.实验结果发现,随氧分压增加折射率减低,当氧分压达到1.0×10-2Pa时,折射率在2.43附近,变化趋于稳定.氧分压对薄膜的消光系数k影响较大,氧分压高于1.0×10-2Pa时在可见光和近红外区薄膜消光系数近似为0.随氧分压降低,薄膜从(101)向(200)转变.在此氧分压下,得到的薄膜折射率稳定,消光系数相对较小.     

数字全息显微术应用于微器件的测量研究

利用数字全息显微测量的方法进行微器件测量,以实现微小形变或者微小位移的测量,继而进行反馈调节,实现实时监测.在学习数字全息的基本理论的基础上,建立无预放大数字全息显微测量系统,对MEMS微器件进行测量.基于菲涅耳近似的再现算法编写了数字全息再现的程序,用频谱滤波的方法对全息图中对图像质量有严重影响的零级项、孪生像进行了有效的抑制,从而使成像质量得到提高,最终获得了其再现三维轮廓,刻槽深度为160nm,栅距为430μm.     

透射式数字全息显微镜

正数字全息显微镜是将光学全息技术、数字图像处理和显微成像相结合的测量方案。设计了基于透射全息干涉原理的光学系统,研制了透射式数字全息显微测试系统样机。整个系统包括光学系统、光机系统和软件系统,主要解决了数字全息显微技术误差抑制技术、再现距离和再现参考波矢量的调整、数字全息显微技术的标定技术及相位快速重建等关键技术。系统可实现微观形貌的纳米级测量、并可延伸至动态测试。     

椭偏参数测量误差对薄膜参数测试精度的影响

为了分析透明均匀介质膜的椭偏方程中所隐含的椭偏参数和薄膜参数（膜厚、折射率）之间的误差关系,提出基于误差传递公式和反函数组定理,通过求出椭偏参数对薄膜参数的偏导在名义膜厚和名义折射率处的值来反求后者对前者的偏导值,进而绘出不同入射角下膜厚和折射率误差与椭偏参数测量误差之间的关系曲线的方法.该法所得结果表明,椭偏参数测量误差导致的膜厚误差和折射率误差并非在同一入射角下达到最小;它们最小时所分别对应的最佳入射角随着入射光波长、薄膜名义膜厚、名义折射率和基片折射率变化而变化;若以各自最佳入射角时所对应测得的膜厚和折射率作为薄膜参数测试值,则能有效提高测量精度.该结论与在激光椭偏仪上的实际测量结果相符.文中方法对分析其他超越方程中多个变量之间的误差关系以及各变量值的优化选取有一定参考价值.     

棱镜耦合法的理论改进与实验设计

为了能更精确地测量薄膜厚度及其折射率,介绍了一般棱镜耦合法的测量理论和实验方法,分析了一般的棱镜耦合法测量模型本身存在的理论误差.从测量理论上对棱镜耦合法进行了改进,提出了精确测量模型,减小了上述理论误差,同时给出了薄膜参数的简便计算方法,从理论上分析了薄膜参数计算方法的误差.用传输矩阵的方法进行了模拟论证,设计了实验装置,测量了在玻璃基底上甩胶法得到的Su 8薄膜,测量结果表明,改进的精确测量模型减小了测量误差,提高了测量精度.     

牛顿环干涉实验在液体折射率测量中的应用

为了测量液体折射率,运用牛顿环干涉的测量方法,在不改变实验装置的条件下,先后测量空气膜和液体膜的干涉条纹直径,从而求出液体的折射率.然后具体对蒸馏水、乙醇的折射率进行了测量,其测量结果与理论值相符.最后对测量中易产生的误差原因进行了分析.     

非晶硅薄膜PECVD法制备与光学性质表征

在普通玻璃上采用等离子体增强化学气相沉积(PECVD)方法制备氢化非晶硅薄膜,研究了在不同温度、压力、功率、H2/SiH4气体流量比等条件下氢化非晶硅的沉积速率,折射率、消光系数、吸收系数、光学禁带宽度等光学性质。实验结果表明非晶硅薄膜的折射率随着入射光波长的增加而减小;在500 nm处吸收系数高达8.5×104cm-1,光学禁带宽度在1.60—1.78 eV之间变化。     

用三棱镜测量液体折射率的一种方法

介绍了利用三棱镜和分光计测量透明液体折射率的一种实验方法．实验中使用两个等边三棱镜，将液体夹在两三棱镜之间形成厚度均匀的液膜，利用全反射原理测得了透明液体的折射率．结果表明，这种实验方法操作简便，重复性好，准确度高。     

基于反射光谱的单层抗反射膜的非在位膜厚精确控制

提出一种基于反射光谱分析的非在位膜厚控制技术,首先利用椭圆偏振光谱仪确定波长300～1 700 nm范围内的薄膜折射率,由此确定对应于特定波长(如1 550 nm)的最佳抗反射(AR)镀膜沉积条件。然后计算最佳AR镀膜厚度所对应的反射谱,得到相应的CIE标准色谱坐标。通过对比实测镀膜颜色和计算得到的最佳颜色,可以实现小尺寸器件端面上AR镀膜厚度的优化控制。利用这一方法,由等离子体增强化学气相沉积(PECVD)制备的SiNx单层AR镀膜,获得了4.4×10-4的反射率。     

CCD图像处理技术在声光效应分析中的应用

为了研究声光Naman-Nath衍射的光强度分布情况;利用CCD结合数字图像技术分析了衍射光谱的强度分布;根据强度分析得到各级衍射谱线的相对强度,与理论数值计算对比,得到超声场引起的相位延迟υ=1.37,相应的声致折射率变化量Δn=3.45×10-6;表明用CCD观察拍摄Naman-Nath衍射光谱并结合图像的强度分析,不仅能得到各级衍射光的相对强度,与理论数值计算比较后,可进一步得到声光相位延迟和声致折射率变化.     

TiO_2薄膜表面粗糙度对光学特性的影响

薄膜表面粗糙度是影响薄膜光学性能的一个重要指标,采用Taylor Hobson表面轮廓仪对离子束辅助电子束热蒸发沉积的二氧化钛(TiO2)薄膜表面粗糙度进行了研究.采用椭偏仪通过选择不同的结构模型研究了不同基底粗糙度上沉积的TiO2薄膜的折射率和消光系数.研究结果表明:0.3 nm/s的沉积速率获得的TiO2薄膜表面粗糙度较小;在基底粗糙度较小时,TiO2薄膜具有一定的平滑作用.通过减小基底的粗糙度和考虑混合模型,TiO2薄膜特性有一定的提升,随着薄膜表面粗糙度的增加其折射率趋于2.08,消光系数趋于0.04.     

单层薄膜的五次多项式椭偏方程的数值分析

采用椭偏法测试的单层均匀透射薄膜的介电常数满足一个五阶多项式方程,来求解 薄膜的折射率和厚度,并且进行了详细的计算和讨论。椭偏仪的测量精度除了与它本身的结构参数以及读数精度有关外,还与被测系统本身有关,精度还取决于衬底的折射率ｎ２,Ψ和Δ的区域及入射角。采用此方法编程可以既快又精确地计算出薄膜的折射率和厚度,取得了令人满意的结果。     

自聚焦透镜滤光膜的研制

针对光纤通信系统中自聚焦透镜滤光膜的工作要求,设计了用于激光波段808nm的窄带滤光片,要求808nm处的透射率不小于90%,半峰值宽度为10nm。选取了激光损伤阈值较高的Ta2O5和SiO2作为高低折射率材料,借助膜系设计软件设计膜系。采用电子束真空镀膜的方法,同时加以离子辅助沉积,调整镀膜工艺参数,改进膜厚控制方法,提高了膜厚的控制精度,减少了中心波长的漂移量和膜层的吸收。该薄膜能够承受雨淋、盐雾、高低温等环境测试,满足使用要求。