线性渐变滤光片的制备与测试

线性渐变滤光片是一种在小型快速分光测试设备中广泛应用的光学薄膜器件。讨论了各种线性渐变滤光片的设计方法;给出了用离子辅助沉积(IAD)工艺制备线性渐变滤光片的膜厚修正方法;并分析了线性渐变滤光片光谱测试时,滤光片线性色散系数,测试光斑尺寸对其光谱特性的影响,给出了相应的测试方法和测试结果。     

长波红外光学薄膜器件研究

论述了长波红外滤光片制备中膜系设计、监控方案设计、工艺条件等主要技术。列举了允差分析在优选膜系、改善膜厚监控中的具体应用。并以长波红外重要高折射率材料碲化铅为例,描述了研究膜层材料特性及确定重要工艺条件—基板温度的试验方法及结果     

周期性渐变折射率光学薄膜的设计及光谱特性分析

分析折射率呈不同函数分布的周期性渐变折射率薄膜的光谱特性,分析表明光谱曲线具有负滤光片的特性。分别从最低和最高折射率、周期数、周期厚度的角度,对用共蒸法制备的周期性渐变折射率薄膜光谱特性进行了详细分析讨论。结果表明截止带中心波长和截止带宽度与周期厚度成线性关系,截止带中心波长的反射率与周期数成三次多项式关系。用堆叠和叠加两种方法设计渐变折射率多截止带负滤光片,并分析两种方法在共蒸法方式制备下的优缺点。最后总结出了渐变折射率负滤光片的设计方法。     

长波红外光学薄膜器件研究

论述了长波红外滤光片制备中膜系设计、监控方案设计、工艺条件等主要技术。列举了允差分析在优选膜系、改善膜厚监控中的具体应用。并以和菠 红外重要高折射率材料碲化铅为例,描述了研究膜赤道主确定重要工艺条件－－基板温度的试验方法及结果。     

变折射率光学薄膜设计与分析

针对当前变折射率光学薄膜的设计难题,研究了周期性变折射率与渐变折射率2种类褶皱薄膜的结构特点以及折射率分布函数,阐述了将渐变折射率薄膜细分为多层均匀薄膜的分层介质理论,用足够多的均质薄层来代替渐变折射率膜层,每个薄层内折射率不变,相邻薄层的折射率呈离散型阶梯变化、物理厚度相同,应用麦克斯韦方程矩阵连乘法计算膜系的光学性能。设计了可用于军用激光器的高抗激光损伤性能膜系以及反激光压制的多波长梳状负滤光片膜系,分析了褶皱数量、褶皱细分数量等因素对薄膜光谱特性的影响。     

EDFA增益平滑滤光片的容差特性模拟分析

在讨论EDFA增益平滑滤光片镀制过程中监控方法及误差产生机理的基础上,利用自建的计算机膜厚容差模拟程序,分析了滤光片的容差特性,找出了膜系中影响膜系性能的对膜厚误差最敏感的膜层.     

EDFA增益平滑滤光片的容差特性模拟分析

在讨论 EDFA增益平滑滤光片镀制过程中监控方法及误差产生机理的基础上 ,利用自建的计算机膜厚容差模拟程序 ,分析了滤光片的容差特性 ,找出了膜系中影响膜系性能的对膜厚误差最敏感的膜层     

EDFA增益平滑滤光片的容差特性模拟分析

在讨论EDFA增益平滑滤光片镀制过程中监控方法及误差产生机理的基础上,利用自建的计算机膜厚容差模拟程序,分析了滤光片的容差特性,找出了膜系中影响膜系性能的对膜厚误差最敏感的膜层.     

光通讯用低PDL线性渐变衰减滤光片

计算了渐变衰减滤光片的偏振相关损耗,分析了镀膜工艺对偏振相关损耗的影响,提出了降低偏振相关损耗的方法。采用线性迭代修正法和膜厚分布可调控制技术,提高了渐变衰减滤光片的线性度。制造出线性度小于5%、偏振相关损耗小于0.08dB的高性能渐变衰减滤光片。     

膜厚均匀性函数的分析

为了解决膜层层数在一百多层以上的膜系在镀制过程中所必然存在的膜厚均匀性问题,定义了一个与镀膜机的结构参数、工艺参数以及基片几何参数均有关系的均匀性函数。以APS1104镀膜机为实验对象,针对多腔窄带滤光片膜系,根据此函数分析了镀膜机镀制较多层数薄膜时,其膜层厚度沿基片径向的变化规律,确定了影响膜厚均匀性的多种因素,解释了镀制多腔窄带滤光片薄膜成品率低的原因。实验结果证实了分析的正确性。     

平面波导窄带干涉滤波方法的研究

基于多层膜干涉滤波的理论提出了一种在平面波导通道中进行干涉滤波的新方法,这种方法可以使窄带滤波器完全集成在波导通道中,实际上就是波导通道的一部分。根据这种方法优化设计了两种波导干涉滤波器单元器件,并且以27层开放式波导干涉滤波器双腔结构为例,计算了垂直入射时的输出光谱和单腔结构滤波后的场强分布。最后,分别分析了滤波器的波导膜的材料、厚度和信号入射角度对输出光谱的峰值透过率、通带半宽度、消光比以及有效区域的影响,提出了进一步优化的方向。这种在平面波导通道中直接进行窄带滤波的技术将在光通信、光传感和光信息处理等很多方面有广泛的应用。     

镀金属膜长周期光纤光栅的传感特性

本文基于耦合模理论, 建立了严格的四层金属膜理论模型, 探讨了镀金属膜长周期光纤光栅(Long-period fiber grating, LPFG)的温度、 应变及折射率特性, 以及镀膜参数对镀金属膜长周期光纤光栅光谱特性的影响.仿真结果表明, 长周期光纤光栅表面最优的金属膜厚度将引起表现等离子共振(Surface-plasmon resonance, SPR)特性, 这一特性将使得LPFG 对稳定及折射率都有较高的敏感性, 而对应变影响较小. 理论分析表明, 银膜厚度在0.8-1.2 nm 范围内时, 折射率敏感度达到最大值为42.402 6, 敏感度增加4.5%. 仿真结果为镀膜长周期光纤光栅的设计及参数优化提供了理论指导.     

一种立方棱镜带通滤光片的设计

提出了低偏振分离的立方棱镜带通滤光片的设计方法。为减小光在立方棱镜中s、p偏振光的偏振分离,采用三种材料来构成带通滤光片的反射镜,并采用不同折射率排列的反射镜结构构成嵌入式的多个带通滤光片,既提高了s、p偏振光的通带透射率,又减小了s、p偏振光在通带中的偏振分离和偏振位相差。通过改变反射镜的基本周期数和滤光片的周期数,可以调节滤光片的通带宽度和截止度,经膜厚优化,得到满意的设计结果。     

磁电轴承中抑制不平衡振动的陷波滤波器设计方法

为解决陷波滤波器在实际应用中存在影响控制系统稳定性的问题和兼顾系统的干扰抑制和稳定特性,提出了一种陷波滤波器的设计方法。该陷波滤波器采用通用式结构,其中心频率分布在转子转速附近以抑制不平衡振动。陷波滤波器中的其他三个参数,与滤波器的带宽和极点分布相关,可影响系统的稳定性。推导出包含该陷波滤波器的系统传递函数和稳定方程,综合采用根轨迹、频域分析的方法,给出了这三个参数与系统稳定性的关系。然后考虑稳定裕量、刚度、振荡幅度和滤波效果的要求以设计陷波滤波器。试验结果表明,采用该设计方法的陷波滤波器,不仅使磁电轴承的转速衰减率和控制电压噪声分别减小91％和67％,而且也使系统的稳定性指标和附加振荡幅度满足设计指标。     

热障涂层折射率与厚度的太赫兹无损检测

精确提取陶瓷层（Top coat,TC）与热生长氧化层（Thermally grown oxide,TGO）层在太赫兹频段的折射率是进行热障涂层（Thermal barrier coatings,TBCs）太赫兹无损检测研究的重要条件。由于对涂层样品只能采取反射式测量,所以首先比较了反射式与传统透射式测量条件下提取样品太赫兹光学参数及厚度的结果,随后利用反射式太赫兹时域脉冲成像系统提取等离子体喷涂的8YSZ热障涂层（TBCs）中TC层与TGO层的折射率,并依据所提取折射率进一步对TC层的厚度分布进行测量及成像。试验结果表明在材料中衰减较小的有效频段下反射式测量同样可以精确提取样品的折射率以及厚度,反射式测量TC层的平均折射率为5.23,TGO层的折射率为2.91,TGO的主要成分α-Al₂O₃的折射率为2.85。TBCs样品中TC层的平均厚度为257 μm,从TC层厚度的太赫兹图像中可观察到TC与粘结层（Bond coat,BC）界面的不均匀程度。反射式太赫兹无损检测可精确提取TBCs中TC与TGO的折射率和厚度,这对于TBCs中裂纹和气泡等缺陷的识别以及TGO生长太赫兹检测具有重要意义。     

多层金属/介质膜系中Al层的作用分析

设计了一维金属/介质多层膜系,膜系由几个周期的高折射率(Al₂O₃)/低折射率(MgF₂)材料所组成.在低折射率材料中插入金属层(Al),对膜系进行了优化,利用电子束蒸发方法制备了该膜系.实验表明,不仅Al层的总厚度直接影响透射谱的形状,在同样Al层总厚度情况下,Al层厚度分布对膜系也有影响.寻找到了最佳Al层分布结果,并通过了实验验证,制备出了能很好抑止BaF2晶体发射光谱的长波成分的膜系.     

Error Analysis of Indirect Broadband Monitoring of Multilayer Optical Coatings using Computer Simulations

Results of studying the errors of indirect monitoring by means of computer simulations are reported. The monitoring method is based on measuring spectra of reflection from additional monitoring substrates in a wide spectral range. Special software (Deposition Control Simulator) is developed, which allows one to estimate the influence of the monitoring system parameters (noise of the photodetector array, operating spectral range of the spectrometer and errors of its calibration in terms of wavelengths, drift of the radiation source intensity, and errors in the refractive index of deposited materials) on the random and systematic errors of deposited layer thickness measurements. The direct and inverse problems of multilayer coatings are solved using the OptiReOpt library. Curves of the random and systematic errors of measurements of the deposited layer thickness as functions of the layer thickness are presented for various values of the system parameters. Recommendations are given on using the indirect monitoring method for the purpose of reducing the layer thickness measurement error.