Pb1—xGexTe薄膜的光学性质

对PVD沉积Pb1-xGexTe薄膜研究发现Pb1-xGexTe是一种高性能的红外材料,在3－25μm光谱范围具有较好的透光性能,室温下的折射率为4．8－5．6薄膜的光学性质,包括透射率、色散关系以及折射率的温度系数dn/dT,与材料中组分x、环境温度和薄膜的沉积工艺条件有密切关系,适当地改变组分和工艺条件,可以使薄膜的折射率温度系数dn/dT从负变到零并转为正,这对于制备高温度稳定性的红外光学薄膜器件具有重要的意义。     

红外镜头光学薄膜的发展和应用

红外光学系统主要应用于1～3μm、3.5～5μm和8～14 μm(或更远波段),由红外光学镜头和红外探测器组成.为使探测器能够通过光学镜头实现对辐射源的探测,光学镜头必须通过防护性物方窗口、透镜、反射镜、光阑、滤光片、扫描系统等完成光学信号的时间和空间滤波.从而以给定比例和质量实现物方空间目标和背景的分离.为保证目标最大辐射通量传送到探测器,必须保证通过光学镜头的辐射能量损失达到最小.为在特定波段实现以上目标,光学镜头中各种折射和反射元件需保证对工作波段的辐射能量具有尽可能低的吸收率、散射率,同时具有尽可能高的透过率和反射率,并且根据需要应能够实现一定的角度不敏感性.在光学设计过程中材料选择和元件光学参数设计合理的同时,光学薄膜的各种性能将是关键参数之一.红外光学薄膜可选沉积材料较少,而光学参数并未比可见光学薄膜有所降低,薄膜种类并未减少,包括减反射膜、高反射膜、带通滤光片、带阻滤光片、特种功能膜、分光膜等.由于工作波长是可见波长的2～20倍左右,因此膜层厚度增加很多,没有工艺技术上的特殊保证,将无法保证光学镜头的使用寿命.针对不断提高的光学指标要求,红外光学薄膜的沉积技术逐渐发展成熟,并且在各种红外光学薄膜产品上得以应用.     

Pb_(1 - x) Ge_x Te薄膜的光学性质

对 PVD沉积 Pb1 - x Gex Te薄膜研究发现 Pb1 - x Gex Te是一种高性能的红外材料 ,在 3～ 2 5μm光谱范围具有较好的透光性能 ,室温下的折射率为 4.8～ 5 .6 .薄膜的光学性质 ,包括透射率、色散关系以及折射率的温度系数dn/ d T,与材料中组分 x、环境温度和薄膜的沉积工艺条件有密切关系 .适当地改变组分和工艺条件 ,可以使薄膜的折射率温度系数 dn/ d T从负变到零并转为正 ,这对于制备高温度稳定性的红外光学薄膜器件具有重要的意义     

CdTe薄膜的红外光学特性研究

用干涉法研究了热蒸发（ＰＶＤ）方法制备的ＣｄＴｅ薄膜材料的红外光学特性，通过对不同基板温度和不同薄膜厚度ＣｄＴｅ薄膜样品的研究，确定了在薄膜沉积过程中基板温度和膜厚对ＣｄＴｅ薄膜红外光学特性的影响，发现ＣｄＴｅ薄膜具有一定的非均匀性，其折射率随着薄膜厚度的增加而减小，在１２０－２００℃范围内，基板温度对ＣｄＴｅ薄膜红外光学特性的影响不大。     

脉冲激光沉积法制备红外光学SiC薄膜特性研究

采用脉冲激光沉积法在锗基底制备无氢SiC薄膜,研究了激光能量对SiC薄膜显微结构、成分和红外光学性能的影响规律。利用傅里叶红外光谱仪测量了锗基底SiC薄膜样品的红外透射光谱,其在785 cm-1附近有一个强烈Si-C键特征吸收峰,并在红外波数4 000~1 300 cm-1之间具有良好的透过性。通过对透射光谱拟合计算可知:在红外波段2.5~7.7 m之间,SiC薄膜的折射率和消光系数均随着激光能量的增加而增大,折射率大约从2.15上升到2.33,激光能量从400 mJ增加到600 mJ,且当激光能量为400、500 mJ时,消光系数均在10-3量级以内,光学吸收很小。研究表明,SiC薄膜在红外2.5~7.7 m波段是一种优异的光学薄膜材料。     

PMNT薄膜可见-红外光学性质的研究

通过对不同组分的铌镁钛酸铅(PMNT)薄膜的紫外-可见透射光谱以及红外椭圆偏振光谱的分析,利用Tauc-Lorentz(T-L) Cauchy色散关系和经典中红外色散关系,得到了该材料在可见和中红外区的光学常数,发现在可见和中红外区,薄膜的折射率随着PT(PbTiO3)含量的增加而增大,但是薄膜的光学禁带宽度随之而减小.     

锗薄膜在低温下的折射率研究

利用电子束蒸发方法在双面抛光的ZnSe基底上镀制单层Ge薄膜.在80 K~300 K温度范围内,采用PerkinElmer Frontier傅里叶变换红外光谱仪低温测试系统每20 K测量Ge单层在2~15 μm波长范围的透射率.采用全光谱反演拟合方法得到Ge单层在不同温度下的折射率.结果显示,Ge单层折射率均随波长增大而减小,且变化趋势基本相同.利用Cauchy色散公式对折射率波长色散关系进行拟合,得到Ge薄膜材料折射率温度/波长色散表达式为:n(λ,T)=3.29669+0.00015T+5.96834×10-6T2+0.41698λ2+0.17384λ4.最后,验证了Ge单层膜折射率温度/波长色散公式的准确性.     

锗薄膜在低温下的折射率研究（英文）

利用电子束蒸发方法在双面抛光的ZnSe基底上镀制单层Ge薄膜.在80 K~300 K温度范围内,采用PerkinElmer Frontier傅里叶变换红外光谱仪低温测试系统每20 K测量Ge单层在2~15μm波长范围的透射率.采用全光谱反演拟合方法得到Ge单层在不同温度下的折射率.结果显示,Ge单层折射率均随波长增大而减小,且变化趋势基本相同.利用Cauchy色散公式对折射率波长色散关系进行拟合,得到Ge薄膜材料折射率温度/波长色散表达式为:n(λ,T)=3.29669+0.00015T+5.96834×10~(-6)T~2+0.416 98/λ~2+0.173 84/λ~4.最后,验证了Ge单层膜折射率温度/波长色散公式的准确性.     

红外带通滤光片77 K光谱漂移特性实验研究

红外带通滤光片是决定红外探测器组件光谱响应范围的重要元件。滤光片光谱的截止波长在低温下会产生漂移,从而影响组件的光谱响应范围。为探究滤光片在低温下的光谱漂移情况,选取了几种典型的红外带通滤光片,并分别在常温和77 K温度下使用自制的低温光谱测试杜瓦对其进行了光谱测试。结果表明,低温下滤光片的前截止波长均向短波方向漂移。该漂移量的大小主要与工作波段有关。工作波长越长,漂移量越大。中波红外带通滤光片的截止波长在低温下的漂移量小于100 nm。基片材料对截止波长漂移的影响较小。该结论对于红外探测器滤光片的光谱设计具有重要的参考价值。     

光学薄膜设计中的色散影响的考虑

本文以近红外干涉截止滤光膜为例,考察了ZnS、MgF_2薄膜色散对光学薄膜特性的影响.分别给出了光谱特性的理论计算曲线和实验曲线.比对结果表明:紫外—可见—近红外波段区,ZnS比MgF_2色散大.必需考虑ZnS的折射率随波长的变化;经过色散修正的光谱特性曲线与实验曲线基本吻合.     

高效红外反射偏振器的研究

文中给出了在低折射率透明基底上涂镀高折射率透明薄膜构成高效、Ｐ分量抑制的红外反射偏振器的实例。对于未被抑制的Ｓ偏振分量的反射率可达ＲＳ≥９５％,因此可以与金属基底的薄膜反射偏振器相比,并且避免了对升温的强迫制冷要求。同时研究了薄膜厚度、入射角及波长的微小变化（或误差）对于该偏振器消光率的影响。     

纳米颗粒改性PMMA光波导薄膜的研究

主要研究纳米颗粒改性甲基丙烯酸甲酯预聚物(PMMA)的工艺,以及光波导薄膜的制备技术和性能。具体采用机械混合方式进行纳米颗粒掺杂和旋涂技术,旨在提高PMMA光波导层的热稳定性和折射率,并优化实验工艺条件使光波导薄膜达到透明、均匀、致密及无气孔的要求,从而降低其光传输损耗。实验在玻璃和硅基片上制备了纳米改性的PMMA光波导薄膜,并利用各种先进的测试手段对其进行了性能测量和表征分析,结果表明:纳米SiO2颗粒能够大幅度地提高PMMA光波导层的热稳定性和玻璃化转变温度Tg,而纳米TiO2颗粒使其折射率也有显著的提高。     

YbF3和YF3薄膜在0.4~14 μm超宽光谱内光学常数反演

为了获得红外低折射率材料的光学常数,采用电子束热蒸发技术在多光谱硫化锌基底上以不同的基底温度分别制备了单层氟化钇(YF₃)和氟化镱(YbF₃)薄膜。通过分光光度计和傅里叶变换红外光谱仪分别测试其在可见至远红外波段的透射率光谱曲线,使用包络法和色散模型拟合相结合的方法对其在可见至红外波段的光学常数进行了反演,得到了其在0.4~14 μm波段内的折射率与消光系数。采用椭偏测试结果验证了YF₃和YbF₃薄膜在0.4~1.6 μm波段内的光学常数正确性;将拟合得到的光学常数代入TFCalc 膜系设计软件,计算得到的单层薄膜的透射率光谱曲线与实测的光谱曲线吻合较好。实验结果表明,该方法获得的在超宽光谱0.4~14 μm范围内的光学常数准确、可靠。     

Structural and the optical dispersion parameters of nano-CdTe thin film/flexible substrate

CdTe thin films of different thicknesses were deposited on polymer substrates for flexible optical devices applications. X-ray diffractogram of different thicknesses for CdTe films are measured and their patterns exhibit polycrystalline nature with a preferential orientation along the (111) plane. The optical constants of CdTe films were calculated based on the measured transmittance spectral data using Swanepoel's method in the wavelength range 400–2500 nm. The refractive index n and absorption index k were calculated and the refractive index exhibits a normal dispersion. The refractive index dispersion data followed the Wemple–DiDomenico model based on single oscillator. The oscillator dispersion parameters and the refractive index no. at zero photon energy were determined. The possible optical transition in these films is found to be allowed direct transition with energy gap increase from 1.46 to 1.60 eV with the increase in the film thickness. CdTe/flexible substrates are good candidates in optoelectronic devices     

基于原位共角椭偏与反射谱的TiO2薄膜光学常数分析

为了分析溶胶-凝胶法制备的TiO₂薄膜的光学常数,采用旋涂法制备了多层TiO₂薄膜,利用扫描电镜对表面形貌进行了分析,利用椭圆偏振光谱对薄膜的折射率色散和孔隙率进行了拟合分析,并利用原位共角反射光谱对拟合结果进行了验证,得到了TiO₂薄膜厚度、孔隙率和折射率色散曲线。结果表明,TiO₂薄膜厚度与旋涂层数成线性关系,薄膜孔隙率约为15%且与旋涂层数无关,New Amorphous色散模型可以较好地拟合溶胶-凝胶旋涂方法制备的TiO₂薄膜在1.55eV~4.00eV波段的椭偏光谱。该研究为溶胶-凝胶法制备的TiO₂薄膜的光学常数测量提供了参考。     

YbF3和ZnS薄膜的折射率和厚度的分光光度法测定

本文给出了一种简单而准确地确定光学薄膜折射率和厚度的方法。利用分光光度计分别测量光学薄膜样品以及基底透射率曲线,采用柯西（Cauchy）色散模型以及非线性单纯形优化法对透射率测量曲线进行拟合,从而确定薄膜的光学常数和厚度。采用电子束热蒸发和电阻热蒸发方法,分别在CaF2基底上镀制ZnS薄膜和在Al2O3基底上镀制YbF3薄膜,通过测量其在400nm-2600nm波段内的透射率曲线,计算出ZnS和YbF3薄膜材料的折射率色散曲线以及膜层厚度。     

三氧化钨薄膜的红外发射率调制技术

研究了利用载流子对材料表面的红外发射率进行调制的方法.根据电磁波理论,讨论了物体表面的发射率与折射率的关系,折射率大的物体发射率低.物质的折射率与其中的载流子浓度有关,通过控制载流子的浓度可以对材料的发射率进行调制.以磁控溅射方法在ITO玻璃上制备了氧化钨薄膜.利用电化学方法对三氧化钨薄膜进行了H+离子和电子的注入和抽...     

表面膜层参数对长周期光纤光栅特性的影响

采用严格的耦合模理论建立了表面涂覆弱吸收薄膜长周期光纤光栅（LPFG）的理论模型，用微扰法对复数超越特征方程进行了求解。研究发现，对应某一膜厚，存在一折射率范围，有效折射率的变化和谐振波长偏移特别明显；但消光系数对有效折射率和谐振波长的影响则很小。从功率密度分布曲线可看出低阶奇次包层模式与纤芯模式的耦合要强于低阶偶次包层模式与纤芯模式的耦合，消光系数引起的功率损耗较小。薄膜折射率对透射谱的变化（幅度和谐振峰偏移）影响很大；消光系数对谐振峰偏移影响很小，对谐振峰幅度的影响与具体的薄膜折射率有关。结果表明，敏感薄膜折射率和消光系数与传感器的灵敏度高低有直接关系，传感器的结构优化非常必要。     

离子束溅射参数与Ta2O5薄膜特性的关联性

离子束溅射技术是制备Ta2O5薄膜的重要技术之一。采用正交试验设计方法,系统研究了Ta2O5薄膜的折射率、折射率非均匀性、消光系数、沉积速率和应力与工艺参数（基板温度、离子束压、离子束流和氧气流量）之间的关联性。通过使用分光光度计和椭圆偏振仪测量Ta2O5薄膜透过率光谱和反射椭偏特性,再利用全光谱反演计算的方法获得薄膜的折射率、折射率非均匀性、消光系数和物理厚度。Ta2O5薄膜的应力通过测量基底镀膜前后的表面变形量计算得到。实验结果表明:基板温度是影响Ta2O5薄膜特性的共性关键要素,其他工艺参数的选择与需求的薄膜特性相关。研究结果对于制备不同应用的Ta2O5薄膜制备工艺参数选择具有指导意义。     

常见光学薄膜可见光谱区的色散

在讨论光学薄膜色散模型的基础上,对收集到的八种常见薄膜可见光谱内折射率色散的实测值,用统一的色散简化方程加以拟合,得到方程中各种薄膜的色散系数A、B,由此可利用色散简化方程去计算各种薄膜的色散.文中给出了八种薄膜的A、B,值及色散的理论计算曲线,并与其实测值进行了比较,结果是令人满意的.