3.7～4.8 μm中红外带通滤光膜研制

以光学薄膜理论为出发点,系统介绍了3.7～4.8 m带通滤光膜的理论设计与优化、实际生产制备以及成品测试方法。考虑到膜料性能及膜层匹配等问题,分别选用锗和一氧化硅作为高低折射率材料,并以氧化铝作为薄膜基底。确定了滤光膜的基础膜系,并使用Filmaster软件对膜系进行了设计和优化计算。在薄膜蒸镀过程中,根据材料选取合适的镀制工艺。通过温度控制、离子辅助等方法研制出了可靠性与光谱特性皆优的带通滤光膜,并对其光谱特性及膜层质量等进行了测试。根据设计目标修改工艺参数,最终确定可行的工艺流程,从而研制出了符合光学性能设计指标的3.7～4.8 m带通滤光膜。     

带通滤光膜陡度变形修正技术

截止陡度变形是带通滤光膜实际制备中的工艺难题,通过对周期性膜系结构等效折射率与基片进行导纳匹配优化设计,得到了规整结构的带通滤光膜系,对膜系制备过程中工艺参数变化规律分析,得出了电子枪蒸发源蒸发特性变化引起膜系截止带误差分离是陡度变形的主要原因,在修正误差后实际制备了陡度变化小于25 nm的带通干涉截止滤光膜.     

红外探测器光学系统滤光膜的研制

为了提高红外探测器的灵敏度,针对红外探测器元件滤光膜的技术要求,采用Si和YbF3的膜料组合,依据薄膜理论,设计干涉截止滤光膜,满足了3个波段对光学性能的要求,并且在实际制备过程中优化了工艺参数,包括温度、蒸发速率以及离子源辅助沉积参数。通过多次实验研究,对设备的本身误差进行分析修正,提高了膜层厚度控制精度,在蓝宝石基底上成功镀制了1 064 nm透射率为91.5%、1 200～2 900 nm平均反射率大于97%、3 000～5 000 nm平均透射率为93%的3波段干涉截止滤光膜,给出了综合测试结果和实测光谱曲线。     

宽光谱膜厚监控系统的评价函数修正技术

基于评价函数的宽光谱膜厚监控系统,由于实测光谱曲线和理论光谱曲线相背离,使得评价函数发散,监控失败。利用实测的膜层透射率光谱曲线,对于已镀层,利用模拟退火算法实时拟合其实际的光学常数,据此修正目标透射率曲线,并补偿吸收的影响,重新设计膜层数及预镀层厚度,获得新的评价函数,如此对评价函数进行逐层修正。实验结果表明,薄膜厚度监控误差可以达到10-2以下,精度完全可以满足实际要求。     

中波红外双通道带通滤光片的研制

采用在单晶锗基底的两面分别设计中波红外带通滤光膜和中波红外负滤光膜的方法,设计了一种光谱性能优良的中波红外双通道带通滤光片。以适当的工艺技术完成了膜层的制备,并测试了实验样片的红外透射率光谱。结果显示,制备的中波红外双通道带通滤光片的通带透过率以及截止带截止深度均良好。由实验结果分析可知,镀膜材料蒸发角的变化和各层膜厚误差的累积,是导致实验片的测试光谱在截止带内出现两个较强的次峰,以及中间截止带略微偏移的主要原因。     

会议文章 发射层对指数掺杂Ga1-xAlxAs/GaAs光阴极性能的影响

为了探索发射层厚度对指数掺杂Ga1-xAlxAs/GaAs光电阴极光学性能与光电发射性能的影响,实验制备了两种发射层厚度不同的阴极样品,并测试得到400~1000 nm内反射率、透射率与光谱响应曲线。实验结果说明发射层2.0 μm厚的样品比1.6 μm厚的样品性能更好。利用薄膜光学矩阵理论公式计算阴极膜系反射率、透射率、吸收率与发射层厚度的关系公式,并对原有的量子效率公式进行光谱反射率和短波截止限的修正。用修正后的公式仿真不同发射层厚度下光阴极吸收率与光谱响应曲线,指出发射层厚度对阴极光学性能与光电发射性能的不同影响。进一步计算得到指数掺杂的Ga1-xAlxAs/GaAs光电阴极最佳发射层厚度范围是1.8~2.4 μm。     

倍频分离薄膜中的半波孔抑制研究

经典短波通膜堆(0.5LH0.5L)n会由于薄膜的折射率不均匀性而产生半波孔现象.在进行膜系结构设计时,通常将薄膜假定为均匀折射率材料,当薄膜的光学厚度为1/2中心波长时,薄膜可被视为虚设层.而在实际制备时,薄膜的折射率通常存在一定的不均匀性,薄膜的光学厚度与设计值不符,从而产生半波孔.对薄膜的基本周期结构进行了优化,优化后的膜系结构在半波处的光学导纳不再受折射率不均匀性的影响.在此基础上,设计并制备了倍频分离薄膜,有效消除了半波孔现象,理论和实验光谱曲线具有很好的一致性.     

1.3～2.7 μm带通滤光膜研制与分析

光学薄膜技术广泛应用于几乎所有的光学系统、光电系统和光电仪器。新型探测器的发展对1～3 μm近红外波段附近的能量响应提出了滤波的要求。从电磁场理论和麦克斯韦方程出发,介绍了光学薄膜的设计理论,论述了带通滤光膜的设计方法。基于Optilayer软件,以氧化铝为基底,设计了一种工作波段为1.3～2.7 μm的近红外带通滤光膜。考虑到镀膜材料的匹配性问题,选择硫化锌和氟化镱作为高、低折射率材料。采用长波通与短波通相结合的设计方法,并用Optilayer软件完成了膜系的计算和优化。在氧化铝基底双面镀制膜,用电子束蒸发和离子束辅助沉积的制备工艺完成了膜系镀制。用分光光度计对制备样品进行了透过率测试。结果表明,在1.3～2.7 μm设计波段,样品的平均透过率大于95%,符合带通滤光膜的设计要求。     

基于高光谱成像芯片中布拉格反射镜的设计和制备

针对传统高光谱成像系统体积质量大、光机结构复杂、成本高等缺点,亟待微小型化的需求,开展高光谱成像芯片中布拉格反射镜设计和制备的研究,根据布拉格分布膜系理论开发的多层膜系结构的模拟器,并根据结构设计完成了5层和7层膜系布拉格反射镜的制作,利用可见/近红外分光光度计,对布拉格反射镜的反射率进行测量,与模拟器进行对比,由于布拉格镜的实际制备存在瑕疵,导致误差 3%,多层膜系结构模拟器可以指导实际布拉格反射镜的制备,为高光谱成像芯片化奠定基础。     

发射层对指数掺杂Ga1-χAlχ As/GaAs光阴极性能的影响

为了探索发射层厚度对指数掺杂Ga1-χAlχAs/GaAs光电阴极光学性能与光电发射性能的影响,实验制备了两种发射层厚度不同的阴极样品,并测试得到400μm～1 000 nm内反射率、透射率与光谱响应曲线.实验结果说明发射层2.0 μm厚的样品比1.6μm厚的样品性能更好.利用薄膜光学矩阵理论公式计算阴极膜系反射率、透射率、吸收率与发射层厚度的关系公式,并对原有的量子效率公式进行光谱反射率和短波截止限的修正.用修正后的公式仿真不同发射层厚度下光阴极吸收率与光谱响应曲线,指出发射层厚度对阴极光学性能与光电发射性能的不同影响.进一步计算得到指数掺杂的Ga1-χAlχAs/GaAs光电阴极最佳发射层厚度范围是1.8μm～2.4μm.     

近红外干涉滤光片

介绍了一种截止带非常宽的近红外耐久滤光片的设计制作方法。采用了 Si、Si O2 做薄膜材料 ,利用中心波长不同的两个短波通滤光片对接 ,实现了很宽的截止带。分析了膜系设计的一些细节。掌握了材料 Si的蒸发方法。     

基于包-全法的红外滤光片光学参数测量方法

为了研究准确性更高的复杂多层膜光学参数测量方法,测量实际镀制红外带通滤光片的光学参数,对红外滤光片研制过程的设计优化与工艺的改进具有重要的指导作用。首先,在研究传统薄膜光学参数光谱测量方法的基础上,提出了包-全法,并研究了该方法的基本思想、物理模型以及优化算法;其次,设计制备了2 000~8 000 nm谱段内膜料单层膜和高透射率、宽截止中波带通红外滤光片,通过对比测量单层膜光学参数反演计算光谱与实测光谱的差异,验证了包-全法测量膜料单层膜光学参数的准确度及有效性,依据测量结果确定了膜料色散关系,甄别了膜层工艺的优劣;最后,采用包-全法与全光谱拟合反演法对红外滤光片的光学参数作了对比测量验证。结果证明:该方法能够准确测量红外滤光片的光学参数,测量结果可用于指导修正设计与工艺之间的匹配性,进而研制了性能更好的红外滤光片。     

多金属层诱导透射紫外“日盲”探测成像滤光片设计与低温制备研究

基于SiO2/Al/SiO2三层夹层结构,结合使用多角度椭圆偏振谱和透射光谱精确反演获得了薄金属Al层光学常数,并研究分析了Al光学常数随膜层厚度的变化;在此基础上采用导纳匹配法,理论优化获得了三腔金属诱导透射紫外滤光膜,并系统分析了Al和SiO2介质匹配层制备误差对紫外滤光膜光谱性能的影响;进一步采用低温、高真空Al、SiO2薄膜生长工艺,成功获得了峰值波长位于218 nm附近,峰值透过率~23.1%,带宽~32 nm,在280 nm、318 nm波段的透过率分别约为0.5%和0.04%,400～700 nm、800~1 100 nm波段的截止度分别可达~5.0 OD、~4.5 OD的高性能三腔诱导透射紫外滤光片样品。相关研究结果对于高性能多腔诱导透射日盲紫外滤光片的设计与制备具有很好的指导意义。     

多碱光电阴极膜厚对阴极灵敏度的影响研究

叙述了多碱光电阴极光谱反射的特点,测量了超二代微光像增强器多碱光电阴极的光谱反射曲线,分析了光谱响应曲线产生干涉加强峰和干涉减弱峰的原因,比较了不同膜层厚度多碱阴极光谱反射曲线的区别。根据能量守恒定律,利用实测的多碱光电阴极光谱反射率和光谱透过率,计算出多碱光电阴极的光谱吸收曲线,通过研究不同厚度多碱阴极的光谱吸收,发现多碱光电阴极膜层厚度加厚并不会提高其对所有波段光吸收率的特点。厚度增加只会增加短波和长波的光吸收率,但中波的光吸收率不会增加反而下降,这是由于受到光谱反射的影响。阴极膜层的厚度既影响光谱反射和光谱透过,又会影响光谱吸收,因此也影响多碱阴极的光谱响应,所以多碱光电阴极的膜层厚度是影响多碱光电阴极灵敏度的一个关键参数。实践证明,转移式技术制作的多碱光电阴极膜层厚度也存在一个最佳值,超过这一最佳厚度,阴极的灵敏度不增反降,这是因为红外光谱响应增加不多,但中波光谱响应下降很多。所以对转移式多碱光电阴极而言,实践证明当膜层厚度达到最佳厚度时,膜层呈现淡红色,在制作过程中要控制好阴极膜层的厚度,这样才可能获得较高的阴极灵敏度。     

基于透射光谱的类金刚石膜光学参数反演

本文采用透射光谱法测量Ge基底类金刚石薄膜(Diamond-like carbon,DLC)的光谱曲线.应用测量的光谱曲线,基于模拟退火算法,构建目标优化函数,通过光谱反演法得到薄膜的厚度、折射率、消光系数.该方法得到的Ge基底类金刚石膜的光学参数与椭偏仪测试结果比对,折射率误差小于1％,厚度误差小于2％.并且将薄膜的...     

用μwave Wizard软件设计腔体交指滤波器

基于μwave Wizard软件仿真腔体交指滤波器的方法,设计了一个中心频率为5.52 GHz,带宽为1.4 GHz的交指滤波器,并采用矩形杆抽头线结构实现。制作的滤波器插损小于1.5 dB,驻波比小于1.7,带外抑制大于40 dB(f0±1 GHz),具有优良的带通特性。给出滤波器的实测曲线和仿真曲线,两者的一致性较好。     

可见光变角度带通滤光膜研制

以薄膜光学为背景,介绍了可见光波段变角度带通滤光膜的用途、设计与制备方法。基于波动光学原理,首先分析了带通滤光膜的光学特性以及变角度使用的难点,其次讨论了0°~33°入射时薄膜选材、测试、工艺制备等研究过程中的主要技术问题。利用薄膜软件进行优化计算后,结合光学控制与离子辅助工艺得到了吸收低、偏移量小与附着力良好的薄膜。目前相关的技术应用在地形勘测相机中达到了空间变角度高分辨率成像的效果。     

大角度激光通信带通滤光片的研究

为了满足激光通信系统的技术需求,选取Ti3O5、SiO2两种材料,采用前、后表面分别镀制长、短波通组合的方法,在HWB850基底上完成了在0°~60°范围内1064nm波段高透射,紫外、可见、近红外波段深截止滤光膜的设计,分析了实际测试曲线与理论曲线不吻合原因,并结合工艺的改进解决了偏差,最终制备的滤光片在0°入射时1064nm透过率91.7%,截止带透过率小于0.1%,60°入射时1064nm透过率86.9%,截止带透过率小于1%,具有良好的环境适应性,满足系统的技术需求。     

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.