大位移自对准光开关微动作器的模拟和制作

报导了一种新型静电驱动扭转梁大位移微机械光开关微动作器的模拟、设计和制作。模拟结果表明，该微动作器的第一模态频率远低于第二模态，镜子的位移由梁的扭转引起。在32．8V的电压驱动下，上电极的前端位移是69．6μm，镜子的有效位移是57μm。测到第一模态频率是500Hz。利用本结构可成功地解决开关速度和大位移的矛盾。这样的位移足够使用Coming OptiFocus Collimating Lensed Fiber来对准，从而获得低插入损耗。     

MOEMS阵列光开关的微反射镜的制作

通过各向异性湿法腐蚀工艺利用 (110 )硅片制作了 8× 8阵列光开关的微反射镜阵列 ,反射镜面为 { 111}面 ,表面粗糙度低于 10nm ,垂直度好于用同样的方法在 (10 0 )硅片上制作的反射镜。     

一种高制动效率大角度硅扭转微镜MEMS光开关的设计

提出了一种利用静电力制动扭转梁带动微镜旋转,从而实现二维开关功能的MEMS光开关.使用ANSYS和COVENTOR软件对器件结构进行了模态、静态和瞬态分析,并对微镜制动梳齿的位置、器件的尺寸和扭转梁结构进行了优化.通过在微镜下方设计大空腔实现微镜90°的大角度扭转,使用新型衬底梳齿和结合扭转梁设计实现高静电制动效率,将制动电压降至18V.引入背面梳齿提高开关响应速度,模拟结果表明,光开关具有毫秒量级响应时间.与其他设计相比,该设计的微镜具有扭转角度大、制动效率高且开关速度较快的优点.     

低损耗液晶光开关器件用透明电极的制备

液晶可以用来制作光通讯系统中的光开关,液晶器件的损耗主要取决于透明电极的透射率, ITO(氧化铟锡)在可见光范围具有高的透射率,但在红外损耗较大。在测定ITO复折射率的基础上,本文借鉴光学薄膜中诱导滤光片的设计思想,设计、制备出了在红外1.5mm~1.6mm范围内高透射率的透明电极,使整个器件的损耗<0.4dB,相应的方块电阻为350W/□。     

基于垂直扭转梳齿驱动结构的硅微机械扭转微镜的设计加工与表征

为了改善扭转微镜的机电耦合特性和光学特性,提出了一种新的基于SOI硅片的垂直扭转梳齿静电驱动结构．通过有限元与边界元方法,对不同厚度扭转梁的机电耦合特性进行了数值模拟,得到了相应的阈值电压和吸合电压,并提出了几种新的折叠梁结构,以进一步改善器件的机电耦合特性;通过力学分析,从理论上推导了垂直扭转梳齿静电驱动方式微镜的最大扭转角度、阈值电压、扭转刚度以及固有频率,获得了结构参数对器件机电耦合特性的影响机制;最后,利用比例散射理论讨论了表面粗糙度、入射光束波长和入射角度等参数对微镜表面光学反射性能的影响,并利用原子力显微镜测量了微镜的表面粗糙度,理论模拟与实验研究表明,基于SOI硅片和垂直扭转梳齿结构的硅微机械扭转微镜可显著降低器件的驱动电压,提高器件的机电耦合特性和微镜表面的光学反射特性．     

基于酞菁光控自组装的超分子三阶非线性光开关材料

酞菁的三阶非线性光学性能不仅取决于其分子结构,而且与酞菁分子在空间的排列密切相关。因此,控制酞菁化合物在空间的排列状态,就有望在超分子的层次控制酞菁的三阶非线性光学性能。我们设计了三类含有光致变色单元修饰的酞菁化合物。利用紫外光和可见交替照射下光致变色单元光异构过程中空间结构和电子结构的改变,实现了对酞菁自组装行为的有效光控。我们用Z-扫描的方法考察了光照前后这些酞菁光控自组装体系三阶非线性光学性能的改变。发现：这些材料不仅开关效应显著,且在“开”和“关”的状态下,都具有大的二阶分子超极化率（〉10^-30esu）,在未来光电子和光子技术领域具有潜在的应用价值。     

基于DMD的高动态范围望远系统设计

针对高动态范围目标,本文设计了一种基于数字微镜器件(DMD),能够对高动态目标进行自动区域调光的望远系统,其中DMD为中间像面。首先DMD上所有微反射镜处于开状态,获取一幅目标景象的图像,按照平均灰度和局部动态将该图像划分为若干小区域,并设定各区域的曝光时间等参数。按照确定的参数逐区控制DMD微反射镜的开关状态及时间,并完成探测器的曝光成像,获得具有高动态范围的图像。设计的望远系统焦距为223mm,F数为5,视场为3°,工作波段为480~760 nm,最终系统的动态范围可达140 d B。设计结果表明,在DMD像面上,各视场MTF在Nyquist频率处均大于0.70,畸变接近于0;在探测器像面上,各视场MTF在Nyquist频率处均大于0.55,畸变小于2%。     

低真空测量光学谐振腔的设计与分析

基于磁约束核聚变运行真空测量需求和强磁场高辐照运行环境要求,本文设计了一种光学真空测量手段,介绍了该方法的原理,结合理论计算与有限元仿真,模拟分析了温度、气压和振动等主要因素对光学谐振腔测量不确定度的影响,并提出优化方案,验证了光学谐振腔应用于聚变环境测量的可行性。本研究为光学谐振腔的工程化设计提供了理论指导与依据,也为优化提高测量装置精确度提供了可行性方案。     

低损耗双锥光纤的制备与光学特性研究

利用熔拉法制备了双锥光纤,系统地研究了拉制过程中拉制距离、拉制速度、氢气流量等参数与双锥光纤光学传输特性关系,实验表明,拉制距离控制在30mm-32mm,拉制速度在0.15mm/s,氢气流量在140-150之间时,可以得到损耗在0.5dB-0.7dB,锥腰直径介于0.6μm-2.5μm的低损耗双锥光纤。利用自行制备的双锥光纤进行微球腔耦合实验,得到微球腔良好的透射谱线。该范围内的双锥光纤可以高效激发微球腔回廊模式,对微球腔的应用以及双锥光纤在光传感应用方面具有指导意义。     

尿烷取代聚二炔PDA薄膜制备及其光开关特性的研究

采用旋涂法ＰＭＭＡ微掺杂克服了膜层中的微晶现象，制备了质量较高的尿烷取代聚二乙炔薄膜，膜厚１．２μｍ，采用８ｎｓ脉冲激光测试了其全光开关特性，开关时间分别为１０ｎｓ和３６ｎｓ。     

空间用平板形菲涅耳透镜的设计和光学效率研究

研究平板形菲涅耳太阳聚光透镜的光学问题,给出了线聚焦和点聚焦透镜的设计方法,讨论了设计参数对透镜光学效率的影响,为这类透镜的最优设计提供理论依据。