平板偏振膜的角度特性研究

当入射光倾斜入射到平板偏振膜上时,在两种偏振光的反射带边缘处出现P偏振光高透而S偏振光高反的情况.利用F-P结构的膜系设计了偏振膜.随着入射角的增大,S光的带宽、消光比及参考波长线性增大,而膜层中电场强度的最大值和界面处的电场强度均减小,只有P偏振光的变化特性跟布儒斯特角有关.分析膜层的界面特性和膜层中的缺陷分布情况,可得偏振膜P偏振光的阈值随入射角的增大而增大.结果表明,在P光透过率可使用的范围内,入射角越大,消光比越大,场强在膜层中的分布越低,但P偏振光的透过率有所降低.     

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.     

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。     

可调分束角棱镜正反向入射分束角的研究

可调分束角棱镜是使用最频繁的偏光棱镜之一,为了研究可调分束角棱镜正、反向使用时分束角的不同,基于可调分束角棱镜的结构与分束原理,从理论上分析推导了正、反向使用时分束角随入射角变化的精确表达式,并以负单轴晶体为例绘制了分束角随入射角的变化曲线。对比正反向使用情况分束角变化曲线得出结论：对任意合理的结构角及主折射率值来说,在相同入射角的情况下,由负单轴晶体材料制成的可调分束角棱镜正向使用时的分束角比反向使用时要大。     

基于显微数字全息的生物薄膜折射率的测量

提出了一种基于显微数字全息相位重构图像的生物薄膜折射率的简便测量方法。利用角谱法对生物薄膜的显微数字全息图像进行重构,得到其复振幅分布,从中获得激光通过生物薄膜后的相位变化与薄膜厚度、薄膜中液体的折射率及薄膜折射率间的定量关系。通过等厚干涉和阿贝折射仪测得膜的厚度与液体的折射率,再从定量的相位变化中获得生物薄膜的折射率。以洋葱内表皮细胞层折射率的测量为例,进行了相应的实验验证,得到了波长为632.8nm下的折射率。理论与实验均表明,该方法是有效和切实可行的。     

周期孔状金属薄膜传感器的研究

采用镂空模板法制备了大面积周期孔状金属薄膜,实验揭示了金属小孔阵列在中红外波段的异常透过率增强现象。通过对周期孔状金属薄膜处于不同周围介质下得到的透射谱的研究发现,透射峰随着周围介质折射率的增大会有很明显的红移。比较周期孔状金属薄膜传感器非对称结构和对称结构的灵敏度发现,其对称结构下的灵敏度要高于非对称结构下的灵敏度。通过改变金属薄膜的一些参数,得到金属薄膜厚度和基底折射率为100 nm和1.3时灵敏度最大,分别为12 383 nm/RIU(refractive index unit)和12 667 nm/RIU;灵敏度随周期性孔径的增大而增大;孔的形状与圆的差别越大,灵敏度越高;灵敏度随孔中介质折射率的减小而增大。     

棱镜偏振分光膜研究

采用偏振分光棱镜来取代传统晶体偏振分光元件,可大大降低成本;选取光学玻璃基底的直角棱镜,在其表面交替镀制不同折射率的膜料,使光线在这些膜料上的入射角满足布儒斯特角,让Ｐ偏振光透过,Ｓ偏振光反射,从而实现偏振分光的目的;在Ｋ９基底的直角棱镜上镀制了单波长偏振分光膜,经仪器测定,偏振分光性能优良。     

斜入射F-P型薄膜滤光片调谐特性分析

薄膜滤光片在垂直入射情况下,其S偏振和P偏振的透射特性是一致的;而在斜入射情况下,其中心波长向短波长方向移动。本文首先讲述了薄膜滤光片的背景知识及矩阵光学的理论基础;而后,从薄膜滤光片膜系的设计开始,针对所设计的36层膜系结构,通过建立光学特征矩阵、利用计算机编程来模拟分析斜入射薄膜滤光片,仿真图形结果清楚地看出了对中心波长的调谐作用。     

液晶折射率测量装置的设计研究

基于多光束之间互相干涉的光学原理,推导液晶随入射角改变的透射光强分布和液晶折射率的公式,设计制作了一套能够给出液晶折射率的实验测量系统并配套算法程序。运用Matlab数据处理和数据拟合功能,获得入射角与透射光强的关系图,测量10μm标准空盒盒厚为10. 47μm。注入TEB30A型向列相液晶,外加0～6V电压时,液晶折射率随着电压的升高减小且变化区间为1. 53～1. 62。     

立方氮化硼(c-BN)薄膜的光学带隙

用两步射频溅射法在n型Si(111)片和熔融石英片上沉积出不同体积分数的立方氮化硼(c-BN)薄膜,薄膜的成分由傅里叶红外吸收谱标识;用紫外-可见分光光度计测量了沉积在石英片上的BN薄膜的透射光谱T_e(λ)和反射光谱R_e(λ),薄膜的厚度用台阶仪测得。由透射、反射光谱计算了薄膜的光吸收系数a,进而采用有效的中间形式,确定了氮化硼薄膜的光学带隙。结果表明:随着c-BN体积分数的增加,光学带隙随之增大。确定出的光学带隙和经验公式的计算结果相吻合。     

用于液晶投影显示的薄膜偏振分束器

为提高液晶投影机的光能利用率和图像对比度,设计了一种宽角度宽波长的光学薄膜偏振分束器（PBS）.采用多种薄膜材料产生多个Brewster角,通过优化膜层数目和膜层厚度,获得了宽角度宽波长的PBS.以SF57和SF2玻璃作为棱镜材料,采用TiO2、Ta2O5、Al2O3、SiO2作为薄膜材料,基于上述原理采用全自动的Needle设计方法,设计了4种典型膜系,优化后的膜层数目为50～60层,空气中的光束孔径角达到±10.5°,达到的技术指标为：对于P偏振光,在420～460nm和460～680 nm波长范围内,积分透射率分别达到88.0%和93.4%;而对于S偏振光,在420～680nm波长范围内,积分透射率为0.095%.该PBS应用于F/2.8的光学系统中,能够显著提高整个系统的性能.     

高级次反射膜空间解复用器件的设计

为了降低多周期高反射膜空间解复用器的制备工艺难度，根据 “超棱镜” 效应的多层薄膜空间解复用器的设计方法，提出了一种制备工艺简单的多层薄膜结构.通过增加周期中单层膜的级次来减少整个高反射膜系的周期数.所设计的高级次反射膜结构为10(9H9L)9H，对设计的膜系进行了数值模拟计算，并和相同总物理厚度的一级次高反射膜系进行了比较.计算结果表明，该设计方法明显降低了对制备工艺的要求，并具有大的空间色散和实际制备意义.     

光学相干断层扫描成像系统中消偏振分光膜的研制

消偏振分束镜能够将光学相干断层扫描干涉成像系统中的信号光进行分束,是光学相干断层扫描成像系统中重要的组成器件。为了减小45度角入射时P光和S光造成的偏振分离,针对成像系统中分光棱镜的参数要求,选择Ti3O5、Al2O3和Mg F2薄膜材料,借助Macleod膜系设计软件,结合Compact Design功能,运用Optimac和Needle Synthesis两种优化方法进行优化设计,选择电子束加热蒸发和离子源辅助沉积的方式镀制薄膜。根据实际镀膜结果,运用Independent Sensitivity功能对膜层敏感度进行分析,并采用Reverse Engineering模块进行逆向模拟分析,判断镀膜误差主要来源于不同监控波长的光控tooling值有细微的差距以及膜层的Final Swing值过大。通过改变不同监控波长的光控tooling值以及对敏感度较高的膜层进行重点监控,制备的消偏振分光膜经过测试,1310±50nm处P光平均透射比为51.47%,S光平均透射比为49.11%,偏振度为4.59%,满足成像系统的使用要求,并通过了环境测试。     

湿法共混制备聚丁二酸丁二醇酯/淀粉食品包装膜

以水和甘油为增塑剂,将玉米淀粉与聚丁二酸丁二醇酯（PBS）直接湿法共混得到母粒,进而流延制备了PBS/淀粉薄膜.扫描电镜（SEM）观察发现,用甘油/水混合增塑的淀粉可以在PBS基体中均匀的分散,与淀粉干法填充改性相比,原位塑化后的淀粉与PBS的相容性得到明显改善,并且薄膜的综合力学性能较好.甘油∶水为1∶2,增塑剂用量为淀粉的15%时,薄膜的横纵向拉伸强度在淀粉含量为11.5%时最高,此时横纵向断裂伸长率分别较纯PBS薄膜提高了147.2%和51.3%,横纵向直角撕裂强度分别提高了160.8%和57.3%.随淀粉填充量的不断增加,薄膜的横纵向拉伸强度和直角撕裂强度都有所下降,但横纵向断裂伸长率却在淀粉填充量为30%时最高.在淀粉填充量高达25%和30%时,薄膜横纵向拉伸强度仍分别可以满足GB/T 4456—1996＂包装用聚乙烯吹塑薄膜＂中规定的A类优等品和合格品的要求.该薄膜材料在满足食品等包装使用需求的同时,有效地降低了成本,并且可以完全生物降解.     

Evaluation of vehicle-track-bridge interacted system for the continuous CRTS-II non-ballast track slab

Considering the CRTS-II track slab, which is commonly used in the Chinese high-speed railway system, a vehicle-track-bridge dynamic analysis method is proposed in which the vehicle subsystem equations are established by the rigid body dynamics method, the track subsystem and the bridge subsystem equations are established by the FEM, the wheel-rail contact relation is defined by the corresponding assumption in vertical direction and the Kalker linear creep theory in lateral direction. The in-span spring element is derived to model the track-bridge interaction; the equal-band-width storage is adopted to fit the track structure with multilayer uniform section beam; and the dynamic equilibrium equations are solved by the inter-history iteration method. As a case study, the response of a CRH2 high-speed train transverses a simply-supported bridge with successive 31.5 m double bound pre-stress beams is simulated. The result shows that using the vehicle-track-bridge interaction model instead of the vehicle-bridge interaction model helps predict the rotation angle at beam ends and choose an economic beam vertical stiffness.     

Test research on IR radiation characteristics control of space target using cryogenic vacuum multilayer insulation film structure

In order to achieve the objective of controlling IR radiation characteristics of space target,we design multilayer insulation film structure to cover the target.In space environment the structure comes to cryogenic vacuum multilayer insulation film structure.It can quickly lower the surface temperature of space target,approaching to the ultra-low temperature of the space environment.A vacuum simulation verification test was designed and performed.Through the analysis of test results,we can see that the surface temperature of space target covered by the structure changes with the ambient temperature,having no direct relationship with internal temperature of the target.Therefore,the designed cryogenic vacuum multilayer insulation film structure has excellent IR radiation control performance.It can reduce the target’s IR radiation intensity so as to reduce the probability of detection by IR detectors.     

Gas sensitivity of poly (3, 4-ethylene dioxythiophene) prepared by a modified LB film method

An arachidic acid/poly (3, 4-ethylene dioxythiophene) (AA/PEDOT) multilayer Langmuir-Blodgett (LB) film was prepared by a modified LB film method. The theories were utilized to explain the effects between HCl molecule and LB film. The gas sensitivity mechanism of poly (3, 4-ethylene dioxythiophene) (PEDOT) multilayer film can be explained by the charge transfer between p system of PEDOT and oxidization HCl system. The gas sensitivity of PEDOT LB film deposited interdigital electrode to HCl was tested. The results showed that film thickness, treating temperature, deposition speed had different influence on film gas sensitivity. The AA/PEDOT film deposited device exhibited nonlinear behavior to HCl gas at lower concentration (20-60 ppm) and linear response behavior at higher gas concentration was observed. The time of the compound LB film of the AA/PEDOT responding to the 30 ppm HCl gas is about 20 seconds, which is far quicker than the time of the film to the PEDOTPRESS film(about 80 seconds). It is not higher film press to better film. When the film press attains 45 mNs/m, the sensitivity of the AA/PEDOT film on the contrary descends.     

Birefringent non-polarizing thin film design

Recently, there has been an increasing interest in theoretical analysis, design anddeposition of birefringent thin films[1—4]. With the development of deposition and meas-urement technique, it is possible to prepare birefringent optical component, such as elec-tro-optic tunable filters[5], antireflection coating[6], phase compensator[7] and polarizers[8].For isotropic thin film, plane waves at oblique incidence having transverse electric (TEor s) and transverse magnetic (TM or p) fields, res…     

反射式红外测厚仪的研制

介绍了一种基于红外测厚原理的测厚仪,详细讨论了反射式红外测厚仪的研制过程。该装置由激光光源-光电池、单片机控制系统、机械传动机构、无线发射-接收系统组成。通过定期测试标准试样,它的精度大大提高。该装置具有连续,非接触,大面积测量,体积小,重量轻,无线传送数据等特点。该装置已经成功运行在聚酯薄膜生产线上。