多层介质光学膜系的二阶膜厚误差因子分析

本文推导了多层介质光膜系的二阶膜相对误差因子表达式，以λ０／４高反射多层介质膜系为例对一阶和二阶误差因子进行了数值分析，比较了两者在不同波长区域对膜系光谱性能的影响，发现不应仅考虑一阶误差因子，而应同时考虑一阶和二阶误差因子的作用，才能较好地描述膜厚误差对膜系光谱性能的影响。     

常用材料软X射线多层膜的全波段设计

利用薄膜光学理论及材料在软X射线波段的原子散射因子,设计了大批量的软X射线多层膜的计算程序,对常用材料的膜系配对进行了优化设计,给出的结果对软X 射线整个波段内的多层膜膜系的选择有一定的指导意义。     

极紫外光刻照明系统宽带Mo/Si多层膜设计与制备

针对极紫外光刻照明系统中一块小尺寸反射镜大入射角带宽的需求,采用Si层有效厚度与公转速度关系式和多层膜周期厚度与公转速度关系式,完成了宽带Mo/Si多层膜设计膜系的制备工作。在磁控溅射镀膜机上制备了一系列不同周期厚度和G值(Mo层厚度与多层膜周期厚度的比值)的Mo/Si多层膜规整膜系,并利用掠入射X射线反射谱表征,分别得到多层膜周期厚度、Mo层有效厚度和Si层有效厚度与公转速度的关系式以及多层膜界面粗糙度。采用Levenberg-Marquardt算法完成了宽带膜系设计,设计结果为在16.8°~24.8°范围内R=42%±1%。根据Mo/Si多层膜周期厚度和Si层有效厚度与公转速度的对应关系制备所设计的膜系,并对其极紫外波段反射率进行测量,实验结果为在16.8°~24.8°范围内R=41.2%~43.0%,实验结果与设计结果吻合得很好,进一步的制备误差反演分析表明实验结果与设计结果之间的细微偏差主要来自Mo/Si多层膜G值及界面粗糙度标定过程中的系统误差。     

软X射线多层膜元件研究进展

对各国进行的软Ｘ射线多层膜研究所取得的最新成果给出了比较系统全面的评述，首次给出了文献报道的软Ｘ射线全波段的各种膜系实测正入射反射率的统计结果。     

多层膜周期厚度的精确计算

布拉格修正公式可以用于计算基底是平面的软X射线多层膜周期厚度,但对于基底是曲面的多层膜,小角X射线衍射峰角度常常发生漂移,用该公式计算的周期厚度就与实际周期厚度不一致。分析了衍射峰角度位置漂移现象,对以布拉格公式为基础的多层膜周期厚度计算公式进行了修正,实验结果显示,利用修正公式获得的多层膜周期厚度比较接近多层膜实际周期厚度。     

DWDM窄带滤光片膜层的误差分析与监控策略

为了提高密集波分复用(DWDM)薄膜窄带滤光片制备的成品率,讨论了用于DWDM薄膜窄带滤光片在镀制过程中的监控方法及误差,采用Monte Carlo允差分析原理分析用于DWDM窄带滤光片膜层的容差,以便选择更易制备的膜系;计算膜层的Mac leod极值灵敏度,得到所选膜系各个膜层的误差要求;模拟光学监控过程和计算膜层导纳,能够得到膜层制备过程中膜层之间膜厚的补偿关系。实验表明,据此制定的膜厚监控策略,对于DWDM窄带滤光片膜层的制备和保证成品率是非常关键的。     

涂覆纳米膜的腐蚀双包层光纤折射率传感特性研究

提出一种基于纳米膜涂覆的外包层腐蚀双包层光纤(DCF)复合结构传感器。该结构可以通过调控腐蚀时间和纳米膜涂覆厚度来改变传感器的耦合模式、谐振波长、最佳折射率传感区间等传感器参数。理论分析了DCF外包层厚度减小时,DCF模式耦合特性以及折射率传感灵敏度的变化情况。实验中通过在外包层直径为59μm的DCF上涂覆2000层的Al_2O_3纳米膜,实现了在1.336~1.356折射率范围内1200nm/RIU的灵敏度(RIU为单位折射率),这是未经腐蚀和涂覆DCF的24倍。该传感器具有灵敏度高、一致性好、耦合模式可控、传感器参数可定制化等优点,有望在生物医学和化学检测等领域有极大的应用价值。     

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。     

膜层厚度对长周期光纤光栅谐振波长的影响

基于三包层长周期光纤光栅的模型及其色散方程,研究了镀膜长周期光纤光栅的膜层厚度对长周期光纤光栅谐振波长的影响。研究发现,当膜层厚度达到一定值后,包层模式中有效折射率最大(也即包层模式最低的模式)的模式将会消失,这些模式的消失将会导致其后的模式往前移位,从而引起模式重组并导致相应的有效折射率发生跳跃。与有效折射率的变化相对应,随着膜层厚度的增加,包层模式的谐振波长的漂移特性可以分为3个区域,在区域一和区域三,膜层厚度的变化引起的谐振波长的变化较小,而在区域二,谐振波长对膜层厚度极为敏感,厚度的小小变化既可引起谐振波长的较大漂移,在这个区域存在一个最优厚度(opti-mum overlay thickness,OOT),当膜层厚度等于最优厚度时,谐振波长对厚度的变化极度敏感。     

窄带负滤光片膜层的制备

介绍了光学产品用负滤光片的特点.负滤光片适用于镀制要求某一光谱范围高反射率、其他波段范围高透射的光学零件.讨论了窄带负滤光片膜层的结构特点、反射带宽度、反射率值与膜料及膜系的相对关系,给出了典型的理论光谱特性曲线.镀制出了接近理论光学特性的窄带负滤片膜层,膜层的中心波长定位精度2 nm,中心波长漂移不大于2 nm,非胶合状态下可直接在大气环境中使用.     

非晶硒对X射线响应特性的理论研究

较为全面地考查了非昌硒对Ｘ射线的灵敏度。引入一个灵敏度模型，在灵敏度与载流子迁移特性、光子能量、非晶硒厚度和场强之间建立了明确的关系。计算结果表明，载流子迁移长度至少应是非晶硒厚度的２倍以上，才能使Ｘ射线激发的电子、空穴有较大的概率到达收集电极（或非晶硒自由表面）（即信号收集效率）；用加大非晶硒厚度的方法增加灵敏度时必须考虑信号收集效率降低的负面影响；场强对灵敏度有重要影响，提高场强可使非晶硒灵敏     

Influence of Transited Layer of Multilayer on X-ray Diffraction Intensity and Calculation of the Thickness

This paper integrates the roughness with the diffuse layer as a transited layer factor for study of influence of the practical interface on the X-ray diffraction intensity of multilayer. By the study of a simple model of transited layer presented in this paper, it is given a formula to describe the quantitative relation of the transited layer with the X-ray diffraction intensity. The calculated thickness of transited layer of Mo/Si multilayer is given, which is consisted with the values measured with the high resolution microscopy.     

声表面波飞机结冰传感器灵敏度及实验研究

声表面波飞机结冰传感器有望用于飞机结冰预测,其通过Love波的激发和在导波层中的传播变化,来敏感导波层表面冰的厚度及状态变化,而导波层的厚度对声表面波结冰传感器灵敏度具有重要影响.在学者Zimmermann的理论基础上,根据声表面波结冰传感器实际结构,计算得到导波层厚度对灵敏度影响的特性.通过对SiO2导波层及ST90°石英晶体压电材料进行实例计算,得其厚度在9.6 μm处灵敏度最高,并通过实验对0.004 2 m厚的冰层进行实验,得到冰层中Love波的传播速度,与理论计算吻合.     

An artificially anisotropic thermoelectric material with semiconducting and superconducting layers

The thermoelectric parameters of an artificially anisotropic material composed of semiconducting and superconducting layers are considered. The transverse thermoelectric figure of merit and the sensitivity of a sensor responding to small heat fluxes are calculated. The use of high-temperature superconductor layers appreciably changes the optimal geometry of the layered structure (layer inclination angle and thickness ratio) compared with normal conductors. The figure of merit and the sensitivity of a thermoelectric element with superconducting layers exceed the respective parameters of a structure with metallic layers by a factor of 2–3.     

基于薄膜体声波谐振器的高灵敏度质量传感器

提出了一种针对于生物传感应用的薄膜体声波谐振(Thin film bulk acoustic resonator,FBAR)质量传感器。薄膜体声波谐振器谐振频率非常高(GHz数量级),同时具有很高的品质因数,因此基于这种器件的质量传感器具有非常高的质量灵敏度。提出了三对全金属Al-W层作为布拉格声学反射层的FBAR,采用AlN作为压电层,制备出了固态装配型FBAR传感器。通过淀积不同厚度Al层顶电极,对器件的质量灵敏度进行了分析,得到质量传感器串联谐振频率在2.8GHz附近,质量响应度达到5×10-4ng/Hz/cm2,可以实现分子量级的质量传感。     

一种二维近红外枕形Si基位置敏感探测器研制

建立一种新的Si基位置敏感探测器（PSD）光生电流理论模型,导出了PSD的光生电流、光谱灵敏度的表达式;研究了PSD光敏面各层厚度和SiO2薄膜厚度对PSD波长响应灵敏度的影响,认为p层的厚度主要影响PSD在短波段的响应度,而耗尽层对PSD的中长波响应有着很大的影响;设计并制造了二维近红外枕形PSD,对其进行实际测试,其光谱响应峰值波长为920nm,灵敏度达到0．626A／W。     

层状火焰的计算全息

通过研究燃烧器中预混空气－乙炔气体燃烧气流形成层状结构,将其分界面看作轴对称的旋转二次曲面,根据合理近似处理最接近的球冠,并建立其模拟曲面方程;通过对燃烧气流的光透射率和厚度灵敏因子的测量,对所设计的膜系结构的各个膜层的厚度进行修正;最后计算了平行光透过火焰膜层到像平面之间的光程差,并计算了这个光程差所导致的相位变化对激光相位全息图影响;通过计算获得激光相位全息图的有关参数,在实验中能灵活调整相关的距离,可得到极佳的激光相位全息图。     

Transverse mode controlled in inGaAsP inP lasers at 1.5 µm range with buffer-layer loaded piano-convex waveguide (BL-PCW) structures

A modified plano-convex waveguide structure is studied analytically and successfully applied to InGaAsP/InP lasers in the1.5- 1.6 mum wavelength region to realize stable transverse mode operation. The structure of these lasers is characterized by a standard buffer layer between an active layer and an upper cladding layer and a waveguide layer of varying thickness between the active layer and the substrate. A theoretical analysis of this structure showed that, for a given channel depth, increases in buffer-layer thickness give rise to larger maximum channel widths of the substrate for fundamental transverse mode operation. It was also shown that the optical confinement factor in the active layer decreases little as the buffer-layer thickness is increased from 0.1 to 0.3 μm. Buffer-layer loaded plano-convex waveguide lasers in the 1.5 μm range were prepared by liquid phase epitaxy and fundamental transverse mode operation up untilI = 2I_{th}was obtained. The dc threshold current was 100-300 mA and the differential quantum efficiency per facet was 10-15 percent. Continuous CW operation for over 2000 h at 25°C has been achieved.     

双层等折射率浮雕结构共振布儒斯特滤光片的泄漏模特性

通过调整光栅的填充系数,获得具有均质层和光栅层等效折射率相等的表面浮雕结构共振布儒斯特滤光片.深入研究了这类滤光片的泄漏模特性,并讨论光栅参数和入射条件的变化对滤光片共振特性的影响.研究表明:入射角的改变对滤光片泄漏模特性的影响不明显,但填充系数、均质层厚度以及基底折射率的改变对滤光片泄漏模特性影响很大.当填充系数f→1和f＜0.6时,以及当基底折射率接近波导层折射率(n→1.63)时,导模共振效应趋于消失.此外,随着均质层厚度的不断增大,多模共振效应将被激发,从而在一定的波长或入射角范围内导致多个泄漏模共振效应的产生.     

声表面波气敏传感器敏感薄膜厚度的研究

理论上研究了声表面波气敏传感器敏感薄膜厚度对系统灵敏度的影响.分析了气体浓度、敏感薄膜厚度、敏感薄膜密度对系统灵敏度的共同影响.提出了最佳薄膜厚度的概念,并给出了相应的关系式.