可见光波段及1 064 nm波长处用于Glan-Taylor棱镜减反射膜

为了提高Glan-Taylor棱镜的透射率,研究了Glan-Taylor棱镜在可见光波段及1 064 nm波长处减反射膜膜的设计和制备.为提高薄膜和冰洲石晶体的附着力,采用沉积Al2O3为过渡层,ZrO2作缓冲层的方法,用单纯形优化的方法进行膜系优化设计.用电子束沉积和离子束辅助沉积的方法制备了多层减反射膜,并采用石英晶体振荡法监控膜厚和沉积速率.测量结果表明,在可见光波段及1 064 nm波长处的剩余反射率均小于0.5%经测试薄膜与冰洲石晶体的附着力性能良好.     

可见光波段及1064nm波长处用于Glan-Taylor棱镜减反射膜

为了提高Glan-Taylor棱镜的透射率,研究了Glan-Taylor棱镜在可见光波段及1064nm波长处减反射膜膜的设计和制备．为提高薄膜和冰洲石晶体的附着力,采用沉积Al2O3为过渡层,ZrO2作缓冲层的方法,用单纯形优化的方法进行膜系优化设计．用电子束沉积和离子柬辅助沉积的方法制备了多层减反射膜,并采用石英晶体振荡法监控膜厚和沉积速率．测量结果表明,在可见光波段及1064nm波长处的剩余反射率均小于0．5％经测试薄膜与冰洲石晶体的附着力性能良好．     

三维腹腔镜端面宽带增透膜的研制

根据由多组镜片组成的三维腹腔镜对高透过率和不失真成像的要求,研究并选择了合适的薄膜材料;采用电子束真空镀膜加以离子辅助沉积系统,利用膜系设计软件完成了宽带增透膜的非周期膜系设计。通过调整镀膜工艺参数并采用光控与晶控同时监控的方法,减少了膜厚控制误差,成功地在多组镜片上镀制了宽带增透膜。测试试验显示,制备的膜层在400～700 nm波段的平均反射率〈0.5%,而且颜色不失真,膜层牢固,抗腐蚀效果较好,满足医用光学仪器的使用要求。     

薄膜非均匀性及其对增透膜性能的影响

基于非均匀膜理论提出的折射率分层模型,将非均匀膜层分为N个均匀子层,应用光学薄膜特征矩阵对其进行理论分析。应用膜系设计软件模拟ZrO2和CeO2的负非均匀性对增透膜光谱特性的影响。研究结果表明:负非均匀性使多层增透膜的反射率增大,在参考波长处的光谱特性变差,使整个反射光谱曲线朝长波方向漂移,从而导致整个膜系的光谱特性偏离理想情形。     

基于等效膜层理论的1/4规整膜系薄膜偏光分束镜

为了设计制作1/4规整膜系的高性能薄膜偏光分束镜,根据三层对称膜系结构的等效膜层理论和截止带理论,设计了两种对称膜系结构的偏光分束镜。利用TFCalc薄膜软件对两种膜系结构偏光分束镜的分光光谱特性进行了模拟。利用电子枪蒸镀法分别制备了两种膜系结构的偏光分束镜(580~780 nm),并利用分光光度计和搭建的消光比测试系统,对两种膜系结构偏光分束镜的透射率和消光比进行了测试。结果表明,两种膜系结构的偏光分束镜在设计分光光谱范围内透射率可以达到90%以上,消光比优于3×10-3,与理论设计吻合得很好。     

化学涂膜研究平台进展

研究了甲基硅酮防潮膜溶胶的配制及陈化条件、涂膜方式和膜层后处理条件；研究了二氧化硅增透膜溶胶的配制、陈化及回流条件、涂膜方式和膜层后处理条件；研究了双层膜的制备过程。基本确立了防潮膜溶胶和增透膜溶胶的制备条件，涂膜溶胶的溶剂配比、浓度、过滤及涂膜方式和膜层的后处理工艺，在K9玻璃和熔石英基片上分别完成了防潮膜、增透膜及双层膜的涂膜全过程。并对溶胶及膜层的各项性能进行了测试。     

灵敏度控制思想在主动膜系设计中的快速实现算法

 基于斜入射薄膜制备实践中镀膜误差对光谱性能的严重退化影响的认识,提出了一种基于灵敏度控制思想的主动膜系设计方法。在深入分析了镀膜中膜层结构参数误差的分布规律的基础上,运用膜系光谱系数关于膜层参数的导数计算的解析模型,建立了膜系灵敏度的定量计算模型和快速实现算法。以一45°入射高精度消偏振增透膜的设计实验为例,探讨了灵敏度控制思想在膜系设计中的可行性、快速性和有效性。结果表明,这一新型设计方法不会显著增加程序时间消耗,能获得具有良好可镀制性能的薄膜,对于正入射和宽角度入射膜同样适用,而且可以避免昂贵的失败试镀和采样,有助于缩短新薄膜的生产周期,特别是对于高精度斜入射薄膜的重复性制备具有重要意义。     

基于氧化物的0.8~1.7μm和3.7~4.8μm硬质宽带红外增透膜研制

从实际应用出发,在0°入射的条件下,在ZnS基底上针对0.8~1.7 μm和3.7~4.8 μm两个红外波段,设计并制备了双波段红外增透膜。论述了材料选择、膜系设计和制备方法,最终使用等离子辅助沉积技术在ZnS窗口上制备出双波段红外增透膜,透过率及环境测试结果表明：在0.8~1.7 μm波段双面平均透过率大于95%,在3.7~4.8 μm波段双面平均透过率大于96%。膜层结合牢固并有良好的耐摩擦性能。     

立方棱镜二向色分光膜消倍频反射峰的设计

立方棱镜二向色分光镜是实现多光谱共光路的重要器件.立方棱镜二向色分光镜因偏振效应而在高级次倍频处出现高反射峰,严重影响了短波区的透过率.利用虚设层概念,设计出了400 nm～900 nm波段高透过、1 064 nm激光波段高反射的立方棱镜二向色分光镜.给出了消除倍频反射峰的有效方法,并成功制作出光学性能优良的样品.采用这种设计方法获得的膜系结构简单,膜层数量少,材料选择广泛,对工艺要求简单,便于工艺实现,可重复性好.     

3.5～12.5μm三波段宽带红外Ge窗口多层增透膜的研制

介绍了利用三种材料Ge、ZnS和YbF3在Ge基片上制备3．5～12．5μm三波段宽带增透膜的膜系设计、制备工艺及光学、机械性能测试结果。该元件可应用于空间红外遥感系统。     

冰洲石-玻璃组合e光超高透偏光棱镜

为了既节省稀有昂贵的冰洲石晶体材料，又尽量提高偏光棱镜的透射比，设计了一种冰洲石晶体与光学玻璃组合的方法。叙述以布儒斯特角入射来提高偏光棱镜e光透射比的设计方案。该棱镜可用甘油或有机硅胶将FK 2玻璃与冰洲石晶体胶合而成。理论分析和实验测试表明，该棱镜的透射比高于96％，消光比优于10-5，在一定情况下可以取代纯冰洲石晶体材料的偏光棱镜。     

冰洲石偏振光棱镜的性能测试及制造工艺

本文介绍了冰洲石晶体的性能检测试验，冰洲石偏振光棱镜的制造工艺，冰洲石偏振光棱镜消光比的检测以及冰洲石偏振光棱镜的部分性能检测试验。延边冰洲石晶体是属于光学质量很高的无色透明晶体，其化学成分纯净，双折射和偏振现象明显，光谱透过的范围为０．２１４～２．５μｍ，寻常光线的折射率为１．６５８９，非常光线的折射率为１．４８６９。用它制成有偏光棱镜，其性能良好。格兰·泰勒棱镜在电源电压９５０Ｖ，注入能量４５Ｊ，４０次／ｓ的强功率激光作用下能连续工作２０ｍｉｎ，无自振现象，插入损耗小，透射率高。渥拉斯顿棱镜在ＰＬＤＶ型偏振差动式激光流速仪和ＬＤＶ／ＬＺＦ型二维多用激光流速仪上使用，其效果良好，波长为６３２．８ｎｍ时，其波振面畸变为λ／６－λ／８。格兰偏振棱镜的散射和吸收小于１％，消光比可达１０￣（－５），可作为光学精密测量和高灵敏度探测等仪器中较理想的光学元件。     

格兰泰勒棱镜高性能宽带减反射膜的优化设计及性能测试

格兰泰勒棱镜在光学领域有着重要的应用,透过比的高低和有效带宽的大小,直接影响着棱镜的品质.为了提高棱镜的透射率,拓宽有效使用带宽,借助于计算机辅助设计方法,设计了高性能多层减反射膜系:选用合适的光学薄膜材料,利用电子束蒸镀,借助于离子源辅助蒸镀,制作了高性能的宽带减反射膜.测试结果表明:平均剩余反射率小于0.5%,有效使用带宽在可见光区大于100 nm,达到了设计要求,提升了棱镜的品质.     

三元结构双反射平行分束偏光镜设计

为了节省冰洲石晶体材料,并实现两束偏振光的平行输出,采用冰洲石与光学玻璃组合的方法,给出一种双反射形式平行分束偏光镜的新设计。该棱镜为ZBaF3玻璃中间加冰洲石晶体薄片的三元结构,采用溴代萘胶合;选择合适的结构角,令电矢量振动方向相互垂直的两束偏振光分别在前胶合面、后端面发生全反射,并垂直上端面平行出射。实验测试表明,棱镜的透射比高于80%,消光比优于10-3。该设计在节省冰洲石晶体前提下,保持了良好的性能。     

Emission properties of laser ablation of SnO2: Sb transparent conducting film and KTiOPO4 crystal

Optical emission spectra of Nd:YAG laser ablation of KTiOPO₄ (KTP) crystal and SnO₂:Sb transparent conducting thin film were recorded and analyzed in vacuum and in air. The integral intensities of spectral lines from laser-ablated KTP crystal were obtained as functions of distance from the target surface and laser power density in vacuum and in air. The ambient gas effects on pulsed laser ablation of target were discussed. We also performed laser ablation of SnO₂:Sb transparent conducting thin film in air and the electron temperature and full-width at half-maximum (FWHM) of atomic and ionic spectral lines in the plasma were quantified using Boltzmann plot method and Lorentzian fit, respectively. Integral intensities of atomic and ionic Sn spectral lines were also obtained as functions of distance from the target surface and laser irradiance. The intensity ratio of ionic and atomic Sn spectral lines as a function of laser power density was got which gives some information about the variation of ionization ratio with laser irradiance in the plasma produced by high-power laser.     

薄铝埋点等离子体K线光谱半定量实验测量

 提出了一种薄埋点靶：直径为200 mm、厚度为0.1 mm的铝点埋在20 mm厚的CH膜底衬中，表面再覆盖0.1 mm厚的CH膜。在星光Ⅱ激光装置上利用束匀滑激光打该埋点靶，在靶前向采用胶片记录的晶体谱仪测量铝离子K线谱，获得了铝离子K线谱半定量实验结果。并开展了非平衡铝等离子体发射光谱的理论计算分析。研究结果表明：采用单一等离子体状态且不考虑自吸收效应模拟计算获得的理论谱与实验谱符合较好，通过激光打薄埋点靶能够产生均匀的用于研究离化动力学和原子结构计算理论的光性薄高温等离子体。     

三元结构的o光超高透偏光棱镜

为了节省稀有昂贵的冰洲石晶体材料,尽量提高偏光棱镜的透射率,提出了一种采用冰洲石晶体与光学玻璃组合的方法,给出了以布儒斯特角入射来提高o光透射率的偏光棱镜设计。样品是一种在ZBaF3玻璃中间夹冰洲石晶体薄片的三元结构,由高折射率液态胶合剂溴代萘胶合而成。实验测试表明,该偏光棱镜的透射率在95%以上,消光比优于10-3,在一定情况下可以取代纯冰洲石晶体偏光棱镜。     

基于比较测量法的LCTF光谱相机光谱反射率重建研究

基于液晶调谐滤光片(LCTF)的光谱相机由于体积小、功耗低、集成方便,适合多种搭载平台,同时通过光谱反射率来识别目标物,可以有效解决同色异谱的问题,在伪装识别、精细农产品产值估计等方面有很好的应用前景。比较测量法因其能有效排除光照条件和场景背景条件的影响,重建效率较高,在光谱相机的光谱反射率重建中被普遍采用。比较测量法通常采用标准白板作为参考物,但实际应用中,经常会遇到目标场景空间位置不便放置标准白板的情况。针对这种情况,研究采用LCTF光谱相机采集的目标场景中亮度高的颜色作为参考的比较测量法进行目标物的光谱反射率重建来解决上述问题。实验以美国X-Rite的Gretg Macbeth Color Checker(MCC)色卡作为目标物,分别参考亮度高的五个不同色块,运用比较测量法完成红、绿、蓝三个色块的光谱反射率重建。将重建后三个色块的光谱反射率与采用台式分光光度计(X-Rite Color Eye7000A)测量的标准光谱反射比进行比较。结果显示,重建后的红、绿、蓝三个色块的光谱反射率曲线与用分光光度计测量的标准光谱反射率曲线的形状基本相似,每组曲线的均方根误差均小于0.05;重建的蓝色色块的光谱反射率以参考与其光谱反射比接近的蓝绿色重建的效果最好;重建的红色和绿色色块的光谱反射率以除白色外亮度最高的黄色为参考重建的效果最好;二者均比参考标准白板的反射率重建效果好。实验结果说明采用目标场景中亮度高目视效果明显的色块作为参考对象可被用来进行LCTF光谱相机的光谱反射率重建。该方法有效扩大了比较测量法以及液晶调谐光谱成像系统的应用效率。