光学薄膜保护封闭漆

用普通光学镀膜机蒸镀的光学膜,如果暴露在大气中一经受潮,镀膜材料的折射率发生变化,其结果会令光学薄膜的中心波长产生漂移,因而影响薄膜的光学特性。如蒸镀软膜,受潮后漂移则更为严重。另外软膜表面强度差,易擦伤和脱膜。封闭漆既能有效防潮,又能改善光学薄膜表面强度,而且不影响光学薄膜的光学特性。     

代数法确定无吸收光学薄膜的参数

本文将Case确定光学薄膜参数的方法作了改进,提出(1)在两块不同基底上蒸镀同一未知膜,用它们在同一波长处的反射率测试值确定光学薄膜的参数;(2)在一块基底上蒸镀未知膜,用它在不同波长处的反射率测试值确定光学薄膜的参数。这两种方法不但简单,而且精度也得以提高。     

周期结构薄膜在折射率色散下反射区特性研究

周期性结构是光学薄膜设计的基本物理模型,给出了反射区中心波长的一般性条件,研究了在膜层材料存在折射率色散情况下,等厚周期结构和非等厚周期结构的薄膜反射区中心波长与带宽特性.研究结果表明:在等厚和非等厚周期结构中,考虑膜层材料折射率色散与忽略色散情况相比,中心波长向长波方向移动,反射级次与相对波数的线性关系偏离;在薄膜光学厚度一定的非等厚周期结构中,高折射率层光学厚度大于低折射率层时,反射级次与相对波数的线性关系偏离度高;非等厚周期结构薄膜的带宽在低反射级次上小于等厚周期结构,同时膜层的色散对反射带宽影响不大.     

1 064, 532和680 nm波长的反射-吸收复合型防护膜的研制

 针对1 064, 532 和 680 nm波长激光， 以聚碳酸酯 （PC） 为镀膜基底， 钕玻璃激光中心波长为1 064 nm, 采用六分之一加三分之一膜系的反射膜系设计，以氧化锆为高折射率膜层材料，氯化酞菁铝掺杂的氧化硅为低折射率膜层材料，通过溶胶-凝胶法镀21层膜，并在多层反射膜与PC基底之间插入张力匹配层，实现了钕玻璃激光器1 064 nm主频和532 nm二倍频波长激光的反射，以及680 nm波长红宝石激光的同时吸收，1 064,532和680 nm波长处的透射率分别为1.67％，18.24％和2.4％。     

波长1O64nm脉冲激光高阈值反射膜的研制

研究 Ｈｆ Ｏ２／ Ｓｉ Ｏ２ 高反射膜的制备工艺及其激光诱导损伤阈值的比较测试,分别采用了反应蒸镀 Ｈｆ Ｏ２、反应离子辅助蒸镀 Ｈｆ Ｏ２、反应离子辅助蒸镀金属 Ｈｆ 的源材料形成 Ｈｆ Ｏ２ 薄膜。采用这三种工艺制备了 Ｈｆ Ｏ２ ／ Ｓｉ Ｏ２ 高反射膜,在中心波长 １０６４ｎｍ 处,反射率 Ｒ≥９９．５％ ,其中反应蒸镀 Ｈｆ Ｏ２ ／ Ｓｉ Ｏ２ 高反射膜损伤阈值最高,可达 ６０ Ｊ／ｃｍ ２（１０６４ｎｍ ,５ｎｓ）。     

一种红外双半波滤光片的设计和制造方法

针对唐晋发、郑权老师在《应用薄膜光学》一书中介绍的采用低折射率材料做间隔层，用16个λ/4层完成红外双半波滤光片的设计方法制作的薄膜易发生断裂，该文给出该膜系另一种设计计算方法，即采用高折射率材料做间隔层，用12个λ/4完成膜系设计。与前者相比，该方法节省了材料和时间。同时给出了镀制该膜系的工艺要点，并对镀膜过程中的初始真空度、蒸镀温度和2种材料的蒸发速率做了说明。指出在该工艺实施过程中，首先使用离子源对基底进行活化轰击，然后在蒸镀硫化锌和锗的过程中用离子源进行辅助蒸镀，可得到非常牢固的膜层。     

提高硫化锌膜层牢固性的点滴体会

光学零件表面上用真空蒸发法获得析光膜和多层膜时,膜层材料中硫化锌(ZnS)是一种比较常用的高折射率的电介质物质。如何提高硫化锌膜层的牢固性是蒸镀硫化锌工艺中的一个关键。几年来,我们对硫化锌的蒸镀工艺进行了一些试验,收到了一定的效果,牢固性有了很大的提高。按现在的蒸镀工艺所获得的硫化锌析光膜,可在食盐水中煮沸五分钟,或在蒸馏水中煮沸十分钟也不会出现脱膜现象。现将几点体会总结如下: 1.加热烘烤,提高被镀光学零件衬底的     

光纤激光器光学膜设计与制备

针对激光在传输过程中的光能损失,本文根据光学薄膜理论,设计制备了减反射膜和抗激光的高反射膜,并对激光膜的镀膜材料、膜系设计、沉积工艺及离子辅助沉积等参数进行了深入研究。研究结果表明,制备的减反膜的反射率<0.2%,激光以25°～65°入射时高反射膜的反射率>99.7%。对50μm光纤和K9玻璃镀膜前后的输出功率测试显示多模光纤的功率平均提高了50%,而K9玻璃的反射功率提高到99.85%;另外,制备的光纤激光器光学膜有效地提高了激光损伤阈值,解决了低温冷镀的膜层牢固性问题。     

离子束溅射薄膜光学常数表征的光斑效应

利用离子束溅射沉积制备了光学薄膜。基于椭圆偏振测量技术,研究了折射率、膜层厚度和表面层厚度与测试光斑大小的关系。研究结果表明,随着样品表面测试光斑尺寸的增加,薄膜折射率变小,膜层厚度、表面层厚度增加。使用反射光谱法和轮廓仪分别验证了各光学常数的光斑效应。研究结果表明,光学薄膜的折射率与膜层厚度具有弱横向非均匀性,采用大尺寸测量光斑能弱化这种非均匀性。     

透红外冷反射镜的研制

本文介绍一种透红外冷反射镜反光杯（碗）的光学设计、光学薄膜膜系设计和镀制工艺，特别介绍了镀制工艺中膜层的均匀性、冷光膜的重复性、牢固性等影响因素和解决办法。透红外冷反射镜采用复杂的多层膜系，具有极为有用的光学性质，对可见光高反射，对红外光则有７５％以上的透射，因而得到了实际应用。     

基于Au/ITO纳米复合材料的自参照SPR传感器

利用Au/ITO纳米复合材料设计了一种自参照表面等离子体共振传感器.该传感器产生的光谱有两个共振峰,即共振峰1和共振峰2.共振峰1随着待测介质折射率和入射角的变化产生漂移,而共振峰2仅随入射角的变化产生漂移,两个共振峰相互参照,降低了入射角偏移对测量结果的影响,提高了测量的准确性.在纳米复合材料的4种不同体积分数下,仿真分析了入射角、待测介质折射率和薄膜厚度变化对两个共振波长的影响.在入射角θ为80°,且金的体积分数f为0.65,薄膜厚度d为40nm和45nm,或金的体积分数f为0.85,薄膜厚度d为45nm和50nm时,共振峰2不随待测介质折射率的变化而变化,只有共振峰1随待测介质折射率的变化而变化,达到自参照传感器的理想状态.     

短波段光学减反膜的溶胶-凝胶法制备及性能分析

 随着大型激光器的发展，对短波段减反膜的要求日益提高，其中钕玻璃激光三倍频（355nm）的减反射成为新的技术要点。采用溶胶-凝胶工艺合成SiO₂溶胶，采用提拉镀膜法制备纳米多孔SiO₂薄膜，薄膜厚度为75nm，折射率控制在1.22，镀制在石英基底上的薄膜其355nm波长的反射率仅为0.2%。通过氨处理工艺和薄膜的表面修饰，薄膜的抗磨擦性能和疏水性能大大提高，薄膜经过蘸有灰尘、乙醇的棉花球擦洗20次和50次后，透射率最大值仅分别降低0.13% 和 0.39%，与水珠的接触角达到110°。     

Antireflective properties of porous Si nanocolumnar structures with graded refractive index layers

We report on the antireflective characteristics of porous silicon (Si) nanocolumnar structures consisting of graded refractive index layers and carry out a rigorous coupled-wave analysis simulation. The refractive index of Si is gradually modified by a tilted angle electron beam evaporation method. For the fabricated Si nanostructure with a Gaussian index profile of 100 nm, reflectivity (R) of less than 7.5% is obtained with an average value of approximately 2.9% at the wavelength region of 400-800 nm. The experimental results are reasonably consistent with the simulated results for the design of antireflective Si nanostructures.     

一种透过率随入射角近似线性变化的F-P标准具设计

为了由非机械扫描式F-P标准具的透过率得到来袭激光的入射角,设计了一种透过率随入射角近似线性变化的F-P标准具。把薄膜光学原理应用于F-P标准具的设计之中,考虑了斜入射条件下,特别是大入射角下,增透膜和干涉腔反射层特性参数变化对其透过率的影响,针对1.06μm激光,经过仿真设计,确定了F-P标准具主要参数。反射板选用K9玻璃,反射层采用单层ZnS膜时,腔长(475±5)nm,膜厚(65±5)nm,膜层垂直反射率20.7%～24.0%,对应标准具的透过率与入射角之间线性关系为T=-52.23θ+87.92,透过率非线性误差±5%;采用Ag膜时,腔长(460±10)nm,膜厚(3.80±0.15)nm,膜层垂直反射率22.4%～24.8%,T=-52.28θ+82.05,透过率非线性误差±4%。但具体的实现形式和制作工艺有待进一步研究。     

小尺度表面粗糙度与介质吸收对介质折射率测量的影响

将介质表面的小尺度粗糙度等效为覆盖在理想光滑表面上的多层等厚折射率渐变的薄膜,并通过特征矩阵计算多层等效膜模型的P光反射率与入射角的关系.将吸收介质的折射率虚部带入菲涅尔公式进行计算.运用COMSOL Mutiphysics软件对表面粗糙度和介质吸收进行建模和仿真计算.计算结果表明,小尺度表面粗糙度与介质吸收都会导致折射率测量产生误差.分别考虑以布儒斯特角和全反角作为折射率测量的手段,为了得到优于10-5的测量准确度,测量表面粗糙介质的折射率时,采用全反角进行判定;测量具有吸收效应的介质折射率时,采用布儒斯特角进行判定.     

A novel trilayer antireflection coating using dip-coating technique

We report a new structure for broadband antireflection coating by dip-coating technique, which has minimal cost and is compatible with large-scale manufacturing. The coatings are prepared by depositing SiO 2 sol-gel film on a glass substrate, subsequently depositing SiO 2 single-layer particle coating through electrostatic attraction, and depositing a final very thin SiO 2 sol-gel film to improve the mechanical strength of the whole coating structure. The refractive index of the structure changes gradually from the top to the substrate. The transmittance of a glass substrate has been experimentally found to be improved in the spectral range of 400 1 400 nm and in the incidence angle range from 0 to at least 45 . The mechanical strength is immensely improved because of the additional thin SiO 2 sol-gel layer. The surface texture can be applied to the substrates of different materials and shapes as an add-on coating.     

最小偏向角法测三棱镜折射率的相图探究

三棱镜折射率的测量是大学物理实验的重要组成部分,对培养学生的基本实验技能、加深对经典光学理论的理解具有重要作用。本文依据几何光学原理探究了最小偏向角法中在有出射光时最小偏向角与三棱镜顶角、折射率所对应的函数关系,建立了有出射光时入射角、折射率、顶角间以及最小偏向角时折射率、顶角、最小偏向角间的相图,阐明了两相图的物理意义。该研究拓展了三棱镜折射率实验的研究思路。     

一种基于相位测量的角漂移自适应结构表面等离子体共振气体折射率测量系统

提出了一种可抑制角漂移的表面等离子体传感器结构,并结合相位测量设计了相应的气体折射率测量系统。分析表明激光入射角、金膜厚度以及反射光p、s分量的相位差与气体折射率之间的固有非线性是影响相位响应度与折射率测量精度的主要因素。计算表明所提出的自适应结构将角漂移引起的误差降低了一个数量级并很大程度提高了测量灵敏度。同时分析设计了金膜厚度参数,并评估了反射光p、s分量的相位差与气体折射率之间固有非线性带来的误差。应用于空气折射率的测量比对实验显示其测量精度达到了10-6量级。     

光束通过三棱镜的偏折情况再探讨

针对本科教学中学生关于三棱镜对光束偏折情况提出的疑惑,对光束通过三棱镜的多种偏折情况进行了详细分析,讨论了入射角、折射率、棱镜顶角对出射光线偏折方向的影响,给出了三棱镜的顶角和折射率的取值范围以及入射角的取值范围对光线是否能从出射边界射出,以及出射光线的偏折方向的影响,进一步讨论了光束的偏向角与三棱镜各参数之间的关系,给出了确定最小偏向角的简单方法.     

High sensitivity refractive index gas sensing enhanced by surface plasmon resonance with nano-cavity antenna array

The surface plasmon resonance gas sensor is presented for refractive index detection using nano-cavity antenna array.The gas sensor monitors the changes of the refractive index by measuring the spectral shift of the resonance dip,for modulating the wavelength of incident light.It is demonstrated that minute changes in the refractive index of a medium close to the surface of a metal film,owing to a shift in the resonance dip of the wavelength,can be detected.The average detection sensitivity is about 3200 nm/RIU(refractive index units),which is more than twice that of a metal grating-based gas sensor.The reflectivity of the surface plasmon resonance dip is only ～ 0.03%,and the full widths at half maximum(FWHMs) of bandwidth of the angle and wavelength are ～ 0.20° and 4.71nm,respectively.