光声光谱法研究光学薄膜的吸收特性

本文以“一维热流活塞模型”为基础,推导出薄膜光声表达式,光声信号的幅值正比于吸收率.测量了透明基底上光学薄膜的光声吸收谱,实验结果与理论一致.尤其是测量弱吸收薄膜的吸收谱时,具有较高的灵敏度和实用性.     

氢化硅薄膜光吸收近似特性研究

利用等离子体化学气相沉积系统在直流电压源和射频源的双重激励下,以康宁7059玻璃为衬底制备了氢化硅薄膜．过测定氢化硅薄膜Raman光谱,对薄膜微结构进行了表征;建立氢化硅薄膜的光吸收模型,计算出薄膜的光吸收系数和光学带隙,和实验结果基本一致,说明该模型符合实验结果;并利用该模型计算的光吸收系数和光学带隙,结合AMPS软件对设计的太阳电池结构进行了模拟,给出的I-V特性曲线变化趋势与实验结果基本符合,同时对实验结果与模拟结果存在差异的原因进行了分析,并给出合理解释． 关键词： 氢化硅薄膜 光吸收系数 光吸收模型     

(Pb,La)Ti03铁电薄膜的太赫兹时域光谱实验研究

利用THz时域光谱技术(THz-TDS)探测了制作在SiO2/Si衬底上的(Pb,La)TiO3铁电薄膜的频谱响应,获得了三种不同烧结温度的掺镧钛酸铅(PLT)薄膜的THz频谱.根据实验数据计算得到了PLT薄膜在0.2～3 THz频段内的吸收系数、折射率和复介电常数,并对比了三种不同烧结温度的PLT薄膜的实验计算结果.实验结果表明,三种PLT薄膜在所测频段内均有较强吸收,且都在1.5 THz处有一个明显的吸收峰,在2.25 THz处有一个相对较弱的吸收峰.     

飞秒激光热反射系统测量金属薄膜中的热波

金属材料中的热波现象可以利用包含电子弛豫时间影响的双曲两步模型进行理论分析.通过飞秒激光热反射实验系统对金属薄膜材料进行了测量.利用偏振分光棱镜将飞秒激光分成抽运光和探测光,其中较强的抽运光用于加热金属薄膜而较弱的探测光用于探测薄膜表面反射率随时间的变化,两束光之间的光程差通过步进电机进行精确控制.利用金属薄膜反射率和电子温度的正比例关系就可以得到电子温度随时间的变化规律.实验发现在加热激光脉冲过后的电子温度下降区间会出现另一个较弱的电子温度波峰,并利用相同厚度的两块金属薄膜样品重复测量对实验结果进行了验证.理论上这一现象可以解释为金属薄膜中热波在背面反射的结果,并且实验结果和双曲两步模型给出的热波理论计算结果相符合.根据实验结果计算出热波传递速度约为5×105m/s,对应的电子弛豫时间为60fs.     

元胞方法与蒙特卡洛方法相结合的薄膜生长过程模拟

利用仿真方法从原子尺度研究薄膜生长过程是当前薄膜研究领域的热点. 目前, 仿真方法主要在纳米尺度模型实现, 时空需求很大. 针对这一问题, 本文提出元胞和蒙特卡洛相结合的模拟方法, 实现对微米尺度模型薄膜生长过程的模拟. 利用元胞方法来实现模型表示以及演化计算, 从而降低对内存空间的要求, 提高计算效率, 并使用蒙特卡洛方法计算粒子的扩散概率. 通过对氮化硅薄膜生长过程进行具体研究, 将模拟结果与实际实验结果和分子动力学演化结果进行表面形貌和成分的比较, 验证了该方法的有效性.     

基于同步辐射软X射线能区的Al和Fe薄膜光吸收截面的初步研究

利用北京同步辐射装置(BSRF)?3W1B光束线产生的单色软X射线分别测定了Al和Fe薄膜在L2?,3吸收边附近的光吸收截面.测量值与理论值比较在远离吸收边时偏差较小,并逐渐趋于一致,在吸收边附近有较大偏差,这主要归因于理论计算所采用的独立电子近似方法在吸收边附近是无效的.测量结果与若干文献中的实验结果也进行了对比.虽然由于光束线分辨率和高次谐波的影响,实验结果和理论结果在实验能区有一定的偏差,但测量结果说明用薄膜透过率测定金属薄膜光吸收截面的方法是可行的.     

准波导结构下染料薄膜的荧光光谱和放大自发辐射光谱特性

通过对RhB/PMMA和Rh6G/PMMA染料薄膜的荧光光谱和放大自发辐射(ASE)光谱的实验测量和理论分析,研究了准波导结构染料薄膜的荧光光谱和ASE光谱特性。实验上采用连续激光和脉冲激光照射,分别测量准波导结构RhB/PMMA和Rh6G/PMMA染料薄膜的荧光光谱和ASE光谱,发现荧光峰和ASE峰随着染料掺杂浓度和薄膜厚度的增加产生红移;理论上考虑准波导结构下薄膜中染料的自吸收效应,类比激光器谐振腔模型,分析低阶导模传输的增益特性,获得了荧光光谱与ASE光谱中荧光峰和ASE峰对应波长与染料掺杂浓度的关系,数值计算与实验测量相吻合。结果表明,准波导结构下薄膜中染料自吸收效应导致荧光峰及ASE峰发生红移,改变染料掺杂浓度,可以在较大调谐范围实现ASE。     

光热偏转谱术

本文介绍一种基于光声（热）原理的光吸收测量新技术．当某调制光被物质吸收时会产生热量，因而被测样品及周围介质巾产生相应的温度场．当探测光掠过或穿过此温度场时将被偏转．用位置灵敏探测器接锁相放大器测出探测光的偏转量，从而计算出样品的微弱吸收．此法比现有常用的透射法灵敏度高３—６个数量级，是研究薄膜材料光热性能十分重要的手段．     

Poly－3BCMU薄膜光漂白的实验研究

报道了Ｐｏｌｙ－３ＢＣＭＵ薄膜光漂白过程的实验研究结果。测量了薄膜光漂白前后的可见及紫外光谱的变化，表明在光漂白过程中聚合物的长链被逐渐打断。实验表明，被漂白的聚合物薄膜可以被某些有机溶剂溶解，导致所谓的显影过程。实验研究了氧对光漂白过程的影响，并发现在Ｐｏｌｙ－３ＢＣＭＵ薄膜表面涂复光刻胶薄层可阻止氧分子向薄膜内的扩散，从而大大减缓光漂白过程。本文同时对光漂白在制备光波导元件中的应用进行了研究。     

反射率和吸收系数对激光材料作用的影响

光学特性参数在模拟精度上起着关键性作用,决定了激光照射过程中薄膜上能量沉积的量.本文采用三种不同的描述激光和材料相互作用过程中金薄膜光学参数的模型对室温状态下金膜表面的反射率和吸收系数进行了模拟研究,并将结果和实验数据做了对比,结果发现在室温下扩展Drude模型的计算结果能和实验数据吻合良好.论文进而采用此模型模拟了激光照射金薄膜的传热过程,并分析讨论了将光学参数按定值处理和按变量处理时的不同.     

X光CCD响应特性研究

 在北京同步辐射源上建立了X光CCD(Charge-Coupled Device)量子效率实验标定方法，获得了150eV至1500eV能区范围多个X光能点的量子效率实验结果，发展了X光CCD量子效率简化计算模型，并对X光CCD表面油沾污对量子效率的影响进行了实验研究和修正。结果表明经过油沾污修正后的简化理论模型计算结果与实验标定结果符合较好。     

金属薄膜厚度的测量

本文介绍电阻法测量金属薄膜的厚度,并与光干涉法测量的结果进行比较,完全满足实验教学的要求,电阻法测金属膜厚,所用仪器价廉,操作简单,此决可广泛用于学生镀膜实验膜厚的测量。     

基于半导体光放大器四波混频原理的光采样

建立了可研究强超短光脉冲放大特性且包含自由载流子吸收、受激辐射、双光子吸收、光谱烧孔和超快非线性折射效应的半导体光放大器理论模型,用以建立脉冲四波混频模型,并进一步仿真了基于半导体光放大器的光采样过程,重点讨论了自由载流子吸收、双光子吸收效应对采样特性的影响。仿真结果与实验结果相符。     

锁相热像方法实验测量Nb2O5薄膜吸收率

利用锁相热像方法定量测量了光学镀膜的吸收率。待测薄膜吸收周期调制的激光能量，在表面形成热波，将红外相机记录的热分布信号进行锁相相关处理，获得信噪比提高的热图像。采用标准吸收样品对系统进行定标，可获得光热信号幅度与样品吸收率之间的定量联系，进而在相同实验条件下测量待测样品，可通过光热信号直接计算获得其绝对吸收率。在1 060 nm波长处开展了实验研究，测量获得了不同厚度Nb₂O₅镀膜的吸收率数值，实测的吸收可达80 ppm。     

菌紫质光致各向异性动力学的理论和实验

对菌紫质(Bacteriorhodopsin,BR)薄膜的光致各向异性特性进行了理论模拟.由随机取向的极性BR分子构成的聚合物薄膜在宏观上是各向同性的,但在线偏振光的作用下,BR分子对激发光的选择性吸收,导致不同异构体分子取向的不均匀分布,从而使BR薄膜在宏观上呈现出各向异性.利用BR光循环的二能级模型,得到了B态分子取向分布随时间的变化关系,推导出了BR薄膜光致各向异性动力学的数学表达式,模拟了不同激发光强下BR薄膜的光致各向异性动力学曲线,得到了和实验结果一致的计算结果.     

基于细菌视紫红质薄膜的空间光调制器实验研究

阐述了利用细菌视紫红质薄膜（BR薄膜）优良的非线性光学特性作为光寻址的空间光调制器的实验研究.BR有两个重要的光敏中间态（B态和M态），其吸收带（B态吸收峰为570nm，M态吸收峰为412nm）重叠区域较少，利用其正向（B→M）和逆向（M→B）光反应之间转化关系和B态与M态的差异吸收实现了相干光学图像到非相干光学图像的转换实验.采用经基因改性的细菌视紫红质薄膜（BRD96N）材料，使用670nm相干光作为写入光，530nm非相干光作为读出光，得到了分辨率约为200 lines/mm，对比度约为2.1∶1的 关键词： 光寻址空间光调制器 细菌视紫红质薄膜（BR薄膜） 非线性光学特性 相干光与非相干光图像相互转换     

硫化砷非晶态波导光阻断效应的机理研究

在实验研究了As₂S₈和掺杂As₂S₈薄膜波导光阻断效应的基础上,讨论了反常电子组态的形成机理和转移机理,提出了光阻断效应切断过程和回复过程的动力学模型,数值分析结果与实验数据十分符合,理论预期与实验现象一致,表明该模型抓住了光阻断效应的基本特征,揭示了过程本质,反映了实验现象的内在机理. 关键词： 光波导技术 硫属化合物玻璃 光阻断效应 动力学模型     

利用光声效应研究ITO薄膜的光吸收率

利用基于压电效应的光声技术,研究了ITO薄膜在可见光波段的吸收特性,并与分光型光学薄膜分析系统NKD8000测得的数据进行了比较,得到了一致性较好的结果。实验证实:在可见光波段,该ITO薄膜的吸收率随波长呈非线性变化,在450nm附近吸收最强,随着波长的增加逐渐减小,在514.7nm处接近于零,之后又缓慢增大。     

金属纳米薄膜微尺度热输运过程实验研究

本文应用飞秒激光泵浦-探测技术对金属纳米薄膜微尺度能量输运过程进行了研究.在此系统中,我们采用低能量密度泵浦光进行加热,测量了纳米金膜在一个脉宽为140fs的激光脉冲作用后,其非平衡电子温度在几个皮秒内随时间的变化.分别用一步抛物模型、两步抛物模型以及双相滞模型和实验结果进行了对比.结果表明,实验结果和两步抛物模型数值模拟结果吻合良好.     

利用磁光克尔效应计算材料的介电张量非对角元

利用磁控溅射的方法制备了Ag和Ag/Co双层薄膜样品.通过椭偏测量和磁光克尔测量,得到薄膜样品的有效光学常量和有效磁光参量,并通过数值分析得到介电张量的非对角元.实验结果表明:用通常公式计算和磁光测量与椭偏测量结合计算非磁样品Ag薄膜的光学常量的结果一致,验证了基于磁光测量方法计算介电张量非对角元的正确性.