红外折射率的测定与经验公式的讨论

本文叙述了在现有普通光学测试设备基础上,利用自准直法,快速、简便地测定光学材料在近红外和近紫外光谱区折射率的过程,其测量精度达到1×10~(-4)。对目前光学系统设计中采用几个比较普通的计算红外光谱区折射率的经验公式进行了讨论。     

紫外、红外波段折射率精密测定

鉴于非可见光区折射率在光学材料的研究及应用中的重要意义,不少学者开展了对它的测量方法的研究工作,本文也做些探索,并对紫外～红外波段(0.21～2.43μm)的折射率进行了测量。     

用ZCTC晶体倍频半导体激光的紫光输出

报道了新型金属络合物非线性光学材料ZCTC（硫氰硫锌镉）晶体的光学性质。测量了ZCTC晶体的折射率,计算了其相位匹配角度。进行了半导体激光（LD）室温下直接倍频实验。当808nm基频GaAlAs半导体激光功率为473mW时,获得了390μW、4040μnm紫光输出。实验表明ZCTC晶体是一种优良的半导体激光倍频紫外非线性光学材料。     

在紫外、可见及红外波段大块材料折射率的计算机测定

制成了一种采用计算机控制的、测定紫外、可见及红外波段折射率及其温度系数的仪器,测定精度达到小数点后第五位。单色光通过一块有后反射表面棱镜,与莱特欧(Littrow)棱镜光谱仪的测量相同用自准直法来测量它的偏向角,由于射入和射出棱镜的光线是重叠的,所以只要采用一个固定的入射/出射孔就可方便地通过恒温外罩来测量 dn/dT。角度测量只需要旋转棱镜,并使用了适合于计算机读出的20位数字角度传感器。齿轮连接的步进电机传动装置能使计算机来控制数据的取得和处理。目前所达到的有用波长复盖范围为0.25—8μm,它只取决于光源的强度、探测器的灵敏度以及棱镜试样的透明度。本文只列出了四种锗—石英玻璃在22种波长(0.36至1.69μm)处的折射率测定结果,也给出了纯石英到373k(100℃)的 dn/dT 值。列出了拟合三项式时的 Sellmeier系数,并根据在光学纤维模拟计算中的应用,对如何从 Sellmeier 系数来确定材料色散值的问题进行了讨论。     

椭偏精确测定透明衬底上吸收薄膜的厚度及光学常数

椭偏仪难以精确测量透明衬底上吸收薄膜光学常数的原因:1)衬底的背面反射光为非相干光, 它的存在会极大的增加拟合难度; 2)衬底光学常数(折射率和消光系数)的差异会影响测量的准确性, 而且会在吸收薄膜的光学常数中表现出来, 需要单独测量其光学常数; 3)厚度与光学常数之间呈现强烈的关联性. 针对以上三个问题, 选择石英玻璃、载玻片、盖玻片和普通浮法玻璃作为研究对象. 采用折射率匹配法消除上述衬底背面反射光的影响. 结果显示, 折射率匹配法能够有效消除折射率在1.43-1.64、波长范围为190-1700 nm波段的石英、浮法玻璃等透明衬底的背面反射光. 之后, 通过拟合椭偏参数ψ和垂直入射时的透过率T₀ 分别得到以上衬底的折射率和消光系数. 拟合得到的结果与文献报道的趋势一致. 最后, 采用椭偏参数和透过率同时拟合的方法(SE+T法)得到类金刚石薄膜(沉积在石英玻璃上)和非晶硅薄膜(沉积在载玻片、盖玻片上)光学常数和厚度的准确解.     

有机非线性晶体二苯甲酮光学性质的实验研究

首次从实验上研究了过冷熔体法生长的有机非线性晶体二苯甲酮的光学特性,采用最小偏向角法和干涉法测量了晶体的主折射率,确定了该晶体的负光性双轴结构并求出了光轴夹角,测量了晶体在近紫外到近红外波段的光谱透射率,结果表明,由过冷熔体法生长的有机非线性晶体二苯甲酮在近紫上到近红外波段具有均匀且较高的透射特性。     

红外光学材料折射率温度系数测量装置

本文介绍一台红外光学材料折射率温度系数测量装置。该装置是由温控系统、精密测角系统、光学系统和电器控制系统等组成的一台高精度全自动化测量系统，采用改进的自准直法测量折射率温度系数值。该装置达到的主要技术指标：工作波长为2～12μm，温度范围为-50～150℃，测量不确定度为3%，可满足各种红外光学材料折射率温度系数测量的要求。利用该装置对红外材料锗折射率温度系数值进行了测量，并对测量数据进行了报道。     

变折射率光学发展概况

目前,变折射率光学设计理论发展较快,变折射率光学材料还在积极地发展中,以求适应实用的要求。制作变折射率材料的新方法不断出现,已发现的方法在继续研究、改进,以求提高产品的产量,质量以及降低成本。测量变折射率材料特性的方法比较多,也在不断改进,目前测量方面采用的方法有交流干涉仪、全息干涉法、剪切干涉法和数字塔尔博脱干涉测量技术等,这些方法在测量折射率剖面和分布、折射率光学元件象差等方面可达到一定的精度。     

有机非线性晶体二苯甲酮光学性质的实验研究

首次从实验上研究了过冷熔体法生长的有机非线性晶体二苯甲酮的光学特性，采用最小偏向角法和干涉法测量了晶体的主折射率，确定了该晶体的负光性双轴结构并求出了光轴夹角，测量了晶体在近紫外到近红外波段的光谱透射率，结果表明，由过冷熔体法生长的有机非线性晶体二苯甲酮在近紫上到近红外波段具有均匀且较高的透射特性．     

利用反射与透射光谱测量GaN外延层的光学参数

GaN是一种理想的紫外发光和探测材料,其光学特性参数是光学器件设计的重要依据。采用紫外反射与透射光谱相结合的方法对国产GaN外延层进行光学特性测量,利用反射率与折射率之间的关系和薄膜干涉效应,建立了GaN外延层厚度、表面反射率、光谱吸收系数的光谱测量公式。测量结果表明,GaN外延层在紫外波段存在三个吸收区,其中364nm以下波段为强吸收区,吸收系数接近10^5cm^-1,364～375nm为吸收过渡区,375nm以上波段为弱吸收区;GaN表面反射率在三个吸收区的变化不大,为0．2～0．25之间。     

用于枪击探测的紫外光传感器技术指标分析

利用一款标准的日盲型紫外探测传感器对枪击火焰进行了探测实验,结合紫外光传输特性,对实验数据进行分析,提出了探测枪击火焰紫外光谱的传感器技术指标。不考虑入射角度和响应时间的影响,1 km处要检测到步枪击发,传感器响应电流达到能明显检出的100 nA,则传感器的响应率和响应面积乘积至少达到0.002 AW-1m2。根据一种枪击探测装置原型方案,对紫外探测传感器的透光性、日盲特性、对紫外光的响应率、入射角和短路电流等技术指标进行了分析。采用分子束外延法制备了一种MgZnO紫外探测传感器,对其紫外光谱透光率、响应率和响应时间进行了测量,进一步优化性能后有望满足枪击探测要求。     

紫外像增强器分辨力校准装置与方法研究

紫外像增强器作为导弹紫外告警系统、紫外预警系统以及各类紫外辐射监测系统的核心部件，其参数准确与否，直接影响到系统的图像质量。为保证测试数据的准确性，研制紫外像增强器分辨力校准装置，校准装置所用紫外光源是波长范围为200 nm～400 nm的紫外光，相对应的分辨力靶、滤光处、光学成像系统均要求能够透射紫外光，由于紫外波长较短，容易引起散射效应而产生大量的杂散光，设计的分辨力靶采用紫外级石英，紫外光学成像系统采用透射式结构，选用同轴共轭透镜作为紫外光学成像系统。实验和测量不确定度分析验证校准装置的测量不确定度为5%。     

Photophysical characteristics of polyaniline with photochromic azobenzene side groups

Photochromic characteristics and optical molecular reorientation in conducting polymer such as polyaniline derivatives containing photochromic azobenzene moieties (PAPNPAPOA) in side chain are studied. Changes in the UV—vis absorption, refractive index, thickness, contact angle and morphology of these films after irradiation of a linearly polarized light with a wavelength of 365nm are measured. The trans-cis isomerization of PAPNPAPOA is proved irreversible even after withdrawing the UV light for a long time. That the structure of main-chain attends by the trans-cis isomerization of side-chain is confirmed by the absorption and the solution colour during the UV irradiation. These effects are discussed by taking the trans-cis isomerization of azobenzene into consideration.     

Laser-induced phase change in Langmuir films observed using nanosecond pump-probe Brewster angle microscopy

A technique is described to observe transient events in thin interfacial films and monolayers. p-polarized light has minimum reflectivity at the Brewster angle. When an interface is viewed with light that is both incident and reflected at the Brewster angle the resulting image is dark. However, small refractive index changes can increase the reflectivity producing a high-contrast image of an altered interface with a dark background level. Using this phenomenon, with imaging optics, photo-induced phase change in Langmuir films was monitored. Two synchronized 5-ns pulsed lasers were used in the pump–probe configuration to induce changes at an air–liquid interface and to monitor the resulting morphology changes at selected time delays after photo-excitation. The photo-responsive layers were made from photochromic spiropyrans, having long aliphatic chain substituents. When irradiated with UV light the closed form of the molecule converts to a more planar ring open merocyanine form. This results in the layers changing their morphology in order to accommodate the new molecular form.     

紫外通信中复合抛物面聚光器的优化

为了提高紫外通信系统中接收机探测信号的灵敏度和效率,设计光学天线增强对大气中微弱信号的收集能力。结合紫外光通信系统的实际工程背景,对光探测中的复合抛物面聚光器（CPC）进行旋转、平移、截顶和截底4种优化,并做了详细的计算、模拟与仿真;通过对不同优化方法的最大入射角、接收光通量效率以及入射角与采集率关系的计算分析,得出不同参数优化后的工程适用条件,即负向旋转法可用于视线直射远距通信,截底法适用于非视线散射近距通信,而截顶法可用来替换标准CPC并达到节约材料成本的目的。     

增强CCD紫外和极紫外成像的荧光物质的研究

CCD广泛用于可见光和近红外波段的成像,为了使CCD也能在紫外和极紫外波段成像,波长转换十分有用。采用对此波段敏感的荧光物质,使辐射到CCD上的紫外和极紫外光转换成可见光,CCD便可对其成像。研究了产生荧光的过程和条件以及用于把紫外和极紫外光转换成可见光的荧光物质需要满足的条件后,发现水杨酸钠、四苯基-丁二烯、六苯并苯和路玛近比较合适,并简明介绍了它们的特性和制备方法。评述了该领域的荧光物质物质的应用前景以及需要改进的方面。     

能见度仪探测光束平行度检测方法

为实现能见度计算中消光系数的正确测量,论述了光源平行度在能见度测量中的重要作用,设计了探测光束发散角检测方法与测量装置。该装置包括定焦成像系统和移动光源的直线系统,利用成像关系与空间几何关系推导了发散角表达式。以紫外LED作为实验光源,设计完成了测量系统成像装置与控制软件,计算得到水平方向与垂直方向发散角,利用所得发散角分析探测光束。实验结果表明,紫外LED光源的光束发散角水平与垂直方向分别为7.8和6.9,经比较得到未加入平行度的能见度与加入后的比值为0.51。该方法测得的能见度值更接近于实际值。     

单顶角结构LED背光模组的设计与优化

由于LED（发光二极管）具有寿命长、色域宽、功耗低和环保（传统的光源CCFL含有汞气）等特性,在背光模组中采用LED代替CCFL（冷阴极荧光灯）是一种趋势。采用单光源顶角入射结构设计一个5.08cm(2inch)液晶背光模组。针对LED作为点光源带来的亮度不均匀的问题,采用旋转LED的入射角度和区域分割设计的方法,有效地解决了LED液晶背光模组中存在亮斑和暗区等不良的现象。通过模拟实验,可以得到光源出射均匀度为80.06%的导光板。     

光固化成型中紫外光源-光纤耦合研究

CPS(Compact Prototyping System)光固化成型系统中,以紫外灯作为光源,通过光纤传输紫外光到液面,进行扫描成型.光源通过椭球反射镜集光,在焦点处与光纤耦合,提高了光源-光纤的耦合效率,在实际的光源-光纤耦合中,光纤的装配存在着角度误差、离焦误差、离轴误差三种形式,这些误差影响传输光束的传输效率.在光纤的输出端,聚焦透镜将紫外光汇聚,光斑尺寸更小,能量更加集中.CPS成型机中使用的紫外光的能量并不是均匀分布的,光斑的中心能量高,边缘能量低,不同的能量分布影响树脂固化的形貌和质量.     

Formation of a stable polymer blue phase under UV irradiation of Langmuir-Schaefer films of diin N-arylcarbamate derivative

Polymerization under UV irradiation is studied in monolayer Langmuir-Schaefer films of diin N-arylcarbamate derivative. The formation of a stable polymer blue phase of diacetylene derivative stable against excess UV light and heating to a temperature of 120 °C was detected. The formation of the structurally ordered Langmuir monolayer of monomers is studied using Brewster angle microscopy.