激励表面等离子共振的金属薄膜最佳厚度分析

根据电磁场在金属薄膜中的能量分布规律和金属薄膜具有复介电常数的特点,对激励表面等离子共振的金属薄膜的最佳厚度进行了探讨. 指出金属薄膜的最佳厚度与激励光波长和金属薄膜的折射率有关,建立了描述它们之间关系的数学表达式,并用实验方法进行验证. 将理论结果与他人的测量结果进行对比后发现,两者符合较好. 研究结果表明：在角度调制下的表面等离子共振传感器,为了获得更高的灵敏度,可根据激励光波长和金属薄膜折射率的虚部确定所要制备金属薄膜的最佳厚度;在波长调制下,则由中心波长和折射率的虚部确定金属薄膜的最适宜使用厚度. 关键词： 折射率 金属薄膜 全内反射 表面等离子共振     

利用光声光谱研究掺硫非晶硅薄膜的吸收特性

本文考虑到薄膜样品表面的多次反射,从理论上推导了光声信号的表达式.对α-Si:H薄膜和掺硫α-Si:H薄膜随入射光波长变化的吸收系数曲线进行了测定,并获得了光学带隙与掺硫浓度的关系.     

电子束蒸发TiO2薄膜的光学特性

研究了不同工艺参数条件下，电子束蒸发TiO2薄膜的光学特性。在正交实验的基础上，利用离子束辅助沉积技术，获得了影响TiO2薄膜折射率的主要因素．得到了TiO2薄膜的折射率随氧气分压的关系。对离子氧和分子氧两种情况下TiO2薄膜的折射率进行了比较．得到了TiO2薄膜的折射率与沉积速度的关系，并给出了TiO2薄膜的红外吸收光谱。     

电子束蒸发TiO2薄膜的光学特性

研究了不同工艺参数条件下，电子束蒸发TiO₂薄膜的光学特性。在正交实验的基础上，利用离子束辅助沉积技术，获得了影响TiO2薄膜折射率的主要因素．得到了TiO2薄膜的折射率随氧气分压的关系。对离子氧和分子氧两种情况下TiO2薄膜的折射率进行了比较．得到了TiO2薄膜的折射率与沉积速度的关系，并给出了TiO2薄膜的红外吸收光谱。     

基于单色仪探究凸透镜焦距和入射光波长的关系

凸透镜是一种重要的光学元件,对凸透镜的研究一直以来都是光学研究的重要内容之一。本文基于单色仪的分光,以实验的形式探究了凸透镜焦距和入射光波长的关系,并分析了入射光波长不同导致的凸透镜焦距变化的原因。在实验得到相关数据后,用matlab进行拟合,得到了凸透镜焦距随入射光波长变化的曲线和凸透镜的折射率随入射光波长变化的曲线,最后结合相应的光学及数学知识,得到了凸透镜折射率和入射光波长及凸透镜焦距和入射光波长的数学关系式。     

自适应模拟退火遗传算法在薄膜厚度及光学常数反演中的应用

准确的测量薄膜的厚度和光学常数,在薄膜的制备、研究和应用中都是十分重要的。借助Cauchy色散模型,通过薄膜透过率测量曲线,用改进的自适应模拟退火遗传算法对透过率曲线进行全光谱拟合,从而反演得到薄膜的厚度和光学常数。对由电子束蒸发制备的TiO2单层膜和SiO2/TiO2双层膜的厚度和光学常数进行了测量计算。实验结果表明,计算得到的光学参数与实测结果相一致,厚度误差小于2nm,在560nm波长处折射率误差小于0.03。     

双折射消偏振膜的设计和制备

基于倾斜沉积薄膜材料的双折射特性,采用单一TiO2设计和制备了中心波长为632 nm的双折射消偏振膜。首先以60°和70°的沉积角度镀制了TiO2单层膜,通过单层膜的透射光谱分别拟合出两种沉积角度下薄膜对s和p偏振光的等效折射率nPH,nSH和nPL,nSL。通过对折射率的组合,实现正入射时s偏振光透射率大于p偏振光,而入射角度增大会使两者透射率差值减小,基于这一思想设计并制备了消偏振膜。分别测量了消偏振薄膜在400~800 nm波段范围内正入射及倾斜入射条件下s和p偏振光的透射光谱。入射角为60°时,s偏振光反射带宽基本与p偏振光反射带宽重合,在波长632 nm左右基本实现消偏振。结果表明,利用材料的双折射特性,可以设计和制备出倾斜入射条件下消偏振薄膜。     

光波导技术同步测量棱镜及波导薄膜参数

依据全反射理论和棱镜耦合原理,实现了对棱镜折射率及波导薄膜材料折射率和厚度的同步测量。使用高准直半导体激光器激光入射到棱镜内部与波导膜的分界面上,逐步旋转棱镜或改变棱镜的入射角,得到棱镜耦合M线,曲线前面几组的波谷为波导模激发,在M线左侧收尾处有一个不完整波峰,其反射光强随入射角迅速衰减,为全反射时的临界点,由此可实现棱镜及波导薄膜参数的同步测量;用此法测量了棱镜耦合一体化平面波导棱镜的折射率和聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)聚合物波导薄膜的折射率和厚度。测量棱镜折射率精度为±1.9×10-4,波导薄膜折射率和厚度的精度分别为±6.2×10-4 μm和±1.6×10-2 μm。     

基于MATLAB的等厚干涉数值模拟

运用MATLAB软件平台设计了等厚干涉图样模拟的程序。使用者可通过命令窗口输入相关参数的值,运行程序得到等厚干涉图样。本文通过改变相关参数的值,分析薄膜夹角、介质折射率、入射光波长、入射角度对等厚干涉条纹间距的影响。此外,还研究了非单色光对等厚干涉条纹可见度的影响。     

基于反射和透射光谱的氢化非晶硅薄膜厚度及光学常量计算

采用紫外-可见透射光谱仪测量了对靶磁控溅射沉积法制备的氢化非晶硅( a-Si:H)薄膜的透射光谱和反射光谱.利用T/(1-R)方法来确定薄膜的吸收系数,进而得到薄膜的消光系数;通过拟合薄膜透射光谱干涉极大值和极小值的包络线采确定薄膜折射率和厚度的初始值,并利用干涉极值公式进一步优化薄膜的厚度值和折射率;利用柯西公式对得...     

自支撑Zr膜制备及软X射线透过性能研究

软X射线波段滤光膜材料大都为自支撑金属薄膜,实验室环境下自支撑薄膜长期与空气接触表面易氧化,空气中的杂质原子进入自支撑薄膜内部,致使自支撑膜光学性能大幅下降.5 nm至20 nm软X射线波段Zr具有较低的质量吸收系数和较小的密度,在该波段Zr滤光膜透过率较高.采用脱模剂法制备自支撑Zr膜,在洁净的浮法玻璃上蒸镀一层Na...     

Gas-Sensing Hollow-Core Waveguide Based on a Liquid Film

In this paper, a strategy for the fabrication of a gas-sensing hollow-core waveguide with liquid film was developed to replace the traditional solid film hollow-core waveguide. The surface morphologies of the solid film and liquid film were characterized by scanning electron microscopy, respectively. Compared with the solid film, liquid film can dissolve gas molecules and enhance the gas sensitivity, especially in the range of low concentration. An improved absorption for detecting 1000 ppm of acetylene has been achieved when liquid film was adopted instead of solid film.     

Elastic-plastic analyses on the residual stresses and curvature of the film/substrate bilayer system

During thermal cycling, the residual stresses are often generated in the film/substrate bilayer due to the material mismatch between the substrate and the film. If the thickness of the film is relatively high, the thermal residual stresses in it may be of different signs. When the film is subjected to elastic-plastic deformation, two plastic zones with different thicknesses may be generated in the film at a significantly high temperature difference. In this paper, a theoretical model which reflects the complete history of thermal residual stresses and curvatures in the elastoplastic film/substrate bilayer system is developed. Solutions are derived to estimate the residual stresses and curvature in the film as functions of temperature difference. The case of Al/Si system is used to illustrate the implementation of this model. Results show that the critical temperature difference at which the second plastic zone near the film surface is generated near the Al film surface is dependent on the film thickness. The strain hardening of the film has an obvious influence on the magnitude of residual stresses within the film at high temperature difference.     

聚乙烯醇薄膜的红外吸收特性与保温性的关联

将聚乙烯醇(PVA)、聚乙烯(PE)、乙烯-乙酸乙烯酯共聚物(EVA)吹制成膜,分别研究了三种薄膜的光学性能、红外透射率及其对农业温室增温、保温能力的影响。PVA薄膜雾度值较PE和EVA薄膜分别降低了15%和12%,可有效提升薄膜覆盖温室的白日增温能力;在温室夜晚辐射散热集中的7～14μm波长范围内,PVA薄膜的红外透射率仅为16.2%,比EVA棚膜低20%,比PE棚膜低50%,PVA薄膜覆盖温室可大幅提高温室保温能力。     

活性剂浓度分布对液膜排液过程的影响

针对含不溶性活性剂的垂直液膜排液过程,考虑分离压和表面黏度的作用,应用润滑理论建立液膜厚度、活性剂浓度和表面速度的控制方程组,分析初始活性剂浓度及梯度对排液过程的影响.结果表明：当液膜表面不含活性剂时,其排液历程很短,很快发生破断.当液膜表面添加活性剂时,可以延长液膜存续时间.而当液膜表面活性剂浓度较低时,其诱发的Marangoni效应不足以克服重力的排液作用,其形成的"黑膜"不能稳定存在.随活性剂浓度增大,液膜表面流动速度减小,液膜表面更加"坚固",所形成的"黑膜"非常稳定.当考虑初始活性剂浓度梯度时,其影响主要体现在减缓排液初期的表面速度.     

TiO2膜光催化剂的改进及表征

提出用粉末一溶胶法制备TiO2薄膜型光催化剂,介绍了粉溶法的制备工艺及改变pH值对催化活性的影响。研究结果表明,利用粉溶法或添加浓HNO3后制备的TiO2薄膜光催化剂表现出了较高的光催化活性,结合结构表征详细分析了其中的原因,认为粉溶法制备的催化剂表面更粗糙,比表面积增大,膜厚度减小,这些都可能是其催化活性提高的原因,而加酸后膜催化活性提高主要是因为酸性条件下表面几乎没有Ti^3+表面态,利于光生电子与光生穴穴的分离。     

涡轮叶片端壁槽缝气与离散气膜孔冷却特性实验研究

真实发动机涡轮叶片端壁为曲面造型,并且其冷却受槽缝气、泄漏流和离散气膜冷却多种冷却气叠加影响,同时又受到主流二次流影响,因此呈现复杂冷却特性。为研究接近真实发动机涡轮叶片端壁构型和工况下的气膜冷却特性,本文采用高速风洞(主流雷诺数为37万)及压敏漆(PSP)技术,研究了槽缝气、泄漏流以及离散气膜对曲面端壁的气膜冷却效率的影响,并针对不同冷气流量比对端壁气膜冷效的影响规律进行了对比分析。结果表明:端壁表面气膜冷效随着槽缝气流量比增大而增大,当流量比增大到1.71%时,槽缝气膜几乎可以覆盖整个端壁表面;与槽缝气相比,端壁表面的离散气膜冷气覆盖范围较为有限,端壁压力面侧下游区域气膜覆盖较差;在喉部之前,随着流量比增大,离散气膜冷效呈现下降趋势;在喉部之后,随着流量比从1.3%增大到1.9%,离散气膜冷效呈现上升趋势;与仅有离散气膜相比,包含槽缝气、泄漏流、离散气膜的全气膜覆盖更为均匀,全气膜冷效的叠加使得端壁冷效相比仅有离散气膜时整体提高了93.4%。     

Spray impingement wall film breakup by wave entrainment

Fuel spray impingement on engine wall and piston in the spark-ignition direct-injection (SIDI) setting has been considered a major concern in the aspect of engine emission and combustion efficiency. Excess wall film will result in deterioration of engine friction, incomplete combustion, and substantial cycle-to-cycle variations. These effects are more pronounced during engine cold-start process. Therefore, the formation of wall film on engine wall/piston and the dynamic process of the wall film interacting with impinging spray and spray-induced gas flow are of great significance for reducing wall film mass. However, the dynamic process of wall film was not investigated thoroughly in existing literatures. This work will present a high-speed, simultaneous measurement of a single-hole spray structure, as well as wall film geometry and thickness, via Mie scattering and volumetric laser-induced fluorescence, respectively. Quantitative film thickness measurement was achieved via fluorescence intensity signal calibration with a known, wedge-shape liquid film apparatus. Remarkable wall film droplet entrainment at the leading edge of the liquid film waves was revealed in the measurement, which has not been adequately depicted or analyzed in existing spray impingement studies. A considerable amount of liquid droplets detaches from the liquid film via liquid film fingering, during which process the quantity of liquid mass on the wall is decreased. Quantitative analysis of such phenomenon is performed and we estimated that a liquid mass equivalent to 30–40% of the residual liquid film mass is detached from the liquid film via wave entrainment. Furthermore, through the comparative study of the side view of the spray and the liquid film caused by spray impingement, it is shown that non-uniform spray structure is likely the cause of liquid film wavy motions. These observations suggest that wave entrainment should be considered by numerical models and experimental designs to accurately predict spray impingement phenomenon.     

Glan-Taylor棱镜端面增透膜的研制

为了提高Glan-Taylor棱镜的透射率，改善其使用性能，研究了Glan-Taylor棱镜增透膜的设计、制备及测试.经过多次工艺实验选择了膜料并找到了合适的蒸镀条件，较好的解决了膜层与冰洲石晶体的附着力,用膜系软件进行了优化设计，并利用电子束蒸发方法实际制备了设计的膜系.最后利用岛津UV3101分光光度计测试了棱镜端面增透膜的反射光谱特性，测量结果表明镀膜以后在设计的光谱区域内端面的反射率均小于0.4％，并且膜层牢固.     

基于AlN膜结构VCSEL热特性的研究(英文)

本文用ANSYS有限元热分析软件模拟了基于AlN膜钝化层和Si O2膜钝化层的高功率垂直腔面发射半导体激光器(VCSEL)器件内部的热场分布和热矢量分布.目的是证明Al N膜钝化层要比SiO2膜钝化层有具更好的特性,使器件能更稳定的工作,提高器件的特性,经模拟得到基于Al N膜钝化层的VCSEL热阻为3.12℃/W,而基于SiO2膜钝化层的VCSEL的热阻为4.77℃/W.经实验测得基于Al N膜钝化层的VCSEL热阻为3.59℃/W而基于SiO2膜钝化层的VCSEL的热阻为4.82℃/W,模拟结果和实验结果吻合较好.说明AlN膜钝化层要比SiO2膜钝化层具有更好的热特性.