含复介电常量一维光子晶体量子阱结构研究

利用传输矩阵法研究了实介电常量和含复介电常量时一维光子晶体的透射谱.结果表明：两种情况下均构成光量子阱结构,并且光量子阱结构的透射能带谱位置和结构相同,但在含复介电常量负虚部情况下共振透射峰出现很强的增益现象,而在含复介电常量正虚部情况下共振透射峰则呈现明显的衰减现象.     

含复介电常量一维光子晶体量子阱结构研究

利用传输矩阵法研究了实介电常量和含复介电常量时一维光子晶体的透射谱.结果表明:两种情况下均构成光量子阱结构,并且光量子阱结构的透射能带谱位置和结构相同,但在含复介电常量负虚部情况下共振透射峰出现很强的增益现象,而在含复介电常量正虚部情况下共振透射峰则呈现明显的衰减现象.     

激活材料对镜像对称一维光子晶体透射谱的影响

利用传输矩阵法理论,研究了激活杂质材料对镜像对称结构一维光子晶体（ABCB）m（BCBA）m的透射谱的影响。结果表明：当介质无掺入激活杂质,即介质的介电常量为一实数时,禁带中心出现一条透射率为100%的透射峰;当在镜像对称结构的任一介质中掺入激活杂质,即介质的介电常数为一带有负虚部的复数时,透射峰的透射率均出现增益现象,且随着各介质复介电虚部大小的增大,透射增益出现一极大值后又减小;各介质复介电虚部大小的变化对光子晶体透射谱的影响存在各异,其中介质A掺入激活杂质时增益幅度最大,其次为C,B相对较小,但透射率的增益对B介质的复介电虚部响应最为灵敏,其次为C,A相对较为迟钝。这些特性对新型光学器件的设计具有指导意义。     

具有复介电常量一维光子晶体的特性研究

利用传输矩阵法计算了一维光子晶体的能带结构和光传输特性,重点讨论了介电常量的虚部为负值时对传输特性的影响。当在介质中掺入具有增益特性的介质时,靠近光子带隙边缘就会出现较强的受激辐射放大。同时,光子晶体的长度和介电常量虚部的大小都会影响晶体的受激辐射。随着虚部数值的增加,受激增强并不是单调递增,而是存在一极值点。     

具有复介电常量二维光子晶体的特性研究

采用平面波展开法,通过数值模拟研究了具有复介电常量的二维光子晶体的能带结构和光传输特性,重点讨论介电常量的虚部为负值情形时对传输特性的影响。研究表明由于光子带隙的存在有效地抑制了频率位于带隙内光的自发辐射。当在介质中掺入具有增益特性的杂质时,即使两种介质的介电常量相差很小,在靠近光子带隙边缘,出现了较强的受激辐射放大。通常在带隙的边缘处,光子晶体的群速度较小,而激光阈值正比于群速度的平方,当群速度很小时,激光阈值将大大减小。这为实现零阈值激光器提供了基础,也为制作光放大微器件提供了一个有益的理论参考。     

对称双缺陷光子晶体的可调谐滤波特性分析

基于光子晶体的光子局域特性,并利用光子晶体的介观压光效应,提出了一种新型的双通道可调滤波器结构.采用传输矩阵法对该滤波器的光学传输特性进行了理论推导,建立了透射谱与光子晶体结构参数的关系,讨论了介观压光效应对双缺陷光子晶体透射谱的影响,并对所设计的光子晶体结构进行了数值模拟.结果表明:随着入射角度的增大,缺陷峰发生蓝移.随着各介质层折射率或几何厚度的增加,缺陷峰发生红移.当光子晶体发生轴向拉伸应变时,缺陷峰的位置向长波长移动,但缺陷峰的峰值大体不变,从而验证了此滤波器的可调节性.该光子晶体滤波器结构紧凑,可调谐性好,为光子晶体激光器及传感器的设计提供了一定的理论参考.     

异质双周期结构光子晶体光学特性

利用传输矩阵法研究了异质双周期结构一维光子晶体的带隙结构和光学传输特性。此光子晶体能形成512~960 nm的含5个极窄透射峰的光子带隙。重点研究了一种材料为复折射率时的光学传输特性,以及当结构发生轴向应变时的"介观压光效应"。结果表明:当复折射率虚部为负时,透射峰随虚部绝对值的增大先增大后减小,甚至出现衰减;虚部为正时,发生吸收现象。当光子晶体发生轴向应变时,透射峰随应变量的增加呈现近似L形变化,应变量很小时透射率几乎线性减小,波长越大透射峰变化越缓慢。     

用两端对称缺陷复合光子晶体实现多通道滤波和光开关

用传输矩阵法计算了两端对称缺陷复合光子晶体结构的光传输特性。计算结果表明:两端对称缺陷复合光子晶体[D(AB)mD]2结构中的禁带出现两个完全共振透射峰。通过控制入射光强来微调光子晶体材料的介电常数,使得完全共振透射峰移动,且介电常数变化越大,共振透射峰偏移越大,从而形成高效率的双通道光开关。当光子晶体为[D(AB)mD]N结构时,每个完全共振透射峰都分裂为N-1条,这样可通过调节N同时实现所需要通道数目的高效多通道光开关和多通道滤波器。     

含有吸收材料对称结构一维三元光子晶体的透射谱

利用传输矩阵法理论,研究含吸收材料对称结构一维三元光子晶体的光传输特性。结果表明:当各层介质无吸收时,在较宽的禁带范围内出现一条透射率为100%的透射峰;当介质的折射率为带有正虚部的复数,即介质存在吸收时,禁带中的透射峰出现明显的透射衰减,且随着复折射率虚实比β的增大透射率出现单调衰减规律;当单个介质存在吸收时,随着各介质折射率虚实比的增大,透射率的衰减速度存在各异,其中以C介质的折射率虚实比βc对透射峰透射率的影响较大,其次为B,A的影响相对较小;当所有介质同时存在吸收时,透射衰减最为明显。这些特性为光学衰减器的设计提供理论指导意义。     

两端对称负折射率缺陷复合光子晶体:多通道滤波和光开关

采用传输矩阵法对两端对称负折射率缺陷复合光子晶体结构[D(AB)mD]N的透射特性进行了研究.结果表明:当N=2时,该结构透射谱的禁带出现两个完全共振透射峰,当N增加时,每个共振透射峰又分裂为N-1条；当复合光子晶体的层数m逐渐增加时,透射峰的品质因子逐渐提高,且分裂的共振透射峰距离逐渐减少；既为该结构实现高品质的多通...     

烟雾激光透过率测试系统关键技术研究

为准确评估0.808μm、1.06μm、10.6μm激光对于推进剂包覆层烟雾的透过率,研制了激光烟雾透过率测试系统。国内首创10.6μm CO2激光器烟雾透过率测试系统,方案新颖,测试结果准确。经现场测试,该系统的精度、稳定度等指标均达到了设计要求。     

ZnO/SiO2 复合薄膜的光学性能

采用溶胶-凝胶法在玻璃衬底上制备ZnO/SiO₂复合薄膜,分别用XRD、TEM、SEM对样品的结构和形貌进行表征,并研究了不同ZnO含量对复合薄膜透过率及荧光特性的影响。结果表明,样品经500 ℃退火处理生成了SiO₂和ZnO,其晶粒尺寸为18.7 nm,薄膜具有双层结构。复合薄膜的透过率随着其中ZnO含量的增加而降低,禁带宽度减小,光学吸收边红移。样品在355 nm波长激发下产生了384 nm的紫外发射峰和440 nm的蓝光发射带,并随ZnO含量的增加而增强,它们分别来自ZnO的电子-空穴复合发光和缺陷发光,及ZnO/SiO₂复合薄膜双层结构的缺陷发光。     

Measurement of laser beam transmittance through laser produced vapour plume

Laser produced plume, consisting of vapor front and ejected substrate on the workpiece surface, is an intermediate between the incident laser beam and the workpiece on which the beam is directed. It partially blocks, defocuses, absorbs, scatters, and deflects the incident beam and thereby reduces the laser energy reaching the workpiece. However, plume additionally acts as a heat source enhancing the machining. Consequently, laser induced plume plays an important role in laser machining process. The present study investigates the transmittance of a reference beam by the plume generated during the laser-workpiece interaction. To achieve the transmittance measurements, a Nd:YAG laser was used and four different materials were employed in the experiment. To obtain realistic values of the plume transmittance in relation to the laser machining process, the reference beam was sampled from the incident laser beam. The study was extended to include the effect of the laser pulse parameters on the transmission process. It is found that about 10–30% of the transmittance of the reference beam through a vapor plume, produced due to laser ablation, occurs close to the workpiece surface.     

质子辐照对极紫外波段滤光片透过率的影响

 为了检验应用在极紫外波段空间太阳望远镜上Al滤光片在空间辐照环境下透过率的变化情况,用能量100 keV,剂量为6×10¹¹/mm²的质子束对其进行辐照,利用透射电子显微镜分析了质子辐照前后滤光片的微观结构。实验结果表明:由于质子辐照使滤光片受质子侵蚀后,Al原子被击出发生质量损失,表面形态发生了变化,造成滤光片变薄,从而导致透过率由辐照前的12.1%增大到15.0%,且滤光片的薄厚分布不均匀使透过率曲线出现了次级峰,造成其光学性能的退化。     

一维增透亚波长光栅的研究

将具有高透射性的亚波长光栅置于微机械波长可调谐垂直腔面发射激光器(VCSEL)的内腔当中可以提高波长的调谐范围,为了使波长调谐范围达到最优则必须优化高透射性的亚波长光栅使其透射率达到最大。利用严格耦合波法分析了亚波长光栅的占空比、周期、厚度和入射角对其透射率的影响并找出最优的光栅参数。通过计算分析可得,对于TE和TM偏振存在最佳的占空比使其透射率达到99.5%。在文中条件下,它们对应的占空比分别为0.23和0.80。而光栅厚度对于TE和TM偏振透射率的影响是周期性的,在一个周期内存在一个最佳值使其透射率达到最高。在文中条件下,TE偏振的厚度周期是150 nm,TM偏振的厚度周期是300 nm。当光栅参数不变时,无论是TE还是TM偏振光,它们的透射率只有在垂直入射光栅时(入射角为0°)才能达到最大。而通过等效介质原理可以得出,周期对透射率没有影响。最后计算了透射率在光栅厚度和占空比同时变化时的变化趋势,并从中得出最优的光栅参数。     

Contour lines of the optical functions for solids

The well-known equations for the optical functions of reflectance, transmittance and phase changes on reflection and transmission for a solid material have been rearranged into the form of simple geometric figures in the u, v (n, k) plane. The curves for F_p show a singularity on the n-axis.     

膜层厚度对蓝宝石衬底上生长的ITO薄膜性质的影响

采用磁控溅射的方法在蓝宝石衬底上制备了氧化铟锡(ITO)透明氧化物薄膜;研究了不同厚度薄膜的结构、光学和电学特性。经X射线衍射(XRD)测量,发现在蓝宝石衬底上生长的ITO薄膜呈现了较高的(222)择优取向;随着膜层厚度的增加,该衍射峰对应的2θ衍射角逐渐向大角度方向移动,同时该衍射峰的半峰全宽逐渐减小,平均晶粒尺寸增大。 经光学透射光谱测量,发现随着膜层厚度的增加,光学透过率逐渐减小。膜层厚度为0.2 μm时,可见光透过率超过80%,当膜层厚度为0.8 μm时,可见光透过率下降到60%。电学测量结果表明,随着膜层厚度的增加,薄膜电阻率逐渐减小。膜层厚度为0.2 μm时,电阻率为9×10^-4 Ω·cm, 膜层厚度为0.8 μm时,电阻率为5.5×10^-4 Ω·cm。     

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。     

Fabrication of an optically transparent super-hydrophobic surface via embedding nano-silica

Super-hydrophobic thin films were prepared on glass by combining embedded nano-silica, subsequent fluoroalkylsilane coating. The hydrophobic capability of film depended on the concentration of nano-silica suspension. And the super-hydrophobic thin film shows the high transmittance in visible light wavelength.