立方棱镜二向色分光膜消倍频反射峰的设计

立方棱镜二向色分光镜是实现多光谱共光路的重要器件.立方棱镜二向色分光镜因偏振效应而在高级次倍频处出现高反射峰,严重影响了短波区的透过率.利用虚设层概念,设计出了400 nm～900 nm波段高透过、1 064 nm激光波段高反射的立方棱镜二向色分光镜.给出了消除倍频反射峰的有效方法,并成功制作出光学性能优良的样品.采用这种设计方法获得的膜系结构简单,膜层数量少,材料选择广泛,对工艺要求简单,便于工艺实现,可重复性好.     

倍频波长分离膜半波孔的消除

指出了膜料色散、膜层折射率非均匀性以及膜厚控制误差积累等是导致半波孔产生的几个因素,其中膜层厚度周期性误差积累和敏感层厚度误差是导致半波孔的主要因素,还指出了半波孔的大小与膜系结构有关.借助计算机做了相应的数值计算,并从理论上进行了深入分析.针对这些因素采取相应的措施,设计和制备了倍频波长分离膜,有效地消除了半波孔.并给出了理论和实验光谱曲线,二者有很好的一致性.     

基于等效层法分析对称性倍频分束镜的半波孔

半波孔问题严重影响了倍频分束镜在高功率激光系统中的应用。为研究半波孔的产生机理,分别模拟了由高、低折射率膜层厚度失配和膜料色散失配引起的1/4波长对称规整膜系的半波孔。基于等效层理论,在Matlab平台上计算膜系的等效折射率E,绘出其对应的反射率极值包络曲线。通过研究对称膜系的等效折射率、反射率光谱和反射率包络之间的关系,从原理上分析了半波孔的大小、位置和变化趋势等特点。结果表明,膜层的厚度失配使对称膜系的等效折射率在光谱半波处产生截止带。膜层数越多,膜层厚度和膜料色散的失配越严重,则倍频分束镜的半波孔越深。     

薄膜非均匀性及其对增透膜性能的影响

基于非均匀膜理论提出的折射率分层模型,将非均匀膜层分为N个均匀子层,应用光学薄膜特征矩阵对其进行理论分析。应用膜系设计软件模拟ZrO2和CeO2的负非均匀性对增透膜光谱特性的影响。研究结果表明:负非均匀性使多层增透膜的反射率增大,在参考波长处的光谱特性变差,使整个反射光谱曲线朝长波方向漂移,从而导致整个膜系的光谱特性偏离理想情形。     

超二代微光像增强器多碱光电阴极膜厚测量研究

介绍了多碱光电阴极的光学性能和光谱反射率特性,测量了多碱阴极的光谱反射率曲线.该曲线与普通光学膜层光谱反射率曲线相比,形状较不规则,原因是多碱阴极膜层存在光吸收.光谱反射率曲线上的干涉峰是入射光在玻璃与阴极膜层界面反射和在阴极膜层与真空的界面反射的两束光发生干涉的结果.根据干涉的原理,如果阴极膜层所反射的两束光的光程差为二分之一波长的偶倍数时,光谱反射将出现干涉加强峰;如果阴极膜层所反射的两束光的光程差为二分之一波长的奇倍数时,光谱反射将出现干涉减弱峰.根据超二代像增强器光谱反射干涉峰对应的波长,可以计算出其阴极膜层的厚度约为191 nm,比二代像增强器阴极膜层的厚度增加了38％.多碱阴极膜层厚度是影响多碱阴极灵敏度的一个关键参量,仅仅靠人眼观察阴极膜层颜色的方法不准确.实践证明,利用光谱反射的方法来计算阴极膜层厚度的方法简单有效.如果在多碱阴极的制作过程中进行光谱反射率的监控,那么将可以精确控制阴极膜层的厚度,对多碱阴极的研究将会更加深入,多碱阴极的灵敏度也将会得到进一步的提升.     

反射光谱包络线法测量光电薄膜的光学常数和厚度

提出了一种利用薄膜反射光谱包络线法计算光电薄膜光学常数和厚度的方法。当一束光照射在基板上的介质膜上时,由于薄膜上、下界面反射光的相干,会使反射光谱的曲线有一定的波动。本文对反射光谱进行了理论分析,给出计算公式,从测量曲线中的实验值得出薄膜的厚度和光学常数。此种方法计算过程简单、迅速,而且易于编程处理。     

光学薄膜的自动设计

运用负滤光片的组合,对具有复杂光谱曲线的光学薄膜进行自动合成。为了克服个别负滤光片之间的多次反射形成的光谱曲线崎变,在负滤光片中间插入若干匹配层,并用统计试验方法选取膜层参数。最后用阻尼最小二乘法对全部或部分膜层的厚度进行精确化,使设计曲线达到予期结果。作为例子给出彩色电视摄影机的W分光膜,可见区三角形滤光片宽带中性分光膜和宽带反射膜的设计结果。     

反射干涉光谱法测量固体薄膜的光学常数和厚度

本文报道一种简单的方法,从平原介质薄膜的反射干涉光谱来计算薄膜的光学常数和厚度。当一束光照射在基板上的介质膜上时,由于膜上下界面反射光的相干,会使反射光谱的曲线有一定的波动。我们对反射相干光谱进行理论分析,给出计算公式,从测量曲线中的实验值得出薄膜的光学常数ｎ、ｋ以及厚度等参数。此种方法简单可行,而且易于编程处理。     

用超薄金属膜和不对称法布里－珀罗干涉滤光片设计窄带高反膜

提出利用ｎ≈ｋ的金属膜层材料设计窄带高反膜的一种新方法用超薄金属膜与不对称法布里－珀罗干涉滤光片组合设计法。给出了可见光区的窄带高反膜的膜系结构；定量地分析了膜系的反射率、反射峰值、反射半波带宽等光谱反射特性。实验证实了理论设计和分析。同时，也提供了设计非可见光波段的窄带高反滤光片的方法     

含n＝k超薄金属膜的周期对称膜系的性质及窄带高反膜设计

本文阐述了n≈k的超薄金属膜与介质膜组成周期对称膜系的光学特性,并结合Ag、Al等膜层的高反特性提出了可见光区诱导窄带高反膜系结构,推导出膜系的反射率、反射峰值、反射半波带宽等光谱反射特性的近似公式,实验证实了理论设计和分析.同时也提出了设计红外和紫外窄带高反滤光片的方法.     

兼容型低目标特征涂层

掺锡氧化铟（ITO）薄膜同时具备在近红外波段的低反射和红外波段的高反射特性,其介电常数可由Drude自由电子模型描述。SiO薄膜在特定的红外波长处有很强的吸收。将二者结合,可实现特定的光谱选择性。本文对SiO/ITO膜系的光谱选择性进行了研究,讨论了膜系结构对反射光谱的影响。通过用特征矩阵计算反射光谱,发现适当调整膜系的组合方式及选择膜层参量,用SiO/ITO膜系可以做成兼容型红外低目标特征涂层。     

用超薄金属膜和不对称法布里—珀罗干涉滤光片设计窄带高反膜

提出利用ｎ≈ｋ的金属膜层材料设计窄带反膜的一种新方法－用超薄金属膜与不对称法布里－珀罗干涉滤光组合设计法，给出了可光光区窄带高反膜的膜系结构，定量地分析了膜系的反射率，反射峰值，反射半波带宽光谱反射特性，实验证实了理论设计和分析，同时，也提供了设计非可见光波段的窄带高反滤光片的方法。     

利用透射光谱与X射线反射谱精确测量溶胶-凝胶TiO2薄膜厚度和光学常数

在洁净K9玻璃基底上沉积TiO2薄膜,将透射光谱和X射线反射光谱相结合分析获得膜层的厚度和光学常数。X射线反射谱拟合能精确得到膜层的厚度、电子密度及表面和界面粗糙度,其中膜层厚度的数值为透射光谱的分析提供了重要参考。基于Forouhi-Bloomer色散模型拟合膜层透射光谱,得到薄膜折射率和消光系数,理论曲线和实验曲线吻合良好。对于同一样品,两种光谱拟合分析得到的厚度数值非常接近,差值最大为4.9nm,说明两种方法的结合能够提高光学分析结果的可靠性。     

带缓冲层的导模共振滤光片反射光谱特性

将均质多层膜系设计中的缓冲层概念引入到反射导模共振滤光片的设计中,以研究缓冲层的增加对导模共振滤光片反射光谱特性的影响.设计并通过严格的耦合波理论计算了一、二、三、四通道导模共振反射滤光片光谱特性.在膜系设计中增加缓冲层后.随着其厚度的逐渐增加.反射光谱中依次出现二、三、四个窄带反射峰;缓冲层厚度为796.35 nm时.当滤光片光栅层占空比在0.2～O.9范围内、光栅深度在100～200 nm变化时,共振峰的位置、反射率峰值高度几乎不变,保持了很好的多通道滤光片特性.     

556 nm黄光激光器激光反射镜的研制

从激光晶体低增益谱线的运转机理出发,对LD泵浦NdYAG,LBO腔内倍频556 nm激光器所使用的光学薄膜进行了研制.在激光反射镜的设计上,为保证基频光1 112 nm的高效振荡,并获得高的倍频556 nm激光输出,对膜系要求进行了深入分析.采用离子束反应溅射和离子辅助沉积的方法,运用时间监控膜厚法成功置备出556 nm激光器所使用的特殊的全介质激光反射膜,在国内首次实现了1 112 nm激光高效振荡,通过LBO腔内倍频,在2 W的LD泵浦功率下获得102 mW 556 nm激光输出.     

光度法确定LaF3薄膜光学常数

为了满足设计和生产多层膜系时精确确定薄膜材料光学常数的需要,建立一种基于透射率光谱包络来获取弱吸收光学薄膜光学常数的均匀模型.为消除基底背面反射对光学薄膜光谱性能测量的影响,给出一种非破坏性的薄膜光学特性校正方法,校正实测光谱数据获得光学薄膜的单面光谱,并给出确定基底光学常数的方法.研究钼舟热蒸发工艺制备的沉积在CaF...     

五氧化二钽薄膜的光学特性和应用

研究结果表明,Ta_2O_5薄膜是一种透明性良好、折射率较高、膜层结构致密、化学性稳定、机械性牢固和强激光不易损伤的优质光学薄膜。文中给出了Ta_2O_5膜层的光谱透光率T_(?)反射率R_λ和折射率n_λ的特性曲线。作为应用,列举了Ta_2O_5薄膜在可见光宽带增透和激光高反射中的应用情况。     

石英晶体振荡法监控膜厚研究

给出了石英晶体振荡法监控膜厚的基本原理,在相同的工艺条件下分别用光电极值法和石英晶体振荡法监控膜厚,对制备的增透膜的反射光谱曲线进行了比较,并对石英晶体振荡法的监控结果做了误差分析.结果表明:石英晶体振荡法不仅膜厚监控精度高,而且能监控沉积速率,获得稳定的膜层折射率,从而有效地控制薄膜的光学性能.     

输出镜反射相移对倍频效率的影响

利用Macleod反射相移理论,模拟V-型腔457 nm Nd:YVO4蓝光激光器输出镜多层膜反射相位偏移。结合I类匹配LBO倍频晶体的倍频特性,讨论了输出镜反射膜对腔内基光偏振特性造成的影响,及其对I类相位匹配倍频效率的影响。研究发现,当基频光在输出镜处,入射角不大于15° 的情况下,造成的反射相移小于2° 。在近似相位匹配下,倍频效率相对于理想情况降低幅度不超过6%。     

光学薄膜膜厚自动控制系统的研究

介绍了一种利用光电极值法同时控制规整膜系和非规整膜系的方法,利用VC++编写程序实现对光学监控信号的采集、处理及停镀点的自动判断,实现了规整膜系和非规整膜系膜层厚度的自动控制.并利用该膜厚自动控制系统实验制备了规整膜系和非规整膜系多层膜,实验结果表明：利用该系统镀制的薄膜重复性良好,且光谱曲线和理论光谱曲线吻合较好.该系统解决了非规整膜系的监控问题,由计算机控制膜层的停镀点,排除了人的主观因素对薄膜的性能及其制备的重复性产生的影响,提高了薄膜镀制的重复性和成品率.