倾斜入射楔形薄膜滤光片的透射光谱研究

角度调谐薄膜滤光片因较大的波长调谐特性和良好的矩形度在密集波分复用系统中得到了广泛的应用。在倾斜入射时薄膜滤光片透射光谱的透射率和半宽不仅受到入射角度的影响,还跟滤光片两端面间的非平行度即楔角的大小有关。详细分析了楔角对对滤光片透射率以及半宽的影响,发现适当的楔角和角度取向能够改善倾斜入射状态下滤光片的透射光谱特性。设计制备了楔角为0.8°的楔形薄膜角度调谐滤光片,实验结果证明保持该楔角的方向与倾斜入射角度相同时会严重的劣化透射光谱的透射率和矩形度,方向相反时则可以提高光谱的透射率以及矩形度,并使器件的波长调谐范围增大约10 nm。     

楔角参量对角度调谐滤光片反射特性影响的光谱学研究

三端口可调谐滤波器是全光智能交换网络和密集波分复用系统中的核心器件。其反射端口的光谱特性,尤其是反射率和信道隔离度对于滤波器的性能至关重要。角度调谐滤光片因其良好的矩形度和温度稳定性被广泛应用于三端口可调谐滤波器的制备,其反射端口的光谱特性不仅与倾斜入射角度的大小有关,而且与其非平行端面间的楔角参量有关。文章详细分析了楔角参量对非平行角度调谐滤光片的反射率及半宽的影响,仿真计算了楔角参量在不同极性和大小条件下角度调谐滤光片的反射光谱特性,揭示了保持适当的楔角参量和方向性可以改善倾斜入射状态下滤光片的反射光谱特性。设计并制备了楔角为0.8°的楔形角度调谐滤光片,实验证明了当保持楔角方向与倾斜入射方向相同时会严重的劣化透反射光谱的半宽和隔离度,方向相反时则可以改善反射光谱的反射率和半宽指标。通过负楔角参量的引入使得角度调谐滤光片较之高平行度的同类器件具有更高的反射率和信道隔离度。     

空间调制傅里叶变换红外光谱仪分束器楔形误差分析

由于空间调制傅里叶变换红外光谱仪中分束器加工精度的限制,分束器基片会存在一定的楔形误差。通过对光束在分束器中传播特性的分析,计算得到楔形误差的楔角引入的光程差改变,进而获得干涉光强和复原光谱与楔角之间的函数关系;通过数值仿真发现,楔形误差会导致复原光谱中谱线向低频方向发生频移,并且会降低光谱的分辨率。通过理论分析,得到波数精度与光谱分辨率所对应的楔角误差容限。针对于楔形误差导致的干涉图像光强分布变化,提出了利用离散光谱序列解线性方程组的光谱校正方法,取得了满意的光谱校正效果。     

连续钛宝石激光器最佳输出透射率的测量

在连续钛宝石激光器中，在一定泵浦功率下通过直接测量腔内熔融石英片在不同入射角时的反射耦合输出，得到了激光器的最佳输出透射率。在两个不同的输出透射率条件下，测量激光器的泵浦阈值，经计算求得了不同泵浦功率下激光器最佳输出透射率的理论值。对浓度不同的钛宝石棒均作了测量和计算，测量值与理论值基本符合。     

含负折射率层的多层体系的反常光子隧穿

研究了多层体系含负折射率层的光学传输特性,通过传输矩阵方法,给出了体系透射率的一般表达式,并讨论了含负折射率层的四层结构在入射角大于临界角时的反常光子隧穿现象。当体系参量完全匹配时,对于任意入射光波长及大于临界角的入射,透射率均为1;仅衬底层不匹配时,对于给定的衬底参量,透射率和入射波长无关,仅和入射角相关。对于TM波,存在多层体系的布儒斯特角,使得透射率等于1。对于TE波则没有类似现象;在衬底不匹配的情况下,提高出射端的折射率将增加体系的透射率;中间层的厚度或者折射率不匹配时,透射率关于匹配位置对称分布且随着失谐的增加指数衰减,随着入射角的增加,衰减速度加快。     

基于ABCD矩阵的楔形柱面光纤微透镜的耦合技术分析

运用激光模式耦合理论分析了半导体激光器与楔形柱面光纤微透镜的连接损耗,设计并制作了楔形柱面光纤微透镜用来实现两者的模斑匹配。运用ABCD矩阵方法,对该组件的耦合效率进行了仿真计算和分析,得到了高耦合效率下楔形柱面光纤微透镜的结构参数。该方法可有效地用于楔形柱面光纤微透镜的优化设计。     

损耗对串联双微环谐振器滤波特性的影响

对存在光损耗的串联双微环谐振器的滤波特性进行了研究.在理想耦合条件下,当环间耦合系数确定时,分析了光损耗的大小对主谐振峰的透过率、带宽、形状因子,以及伪模峰值透射率的影响,揭示了光损耗对滤波特性影响的规律.分析结果表明:主谐振峰和伪模的透射率随损耗的增大而下降,环与直波导间的耦合系数随损耗的增大而变小,而带宽和形状因子无明显变化|有损耗时环与直波导间的耦合系数不能过大也不能过小.     

带有增益的单微环谐振器的光速控制行为

带有损耗的光波导微环谐振器在实现光速控制时存在输出脉冲能量损耗大、脉冲形状畸变严重等问题。基于带有增益和带有损耗的微环谐振器的传输特性之间的对称性,计算分析了单微环谐振器的透射率、群折射率和群速度色散等特性,分析了增益和损耗对微环谐振器输出特性影响的机制。计算了带有增益的微环谐振器的光速控制行为,并与带有损耗的微环谐振器进行对比。结果显示,带有增益的微环谐振器输出脉冲不分裂且有较大的输出强度。脉冲延迟量和超前量比损耗系统大,可用于光速控制,克服了微环带有损耗时产生的光强损耗和脉冲畸变。     

楔条形阳极探测器位置灵敏的理论计算

通过对楔条形阳极探测器位置灵敏坐标计算公式的推导,证明了楔形和条纹分布面积所对应的级数是等差级数.分析了楔形底宽和条纹宽度等差系数这两个设计参量对探测灵敏度的影响.研究了电极电容的电容性耦合效应对位置灵敏的影响,通过对楔条形阳极探测器坐标计算公式的修正,可在不影响分辨率的前提下有效地消除电容性耦合效应所产生的扭曲变形.     

孔径光阑输出对太赫兹激光器模式特性的影响

孔径光阑耦合技术是大功率光泵气体太赫兹激光器的一种常用谐振腔设计方法。在不考虑波导对腔内模式形成的影响下,采用传输矩阵的特征向量法,针对孔径光阑耦合太赫兹谐振腔的腔内本征模式以及输出光束特性进行了数值模拟,得到了该种谐振腔在不同g参数下损耗最低的几种本征模式及其相应的衍射损耗;采用衍射积分与矩阵光学结合的方法计算了孔径光阑输出太赫兹激光的光束特性,得到不同本征模式的远场衍射光斑及发散角。研究工作为孔径光阑耦合的气体太赫兹激光器设计提供了理论参考。     

提高深紫外光刻照明系统扩束单元光束均匀性的方法

在曝光线宽为90nm节点的投影光刻机照明系统中,针对准分子激光光源扩束后出射光束均匀性较差的问题,用高斯光束边缘叠加能够提高均匀性的原理对反射式扩束单元进行了分析。结果表明,平行反射式扩束单元出射光束之间叠加尺寸与反射板某区域透射率存在矛盾,制约了照明光束均匀性的提高。为此,提出了非平行反射扩束镜组,推导了出射光束尺寸、叠加子光束个数与两反射镜楔角之间的关系式,确定了楔角的取值范围和扩束单元的结构形式。通过建模分析,验证了设计的扩束单元在实现光束一维扩束的同时,不仅减小了叠加光束的干涉散斑效应,还提高了光束均匀性。     

Walk-off ring-down spectroscopy: attaining ultrafast resolution by converting time into space

A new technique for monitoring time-resolved phenomena is demonstrated by which a probe beam is directed into an optical cavity. Spatially separated output pulses are produced by directing the incident beam into the cavity in such a way that it walks in a direction transverse to the optical axis as it propagates between the two mirrors. This effect may be achieved either by a plane-parallel resonator oriented at a nonzero angle of incidence or by a wedge cavity, for which one of the mirrors is set at an angular offset. The spatially resolved output train may then be related to the time-dependent attributes of the resonator and the molecules it encloses. Time resolution is controlled by the separation of the mirrors, wedge geometry, and the angle of incidence. A time resolution of better than 4 ps is achieved using a 500 µm mirror separation and a 20° angle of incidence.     

基于波导间能量耦合效应的光子晶体频段选择与能量分束器

基于波导间能量耦合效应的光子晶体功率分束器具有结构紧凑、带宽较宽、弯曲损耗低、分光角度大和不受外界电磁场干扰等优点.本文利用时域有限差分方法,理论研究了二维三角晶格光子晶体耦合波导的功率分束特性,设计得出了一种能够在宽频谱范围内针对不同频率区间实现不同分光比的功能器件.在此基础上通过改变耦合区介质柱形状以及输出分支波导与能量耦合波导的连接位置,最终针对三个相邻频率范围内的入射光信号,较好地实现了三均分、二均分、单一输出通道这3种能量分配输出模式.该功能器件具有透过率对比度高、结构紧凑等特性,对于发展全光功能器件在大规模全光复杂集成领域内的实际应用具有一定的促进作用.     

马普-赫斯棱镜透射比随入射角变化的波动研究

为了研究马普-赫斯棱镜透射比的入射角效应,从实验上测出了其透射比随光的入射角波动的现象。将与棱镜有关的各个参量转化到三点共轴系统的数学模型中,采用了多光束干涉理论以及菲涅耳公式详细推导了由于空气隙的反射而产生的一级光束和其它级次光束的干涉作用对透射比的影响,得到了较为精确的光强透射比公式;对实验中光强透射比随平面入射角的连续变化而呈现出的一定的波动现象做了很好的理论解释;同时从理论上给出当平面入射角为定值时透射比随方位角变化的波动曲线,说明了光强透射比随方位角变化也是波动的,且波动频率和波动幅度均随平面入射角绝对值的增大而增大。     

Silicon nitride transmission X‐ray mirrors

Transmission X‐ray mirrors have been fabricated from 300–400 nm‐thick low‐stress silicon nitride windows of size 0.6 mm × 85 mm. The windows act as a high‐pass energy filter at grazing incidence in an X‐ray beam for the beam transmitted through the window. The energy cut‐off can be selected by adjusting the incidence angle of the transmission mirror, because the energy cut‐off is a function of the angle of the window with respect to the beam. With the transmission mirror at the target angle of 0.22°, a 0.3 mm × 0.3 mm X‐ray beam was allowed to pass through the mirror with a cut‐off energy of 10 keV at the Cornell High Energy Synchrotron Source. The energy cut‐off can be adjusted from 8 to 12 keV at an angle of 0.26° to 0.18°, respectively. The observed mirror transmittance was above 80% for a 300 nm‐thick film.     

Imprint lithography of pyramidal photonic pillars using hydrazine etching

An inexpensive method to produce a pyramidal-type 2D photonic structures in the silicon substrate was proposed. The method is based on the combination of imprint lithography and wet Si1 0 0 etching in water solution of hydrazine, which etches 1 1 1 faces much more slowly than others. Thermally grown SiO₂ mask for the hydrazine etching was used, because single Al mask cannot be well bonded to the substrate and tends to peel during the etching. It was revealed that transmittance in the infrared spectrum region of the patterned silicon decreases by about five times compared with that of flat silicon substrate and this decrease is almost independent of the angle of the incident beam. In the infrared region, decrease of transmittance of the patterned samples is directly proportional to the wave number. The shape of formed pyramids has strong influence on the transmittance. Decrease of the transmittance is much more rapid and larger in the case of sharpless pillars.     

The Effect of Pretilt and Twisted Angle on Twisted Nematic Liquid Crystal Filter

The effect of pretilt and twisted angle on twisted nematic liquid crystal filter (TNLCF) is studied theoretically and experimentally in this paper, based on the birefringence and distortion characteristic of twisted nematic liquid crystal, the output performance of TNLCF has been analyzed through numerical simulation firstly, then the corresponding experiment results verify the correctness of the simulation results, which show that the output performance of TNLCF is indeed related to pretilt angle and twisted angle of liquid crystal–with the increasing of the twisted angle the central wavelength of TNLCF will shift to the long wavelength, with the increasing of pretilt angle for the top glass substrate and the decreasing of pretilt angle for the bottom glass substrate the central wavelength of TNLCF will shift to the short wavelength, and if the pretilt angle of the bottom glass substrate is increased and the pretilt angle of the top glass substrate is reduced at the same time in some certain value or otherwise the shift trend of the central wavelength will be not evident. These results will offer an important reference value for the design and application of TNLCF as we believe.     

带楔块二维面阵列超声相控阵声场特性分析

开展了带楔块二维面阵脉冲超声相控阵辐射声场特性的研究。将安装在一定角度斜楔块上二维面阵相控阵换能器声场问题简化为液固界面情况进行讨论。以单阵元在液固平界面条件下的辐射声场为基础,推导了聚焦偏转法则,给出了带楔块二维面阵超声相控阵声场计算方法。以检测材料为钢板,安装在倾斜角为36°有机玻璃楔块上的频率为5 MHz、8×8二维面阵相控阵的辐射声场计算为例,分析了在不同偏转角和不同聚焦深度下检测材料中的辐射声场特性。计算结果表明该方法可有效的分析带楔块二维面阵超声相控阵声场特性并用于指导二维超声面阵角束探头的设计。      

聚乙烯醇/二氧化硅复合增透膜的制备和可清除性

 用溶胶-凝胶法制备了易清洗的聚乙烯醇/二氧化硅(PVA/SiO₂)复合增透膜。先在K9玻璃基片上镀制PVA薄膜,然后在PVA薄膜上镀上二氧化硅增透膜。用紫外可见光分光光度计、椭偏仪、光学显微镜、扫描探针显微镜和静滴接触角测量仪分别分析了膜层和基片的透射率、膜层厚度和折射率、表面形貌、水接触角等性质,用去离子水作溶剂对复合膜层进行清洗。结果表明：聚乙烯醇/二氧化硅复合增透膜峰值透射率达到99.8％,峰值透射率位置可以随SiO₂厚度而调节。复合膜层能够被热水清除,清除后基片完好,其透射率、表面形貌和水接触角与镀膜前一致。