弱吸收多层薄膜消光系数的反演

从窄带干涉滤光片的峰值透射率测量可以直接反演出弱吸收薄膜的消光系数，从而得到一种能简易而又精确地评价多层薄膜微弱吸收的新方法. 推导了弱吸收窄带干涉滤光片的吸收表达式， 阐述了确定弱吸收薄膜消光系数的基本原理.以离子束溅射的Ta₂O5/SiO₂波分复用滤光片为例，分析了这种评价方法的基本精度. 关键词： 光学测试 离子束溅射 光学薄膜干涉滤光片 消光系数     

密集波分复用薄膜滤光片的群延迟补偿设计

设计了一种基于薄膜干涉理论的反射式相位补偿器件，用以补偿密集型波分复用窄带滤光片所产生的群延迟，使50GHz薄膜滤光片的群延迟特性适应于40Gb／s系统的要求，在0．2nm带宽下群延迟波动从10ps左右下降到0．76ps以下。     

聚合物薄膜电光效应研究

介绍聚合物DR/PMMA薄膜材料做成光学法布里-珀罗腔结构,通过观察透射率随外加电场变化,以确定其非线性光学特性参量,在室温和575.0nm时的三阶极化率x~⑶(-ω;ω,0,0)=(5.3-i6.0)×10~((-11)_(θs.u))和二次电光系数R=-(8.5-i9.7)×10~(-19)m~2/V~2.     

波分复用薄膜带通滤光片的中心波长温度稳定性

讨论了影响波分复用薄膜滤光片中心波长漂移的因素 ,着重分析了滤光片的温度稳定性。根据实验结果 ,借助于高桥模型 ,分析计算了滤光片的折射率温度系数、线膨胀系数和泊松比以及它们对温度漂移的影响。得到了Ta2 O5/SiO2 滤光片薄膜的折射率温度系数、线膨胀系数、泊松比分别为 1× 10 -5℃-1,5× 10 -7℃-1和 0 12 ,指出了这三个参量是影响温度稳定性最重要的因素 ,特别是薄膜的折射率温度系数。对特定的基板热膨胀系数 ,通过调节滤光片的干涉级次和间隔层材料 ,可望得到零温度漂移的稳定滤光片。     

中心波长121.6nm的真空紫外窄带滤光片设计和制备

采用双半波法布里-珀罗(F-P)干涉滤光片结构设计了中心波长在121.6 am的窄带滤光片,其峰值透射率为6.78%,通带半宽度为10.7 nm.通过设计、制备和测量峰值波长在217 nm的滤光片验证了设计用到的光学常数和膜厚定标都比较精确.在此基础上制备了121.6 nm的窄带滤光片,到合肥同步辐射实验室测量的结果是中心波长在120.74 nm,峰值透射率为5.94%,通带半宽度为12 nm.可以看出实际制备的滤光片和预先设计的基本吻合但还是有一定的偏差,最后对实际测量的和理论设计的偏差进行了分析.     

反应磁控溅射制备TiO2和Nb2O5混合光学薄膜

利用反应磁控溅射技术在BK-7基片上制备了二氧化钛和五氧化二铌均匀混合的光学薄膜.薄膜的内部微结构、表面形貌、化学成分比例以及光学性质等用X射线衍射、高分辨扫描电子显微镜、原子力显微镜、X射线光电子能谱和紫外可见近红外分光光度计进行研究；发现制备的薄膜为非晶结构，薄膜的表面平整、内部结构致密，不存在柱状结构或结晶颗粒的缺陷，TiO2与Nb2O5的成分比例大致是1∶1.54.从光学透射光谱计算的折射率和消光系数显示，在550 nm波长处的折射率为2.34，消光系数为2.0×10－4.结果表明制备的薄膜是TiO2和Nb2O5均匀混合的高质量光学薄膜.     

离子束反应溅射沉积SiO2薄膜的光学特性

 主要研究采用离子束反应溅射（RIBS）制备SiO2薄膜的折射率、消光系数、化学计量比与氧气在氩氧混合工作气体中含量及其沉积速率的关系。研究结果表明：RIBS制备的SiO2薄膜在0.63 μm处折射率n= 1.48,消光系数小于10-5;随着沉积速率的增加,薄膜的折射率和消光系数随之变大,当沉积速率超过0.3 nm/s,即使是在纯氧环境溅射,折射率值也不低于1.5;通过对红外透射光谱的主吸收峰位置研究得到沉积的SiO2薄膜为缺氧型,化学计量比不超过1.8,且红外吸收峰位置和SiO2折射率存在对应关系,因此在不加热衬底情况下使用RIBS制备SiO2薄膜时,会限制沉积速率的提高。     

角度调谐滤光片特性分析及膜系设计

对窄带滤光片的倾斜入射特性作了分析.斜入射时其透射通带和峰值会向短波方向移动,透射曲线的稳定性跟滤光片的间隔层结构相关,多腔间使用相同的间隔层可以保证斜入射时有稳定的峰值透射率和带宽,利用该特点可以制备角度调谐窄带滤光片.透射光S和P偏振分量的中心波长随入射角度的增大出现分离现象,产生较大的偏振相关损耗.通过搭配不同厚度的高低折射率材料作为间隔层,改变其有效折射率,使其两个偏振分量的中心波长实现重合.设计了符合密集波分复用(Dense Wavelength Division Multiplexing,DWDM)系统要求的低偏振相关损耗四腔窄带角度调谐滤光片膜系,其可调谐范围达20 nm以上,并评估了所设计角度调谐滤光片的调谐性能.     

热蒸发与离子束溅射制备LaF3薄膜的光学特性

研究了钼舟热蒸发工艺和离子束溅射方法制备的单层LaF₃薄膜的特性。首先,采用分光光度计测量了LaF₃薄膜的透射率和反射率光谱,使用不同模型拟合得出薄膜的折射率和消光系数。然后,采用应力仪测量了加热和降温过程中LaF₃薄膜的应力-温度曲线。最后,采用X射线衍射仪测试了薄膜的晶体结构。实验结果表明,热蒸发制备的LaF₃（RH LaF₃）存在折射率的不均匀性,在193 nm,其折射率和消光系数分别为1.687和5×10^-4,而离子束溅射制备的LaF₃（IBS LaF₃）折射率和消光系数分别为1.714和9×10^-4。两种薄膜表现出相反的应力状态,RH LaF₃薄膜具有张应力,而IBS LaF₃具有压应力,退火之后其压应力减小。热蒸发制备的MgF₂/LaF₃减反膜在193 nm透过率为99.4%,反射率为0.04%,离子束溅射制备的AlF₃/LaF₃减反膜透过率为99.2%,反射率为0.1%。     

532 nm激光辐照下ZnSe薄膜光学特性研究

采用电子束热蒸发技术制备了ZnSe薄膜，研究了532 nm波长的不同能量(2.0 mJ、2.5 mJ、3.0 mJ)、不同脉冲数(3、10、15)激光诱导前后，ZnSe薄膜的透射率、折射率、消光系数、损伤阈值(LIDT)的变迁。研究结果显示，在能量为2.0 mJ激光辐照后，ZnSe薄膜折射率提高，透射率下降。相比较能量为2.5 mJ、3.0 mJ激光辐照，在能量为2.0 mJ激光辐照后折射率提高最明显，由2.489 4提高到2.501 6。薄膜损伤阈值从0.99 J/cm2提高到1.39 J/cm2(10脉冲辐照)；薄膜的损伤经过了无损伤到严重损伤突变的损伤演变过程。采用原子力显微镜对预处理后薄膜表面粗糙度进行检测，发现激光预处理后的薄膜表面粗糙度Ra有所下降，从0.563 nm降低到0.490 nm(15脉冲激光辐照)。     

电子束蒸发和离子束溅射HfO_2紫外光学薄膜

HfO2薄膜在紫外光学中具有十分重要的地位,不同方法制备的HfO2薄膜特性不同,可以满足不同的实际应用需求。本文分别利用电子束蒸发和离子束溅射方法制备了用于紫外光区域的HfO2薄膜,并对薄膜的材料和光学特性进行了表征与比较。通过对单层HfO2薄膜的实测透射和反射光谱进行数值反演,得到了HfO2薄膜在230～800 nm波段的折射率和消光系数色散曲线,结果表明两种方法制备的HfO2薄膜在250nm的消光系数均小于2×10-3。在此基础上,制备了两种典型的紫外光学薄膜元件(紫外低通滤波器和240nm高反射镜),其光谱性能测试结果表明,两种不同方法制备的器件均具有较好的光学特性。     

磁控溅射制备铬薄膜的结构和光电学性质(英文)

用直流磁控溅射技术在石英基片上制备不同厚度(5nm～114nm之间)的铬膜.使用X射线衍射仪和分光光度计分别检测薄膜的结构和光学性质,利用德鲁特模型和薄膜的透射、反射光谱计算铬膜的厚度和光学常量,并采用Van der Pauw方法测量薄膜电学性质.结果表明:制备的铬薄膜为体心立方的多晶态,随着膜厚的增加,薄膜的结晶性能提高,晶粒尺寸增大;在可见光区域,当膜厚小于32nm时,随着膜厚的增加,折射率快速减小,消光系数快速增大,当膜厚大于32nm时,折射率和消光系数均缓慢减小并逐渐趋于稳定;薄膜电阻率随膜厚的增加为一次指数衰减.     

磁控溅射制备铬薄膜的结构和光电学性质

用直流磁控溅射技术在石英基片上制备不同厚度(5 nm~114 nm之间)的铬膜.使用X射线衍射仪和分光光度计分别检测薄膜的结构和光学性质,利用德鲁特模型和薄膜的透射、反射光谱计算铬膜的厚度和光学常量,并采用Van der Pauw方法测量薄膜电学性质.结果表明:制备的铬薄膜为体心立方的多晶态,随着膜厚的增加,薄膜的结晶性能提高,晶粒尺寸增大;在可见光区域,当膜厚小于32 nm时,随着膜厚的增加,折射率快速减小,消光系数快速增大,当膜厚大于32 nm时,折射率和消光系数均缓慢减小并逐渐趋于稳定;薄膜电阻率随膜厚的增加为一次指数衰减.     

矩形波宽带通滤光膜研究

对矩形波宽带通滤光片进行了深入研究,提出了一种设计、制备矩形波宽带通滤光片的方法。使用该方法设计并制备了400 nm～1 100 nm波段,中心波长λ₀=515 nm,透射带λ=λ₀±25 nm,透射带平均透射率■≥92%,截止带λ=400 nm～475 nm、λ=555 nm～1 100 nm,截止带透射率小于0.1%的矩形波宽带通OD3-A滤光片。对样片光谱进行了测试,结果满足需求。该方法设计、制备矩形波宽带通滤光片克服了F-P型窄带滤光膜监控精度要求高、通带宽带窄、成本高以及传统长、短波截止膜组合方式膜层总厚度过大、通带透过率低、波形矩形度差的缺点。     

Gradient-index narrow-bandpass filter fabricated with glancing-angle deposition

Glancing-angle deposition (GLAD) is a fabrication method capable of producing thin films with engineered nanoscale porosity variations. GLAD can be used to create optical thin-film interference filters from a single source material by modification of the film refractive index through control of film porosity. We present the effects of introducing a layer of constant low density into the center of a rugate thin-film filter fabricated with the GLAD technique. A rugate filter is characterized by a sinusoidal refractive-index profile. Embedding a layer of constant refractive index, with a thickness equal to one period of the rugate index variation, causes a narrow bandpass to appear within the filter's larger stop band. Transmittance measurements of such a gradient-index narrow-bandpass filter, formed with titanium dioxide, revealed an 83% transmittance peak at a vacuum wavelength of 522 nm, near the center of the stop band, with a FWHM bandwidth of 15 nm.     

两种方法制备ITO薄膜的红外特性分析

比较了用电束加热蒸发法和直流磁控溅射法制备的氧化锡铟(ITO)薄膜在红外波段的光学特性实验发现,通过直流磁控溅射在常温下制备的ITO薄膜在红外波段折射率稳定、消光系数小,比电子束加热蒸发制备的膜有较高的透过率在波长1550nm附近的透过率可达86%以上,消光系数约为004,方电阻最低为100Ω/□.     

薄膜截止滤光片的消偏振设计

薄膜截止滤光片在倾斜入射时不可避免地会产生s和p二个偏振分量的分离,因而在许多应用,特别是光通讯的应用中成为一个棘手的难题。提出了一种新的设计方法,对最常用的45°入射角,实现了长波通和短波通两种截止滤光片的完全消偏振, 在透射率为50%处,其偏振分离分别为0.3 nm和0.1 nm。基本的设计方法是采用宽带法布里珀罗薄膜干涉滤光片中心波长两侧的干涉带作为长波通或短波通截止滤光片的初始膜系,然后经过适当的优化以提高透射带的透射率。宽带干涉滤光片的间隔层常由半波长厚度的高、低折射率混合膜层组成,如2H2L2H或2L2H2L。由于这种设计的截止区和透射带带宽常嫌不足,故提出了展宽截止区和透射带的方法。对一个典型的短波通截止滤光片,在波长1550 nm,截止区和透射带宽均达到了200 nm。这种设计方法不仅简单、性能优良,而且膜厚控制容差较大,故易于制造。     

二氧化钛多孔膜的UV-Vis光谱与光催化性能研究

以钛酸四丁酯(Ti(OBu)4)、乙醇胺(MEA)、聚乙二醇(PEG)和无水乙醇为反应体系,采用溶胶-凝胶法制备了TiO2溶胶并通过浸渍提拉法制得了TiO2多孔膜,用UV-Vis,XRD和AFM对制得的多孔膜进行了表征,讨论了薄膜的紫外-可见透过光谱随着薄膜层数的变化规律以及其与膜厚的关系,结果表明在本实验条件下薄膜转移得很均匀,每层膜厚度约为60nm。多孔膜的光催化测试结果表明,随着薄膜层数的增加,光催化活性也逐渐增强,10层多孔膜的光催化活性最高。