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。     

含氟红敏光致聚合物全息材料的组成优化

用低折射率的含氟共聚物为光致聚合物全息材料的成膜物,以增加全息记录材料折射率的空间可调制程度。用溶液聚合法合成了低折射率的水溶性甲基丙烯酸2,2,3,3-四氟丙酯-甲基丙烯酸共聚物(折射率为1.441),以该共聚物为成膜物质,丙烯酰胺为单体、亚甲基蓝为光敏染料、三乙醇胺为引发剂配制了光致聚合物薄膜;经过对光致聚合物组成构成的优化,在空间分辨力为1580lp/mm时,光致聚合物薄膜的灵敏度约为19 mJ/cm2,衍射效率可达93%,两者均优于以聚乙烯醇(PVA)为成膜物质的光致聚合物材料。     

一种侧链共轭聚噻吩衍生物薄膜的三阶非线性光学响应

合成了一种侧链共轭的聚噻吩衍生物聚3-（5′辛基-噻吩乙烯基）噻吩（POTVTh）,并通过溶液旋涂制备了聚合物薄膜.吸收光谱显示该聚合物薄膜具有较小的禁带宽度和宽的光谱响应.采用Z扫描技术在800 nm下用飞秒激光器研究了该聚合物薄膜的三阶非线性光学特性,非线性吸收系数为5.63×10^-7cm/W,非线性折射率为-6.38×10^-11 cm²/W,三阶非线性极化率为4.21×10^-9esu,比侧链未共轭的 关键词： 聚噻吩衍生物 侧链共轭 三阶非线性极化率 非线性折射率     

纳米GaSb-SiO2复合薄膜的非线性光学特性

利用射频磁控共溅射的方法制备出纳米GaSbSiO2镶嵌复合薄膜.用Cary5E分光光度计分析研究了复合薄膜的室温透射光吸收特性.用Z扫描方法测量了复合薄膜在6328nm处大的双光子吸收系数β≈0082mW,非线性折射率γ≈376×10-9m2W及非线性系数χ(3)≈784×10-9esu. 关键词： 纳米GaSb 双光子吸收 光学非线性     

非水溶性红敏光致聚合物全息性能的改善及其应用研究

为使非水溶性红敏光致聚合物材料的全息性能得到改善,采用复合光敏增感、复合引发和复合单体的方法反复对比实验,改善后体系的灵敏度为0.02 cm2/mJ,衍射效率高达83%,计算得到材料的最大折射率调制度为4.1×10-3.实验结果和理论分析表明,利用该材料制作的新型全息光栅具有损耗低、通道宽度窄、衍射效率高等优点,适于制作光通信中的波分复用器及各种光学元件.     

硅基光波导芯层材料及波导分束器的制备

本文采用溶胶-凝胶法制备了具有紫外感光性的SiO2/ZrO2/H有机无机复合薄膜,利用分光式椭偏仪测得该薄膜在光纤的常用通信窗口0.85 μm、1.31 μm和1.55 μm波长附近折射率分别为1.556 9、1.548 9和1.547 2,与下包层SiO2的折射率(1.46)相比,其折射率差比δ分别为6.64%,6.09%和5.97%,可作为芯层材料用于光波导的制备.通过控制提拉速率可以制作出厚度分别为1.29,2.20,4.00,5.44和6.82 μm的SiO2/ZrO2/H芯层薄膜,以满足0,1,2,3和4阶导模的传输要求.进而利用该薄膜自身的感光特性结合紫外掩模法,制备出相应厚度的1×8Y分支光功率分配器.通光实验表明,该光功分器能够将1.53～1.56 μm波长的光限制在波导内,实现光的传输和分束功能.     

探测用宽截止红外双通道帯通滤光片的设计及误差分析

为满足探测1,2丙二醇二硝酸脂有毒气体浓度的红外探测元件抑制带截止深度深、通带内平均透射比高、波纹系数小等要求,采用等效折射率理论与局部优化相结合的设计方法,选用PbTe/ZnSe作为高低折射材料,采用长波通膜系、短波通膜系以及双半波膜系设计了截止深度深、双通道、通带宽度合适的红外滤光片,通带分别为5.9～6.2μm及11.9～12.2μm,通带内平均透射比分别在90%及65%以上;对所设计的膜系进行了薄膜物理厚度和膜层折射率的误差分析。分析表明,薄膜制备时沉积速率精度应控制在3.5%以内,材料折射率的变化应控制在3%以内,与膜层折射率相比,薄膜物理厚度对平均透射比的影响小,并且双半波膜系对厚度以及折射率变化更敏感。     

类摩天轮型多孔纤芯超高双折射率太赫兹光子晶体光纤特性

提出一种以新型聚合物Topas作为基底材料的类摩天轮型多孔芯光子晶体光纤。利用时域有限差分法对光纤的双折射率、损耗及色散等特性进行数值模拟。结果表明：该光纤在3～6 THz的工作频段内可提供10^-1数量级的双折射率,在4 THz处达到0.1085的超高双折射率、10^-1 dB/cm的总损耗、10^-16 dB/cm的极低限制损耗和2.4×10^-14 dB/cm的低弯曲损耗;该光纤在3～5.5 THz频率范围内拥有近零色散值,为±0.11 THz^-2·cm^-1。该光纤的良好特性对太赫兹光器件以及偏振传感等领域的发展具有促进作用。     

新型杂萘联苯型聚芳醚砜硐聚合物光子材料成膜和光学特性

对新型聚合物光子材料杂萘联苯型聚芳醚砜硐(PPESK)波导薄膜的成膜工艺进行了系统的研究。分析了溶剂吸水性对成膜质量的影响,并通过氮气保护的方法获得了具有良好均一性的波导薄膜,其厚度一致性可优于1%,折射率一致性优于0.03%。采用棱镜耦合技术测量分析了PPESK波导薄膜的折射率、双折射、热光系数等光学特性,测量得到该材料在1310 nm波长处的损耗小于0.24 dB/cm,在1550 nm波长处的损耗小于0.52 dB/cm,表明该材料是一类性能良好的聚合物光子材料。     

氟化物材料在深紫外波段的光学常数

研究了紫外领域常用的6种大带隙的氟化物薄膜材料,在氟化镁单晶基底上用热舟蒸发镀制了三种高折射率材料薄膜LaF₃,NdF₃,GdF₃和三种低折射率材料薄膜MgF₂,AlF₃,Na₃AlF₆;用商用lambda900光谱仪测量了它们在190—500 nm范围的透射率光谱曲线;用包络法研究了它们的折射率和消光系数,研究了影响透射率和光学常数的主要因素,给出了6 关键词： 光学常数 包络法 氟化物材料 深紫外     

甲基蓝-钛酸盐纳米聚合物薄膜的光谱和光学非线性研究

 为了满足光学非线性器件设备对工作材料的要求,探究具有高阶非线性效应的固态薄膜材料的制备方法,并对其光学特性进行表征,采用化学插入法,将甲基蓝染料分子插入到具有纳米量级的层状钛酸盐片间,制备了甲基蓝-钛酸盐纳米聚合物薄膜,通过吸收光谱和荧光光谱的测定,发现薄膜的吸收峰相对于染料溶液发生了明显的蓝移,表明染料分子在纳米片间是H-聚集排列。进一步应用单光束连续He-Ne激光Z-扫描技术研究了样品的非线性光学特性,结果显示：插入染料分子的钛酸盐纳米MB/HTO聚合物薄膜具有“负”的非线性折射率,在低功率连续激光作用下聚合物薄膜的非线性折射率系数n2的量级为10-10 m2/W。     

一种新型的基于四孔单元光子晶体光纤的设计与分析

设计了一种基于四孔单元的光子晶体光纤,它可以满足光通信系统中高双折射率、负色散和低限制损耗的要求,比起通常的三角结构光纤有着更高的双折射率,并且结构制作也较简单。采用全矢量有限元法和各项异性完美匹配层法对所设计的光纤进行了仿真研究。仿真结果表明:该光纤在1.55μm波长处可获得10~(-2)数量级的双折射率,在较宽广的波段范围具有大的负色散,限制损耗低于10~(-9)dB/m;该光纤在保偏光纤、单极化单模光纤、色散补偿光纤等方面具有重要的应用。     

SrF2-CaF2混合物薄膜的物理及红外光学特性研究

采用热蒸发和电子束蒸发两种沉积方式分别沉积了相同厚度的SrF₂-CaF₂ (比例为1∶1) 的混合物薄膜,对其物理和光学特性进行了研究,并定量地给出了其在红外波段的光学常数,填补了这一数据的空白. 同时提供了一种获得不同低折射率薄膜的方法.文中还以该比例的混合物作为低折射率材料,研制出具有很好的光学性能的长波红外宽光谱增透膜. 关键词： 2-CaF₂混合物薄膜')" href="#">SrF₂-CaF₂混合物薄膜 表面形貌 红外光学特性 宽光谱增透膜     

一种红外双半波滤光片的设计和制造方法

针对唐晋发、郑权老师在《应用薄膜光学》一书中介绍的采用低折射率材料做间隔层，用16个λ/4层完成红外双半波滤光片的设计方法制作的薄膜易发生断裂，该文给出该膜系另一种设计计算方法，即采用高折射率材料做间隔层，用12个λ/4完成膜系设计。与前者相比，该方法节省了材料和时间。同时给出了镀制该膜系的工艺要点，并对镀膜过程中的初始真空度、蒸镀温度和2种材料的蒸发速率做了说明。指出在该工艺实施过程中，首先使用离子源对基底进行活化轰击，然后在蒸镀硫化锌和锗的过程中用离子源进行辅助蒸镀，可得到非常牢固的膜层。     

利用光镊-腔增强拉曼技术探究蔗糖/丙二酸混合体系的挥发性

采用光镊-腔增强拉曼光谱技术研究蔗糖/丙二酸/水三元体系的气溶胶液滴半径和折射率随湿度的变化情况。利用Maxwell气相扩散方程计算不同湿度下混合体系中丙二酸的饱和蒸汽压,发现当湿度由66.2%降到13.8%时,丙二酸的蒸汽压由2.86×10-4 Pa降到7.08×10-6 Pa。与文献中报道的纯丙二酸的饱和蒸汽压(3.2×10-4~3.19×10-3 Pa)相比,在较低湿度下三元体系中丙二酸的饱和蒸汽压下降了两个数量级。实验结果表明蔗糖的加入增加了体系的粘度,抑制了丙二酸的挥发。     

基于自组装膜的光纤错位型氨气传感器

演示了一种基于单壁碳纳米管（SWCNTs）-聚合物自组装复合膜的光纤错位型氨气传感器。通过层层自组装技术在高Q谐振器上涂覆薄膜，薄膜上存在大量的游离羧基以及较大的比表面积，这提供了光与薄膜之间的强相互作用，以及对氨气的高吸附性和选择性。光谱随氨气浓度影响的有效折射率而变化。在(10～37) ×10?6的低浓度范围内，光谱变化与氨气浓度差之比即灵敏度为13.25 pm/10?6，检测极限为3.77 ×10?6并且具有良好的线性。这项工作研制为低浓度和高选择性氨气传感器提供了一种有效的方法。     

脉冲激光沉积法制备钛酸锶钡薄膜及其光电性质

用脉冲激光沉积技术制备了钛酸锶钡(Ba0.5Sr0.6TiO3薄膜.用X射线光电子能谱和原子力显微镜分别分析了薄膜的化学组分和表面形貌.在交流信号为50 mV和100 kHz时测量了薄膜的介电系数和介电损耗随外加电场的变化关系,得出最高的介电可调率达到45%.利用单光束纵向Z扫描的方法研究了薄膜的非线性光学性质,得到非线性折射率为5.04×10-6cm2/kW,非线性吸收系数为3.59×10-6m/W,测量所用光源的波长为532 nm,脉宽为55 ps,表明Ba0.5Sr0.5TiO3薄膜有较快的非线性光学响应.     

基于金属孔阵列的聚酰亚胺薄膜太赫兹探测

优化设计了多种不同孔径和形状的太赫兹波段的亚波长金属孔阵列结构,结合超薄低折射率的聚酰亚胺（PI）薄膜,探索了太赫兹时域光谱技术对超薄低折射率的探测灵敏性。利用飞秒微加工技术制备了一系列亚波长金属孔阵列结构,利用太赫兹时域光谱技术测试了阵列结构的反射波谱,获得了强烈的反射共振现象。然后在亚波长金属孔阵列结构背面叠加PI薄膜,结果表明太赫兹反射峰出现了显著低频移动现象。利用这一现象,实现了低至10 m的PI薄膜的有效探测,说明亚波长金属孔阵列结构在太赫兹传感领域对检测超薄低折射率薄膜材料有极强敏感性。收稿日期:; 修订日期:     

免光学间隔层的高效聚合物太阳能电池

使用相对聚(3乙基噻吩)(P3HT)具有更低能带结构的聚{[9-(1辛基壬基)-9H-咔唑-2,7-2基]-2,5-噻吩二基-2,1,3-苯并噻二唑-4,7-二基-2,5噻吩二基}(PCDTBT)作为电子给体材料和较C60衍生物(PC60BM)具有更广光谱吸收能力的C70衍生物(PC70BM)作为电子受体材料构建共混体系活性层,制备有机聚合物太阳能电池。通过控制活性层薄膜生长速度、环境得出在N2环境中静置10min时聚合物电池达到了5.65%的高光电转换效率(PCE)。然后,通过进一步优化活性层薄膜厚度短路电流密度大幅提升至14.2mA/cm2,PCE达到5.84%。结果表明,在不使用TiOx等光学间隔层的情况下,通过控制活性层薄膜生长过程和优化活性层薄膜厚度也可以大幅增加短路电流密度,获得高的PCE。     

测定双嘧达莫的化学发光新方法

提出了双嘧达莫与高锰酸钾和罗丹明B的化学发光新体系,并发现表面活性剂吐温-80可显著增强该体系的化学发光,据此建立了流动注射化学发光测定双嘧达莫的新方法。该方法选择性好,灵敏度高,线性范围宽,双嘧达莫在5.0×10-8～5.0×10-5g·mL-1范围内与发光信号呈线性关系,检出限1.7×10-8g·mL-1, RSD为1.1%(n=11, c_s=1.0×10-6g·mL-1双嘧达莫浓度)。