Design of dispersive multilayer with particle swarm optimization method

<正>We present a new and efficient method for the design of dispersive multilayer by employing a particle swarm optimization(PSO) technique.Its mathematical background is given and an adaptive PSO is realized with computer code.Two practical designing tasks are solved with this method,and the obtained results are competitive compared with other published structures.The adaptive PSO method demonstrates its merits of fast convergence and powerful global search ability,and could be used as a valuable tool for the optical thin film design.     

铁电SBN薄膜电光系数的测量及其在波导中的应用

利用溶胶-凝胶法在MgO(001)衬底上获得C轴择优取向的铁电铌酸锶钡(SBN)薄膜,主要介绍MgO(001)衬底上SBN60薄膜及掺入的K离子与Nb离子摩尔比例为1：3的SBN60薄膜横向电光系数r51的测量,实验测得不掺K的SBN60薄膜r51值为37．6pm／V,掺K的r51值为58．5pm／V。并由此设计一种基于MgO(001)衬底上的马赫一曾德尔型SBN60薄膜波导调制器,计算出在633nm时,掺K比例为1：3的此种波导调制器半波调制电压值为10V,不掺K的半波电压值为16V,结果说明掺入K离子能增加薄膜的横向电光系数并有效的减少波导的半波调制电压。     

Measurement of absolute phase Shift on reflection of thin films using white-light spectral interferometry

A novel method to measure the absolute phase shift on reflection of thin film is presented utilizing a white-light interferometer in spectral domain. By applying Fourier transformation to the recorded spectral interference signal, we retrieve the spectral phase function Ф, which is induced by three parts： the path length difference in air L, the effective thickness of slightly dispersive cube beam splitter Teff and the nonlinear phase function due to multi-reflection of the thin film structure. We utilize the fact that the overall optical path difference （OPD） is linearly dependent on the refractive index of the beam splitter to determine both L and Teff. The spectral phase shift on reflection of thin film structure can be obtained by subtracting these two parts from Ф. We show theoretically and experimentally that our new method can provide a simple and fast solution in calculating the absolute spectral phase function of optical thin films, while still maintaining high accuracy.     

基于亚波长二维光栅的入射角不敏感颜色滤光片研究

提出了一种基于二维亚波长光栅的具有非偏振光入射下入射角不敏感特性的反射式颜色滤光片. 采用严格耦合波分析方法详细分析了光栅周期、光栅层厚度以及固定光栅占空比下光栅的结构尺寸对反射率峰值、反射带位置及带宽的影响. 结合入射角不敏感特性, 经过优化设计得到了光栅的最终结构参数, 获得了中心波长424 nm, 峰值反射率56%, 带宽45 nm的反射滤光片.模拟结果表明, 在非偏振光入射下, 此滤光片的反射光谱表现出显著的入射角不敏感特性. 当入射角高达60°时反射带的中心波长偏移6 nm 反射率下降6%带宽增加8 nm 其参数没有较大变化通过调整光栅的结构参数可在400–520 nm范围内调节滤光片的中心波长以获得不同颜色的入射角不敏感滤光片. 关键词： 反射式滤光片 二维亚波长光栅 入射角不敏感 严格耦合波分析     

磁控反应溅射SiNx薄膜的研究

用磁控反应溅射(RF)的方法制备了SiN_x薄膜. 分析了以硅为靶材, 用N₂/Ar做溅射气体条件下不同的气流比率、总气压以及沉积速率对薄膜光学常数和表面结构形态的影响, 得出较低总气压下气流比率对薄膜光学常数的影响是最关键的, 而总气压较大的时候, 水汽影响增大, 气流比率的影响反而不明显. 最后提出了合适的工艺条件来制备符合要求的SiN_x薄膜.     

基于原子层沉积技术的石英管表面减反射膜的制备

采用原子层沉积(ALD)技术在石英管表面制备了薄膜,研究了该薄膜的均匀性,以及石英管的内径、外径、长度对沉积薄膜均匀性的影响。以单波长减反射膜为研究对象,实验测试的反射光谱与仿真结果一致,石英管表面最低反射率可降至0.17%。忽略夹具影响,石英管外壁与内壁的减反射薄膜的非均匀性基本一致,在±1.69%范围内,内外壁表面减反射薄膜的厚度和中心波长相同,且石英管尺寸对内外壁薄膜均匀性无明显影响。利用ALD技术可在大曲率元件的内外表面沉积厚度偏差小且均匀性分布相似的减反射薄膜。     

薄膜多腔滤光片型梳状滤波器的设计

介绍了一种通过使用多个薄膜法布里—珀罗滤光片的叠加来实现密集波分复用中使用的梳状滤波器的设计的新方法。采用间隔层为熔融石英的薄膜法布里—珀罗滤光片作为基本结构的光学梳状滤波器可以比较容易地控制各腔的厚度,因而能精确地达到波分复用系统中波长间隔非常窄的要求。分析了如何确定间隔层厚度和各法布里—珀罗腔的反射镜的反射率以及它们之间的匹配问题,最后给出了与设计吻合较好的实验结果,制作的梳状滤波器在C波段的信道间隔为100GHz,相邻通道窜音小于-24dB,最小插入损耗约-0．4dB。     

微光机电系统滤波器可调谐特性分析

分析了基于法布里-珀罗腔的微光机电系统可调谐滤波器中,空气腔厚度与峰值波长间的关系。微光机电系统中,空气腔的厚度一般在一个波长附近,因此腔的干涉级数较小,两边反射镜的反射相位对峰值波长的影响比较大。从反射相位出发,推导出了基于这种结构的可调谐滤波器中空气腔厚度和谐振波长之间的线性关系,并通过数值计算进行了验证。分析了影响滤波器调谐灵敏度的因素,构成介质反射镜的薄膜材料的高低折射值以及薄膜堆的层数都能改变线性系数的值。最后估算了一定波长范围内这种线性关系的误差。     

一种新型的低角度效应的滤波器

低角度效应的滤波器由高折射率的介质膜和金属膜交替的奇数层膜组成.这种滤波器使用于斜入射光和大光锥角照明时,不仅中心波长移动显著减少,而且特性仍能保持良好.理论和实验表明, 这种新型滤波器能突破现用滤波器对入射角和光锥角的限制.实现低角度效应的主要原理是高折射率材料的使用及其诱导透射的实现. 关键词： 光学薄膜 新型滤波器 低角度效应