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.     

基于等效膜层理论的1/4规整膜系薄膜偏光分束镜

为了设计制作1/4规整膜系的高性能薄膜偏光分束镜,根据三层对称膜系结构的等效膜层理论和截止带理论,设计了两种对称膜系结构的偏光分束镜。利用TFCalc薄膜软件对两种膜系结构偏光分束镜的分光光谱特性进行了模拟。利用电子枪蒸镀法分别制备了两种膜系结构的偏光分束镜(580~780 nm),并利用分光光度计和搭建的消光比测试系统,对两种膜系结构偏光分束镜的透射率和消光比进行了测试。结果表明,两种膜系结构的偏光分束镜在设计分光光谱范围内透射率可以达到90%以上,消光比优于3×10-3,与理论设计吻合得很好。     

膜层渗透产生短波通截止滤光片半波孔现象的分析

半波孔现象的出现会极大地影响短波通截止滤光片的光谱性能,已有文献报道膜料色散、膜层折射率非均匀性以及膜厚控制误差积累等是产生半波孔现象的几个可能因素。本文通过模拟计算发现膜层间的相互渗透也是产生半波孔现象的重要原因之一,分析表明不同的渗透模式对半波孔现象的形成及大小具有不同的影响。     

一种抑制二倍频半波孔现象的短波通设计方法

短波通滤色片是光学系统,尤其是激光系统中普遍使用的一种薄膜,它的基本结构为(0.5LH0.5L)N。但薄膜的非均质性会产生半波孔现象,从而影响滤色片的光学特性。利用导纳技术分析了折射率非均质性产生半波孔现象的原因:非均质性使常规膜系基本周期内导纳轨迹的终点偏离起点;这种偏离越大,半波孔现象就越严重。优化了常规膜系的基本周期结构,通过在高低折射率膜层之间引入导纳匹配层,使得改良后的基本周期导纳轨迹的终点与起点偏差大大减小,提高了半波处的透射率,从而提出了一种可以抑制由非均质性引起的半波孔现象的短波通设计方法,并依据实际制备工艺进行了误差分析。最终成功制备出了具有超宽透射带的短波通滤色片,实验和理论曲线具有很好的一致性。     

软X射线多层膜分束镜的研制

介绍了软件Ｘ射线多层膜分束镜的制备,采用蚀基底法和氯化钠脱膜分离法制备且获得了大面积的Ｍｏ／Ｓｉ多层膜分束镜。     

基于遗传算法的30.4 nm多层膜设计

阐述了用遗传算法设计周期和非周期多层膜的原理和实现过程,完成了30.4 nm Mg/SiC周期和非周期多层膜设计,研究了遗传算法中不同种群数和多层膜膜厚取值范围对优化结果的影响.计算发现,种群数的恰当选取是使算法快速达到或逼近最优解的前提,膜厚取值范围的合理选择是提高算法效率的关键.设计得到入射角10°的周期多层膜和15°~22°范围内的宽角多层膜在波长30.4 nm处的反射率依次为56.57%与39.96±0.29%,5°入射的双功能多层膜在波长30.4 nm和58.4 nm处的反射率分别为54.1%和0.1%.结果表明遗传算法也是一种很好的多层膜设计方法.     

热防护层覆盖弹体目标雷达散射截面的修正的等效电流近似法和图形计算电磁学法分析

将修正的等效电流近似法与图形计算电磁学法相结合引入到热防护层覆盖弹体目标的电磁散射问题的研究中.应用修正的等效电流近似法对介质和有耗表面进行散射计算,结合图形计算电磁学法,借助于计算机显示技术,将三维目标图形在计算机屏幕上投影,由图形加速卡完成遮挡和消隐工作,利用图形计算电磁学的积分公式,把三维空间的计算转化为二维空间的计算,大大降低了计算时间和复杂度.计算结果表明:当入射波频率较低时,热防护层的厚度不会影响弹体雷达截面值的大小,当频率升高,随着热防护层厚度的增加,弹体雷达截面值不断减小,说明热防护涂层为有耗介质,介电常数的虚部越大其消耗能量的能力越强,弹体雷达截面变化越明显;当热防护层中存在孔隙,热防护层厚度一定,孔隙率越大,雷达截面值越大,孔隙率为零时,雷达截面值最小.当孔隙率相同,热防护层越薄,其雷达截面值越大;当弹体在高空中出现脱粘现象,对弹体的雷达截面值影响不大.     

利用等效层的消偏振宽带减反膜设计

分析了倾斜入射条件下导致光学薄膜产生偏振的原因,针对不同偏振态的等效导纳与等效相位进行了分析,并计算了对称膜层在45°入射条件下不同偏振态的等效折射率与等效相位厚度,采用等效层方法设计了光学性能良好的600～900 nm波段消偏振宽带减反膜。最后利用电子束蒸发技术制备了薄膜样品,样品的光谱性能完全能够满足使用要求。其中在600～900 nm波段范围内,平均反射率均小于1．38%,反射率的偏振度均低于0．89%。另外,通过对其理论及实验光学性能、角度敏感性、膜层厚度误差敏感性等方面的分析结果可知,对称膜层组合法是设计消除倾斜入射下宽带减反膜偏振效应的一种行之有效的方法。     

缓冲层对LiB3O5晶体上1064 nm,532 nm倍频增透膜性能的影响

采用电子束蒸发方法在LiB3O5(LBO)晶体上制备了无缓冲层和具有不同缓冲层的1064nm,532nm倍频增透膜。利用Lambda900分光光度计、MTS Nano Indenter纳米力学综合测试系统以及调Q脉冲激光装置对样品的光学性能、附着力和激光损伤阈值进行了测试分析。结果表明,所有样品在1064nm和532nm波长的剩余反射率都分别小于0.1%和0.2%。与无缓冲层样品相比,预镀Al2O3缓冲层的样品的附着力提高了43%,具有Si O2缓冲层的样品的附着力显著提高。激光损伤阈值分析表明,采用Si O2缓冲层改进了薄膜的抗激光损伤性能,但是Al2O3缓冲层的插入却导致薄膜的激光损伤阈值降低。     

基于等效模型的多层蜂窝堆栈ULE反射镜优化设计研究

针对现有Φ1m ULE○R空间反射镜减重需求,采用多层蜂窝堆栈构型进行轻量化设计。为提高这类新构型的设计效率,推导了多层蜂窝堆栈反射镜的等效建模方法,分析了结构参数变化对等效模型计算精度的影响以及对蜂窝堆栈反射镜面型、基频的影响。结合等效模型与响应面法提出了多层蜂窝堆栈反射镜的高效设计方法,规避了详细模型建模复杂、计算耗时长的缺陷。基于所提方法设计的Φ1m主镜质量为56kg,面形RMS值为1.84nm。设计结果表明方法能有效提高多层蜂窝堆栈反射镜的设计效率。     

膜厚度测量的椭偏仪法原理分析

薄膜厚度的测量通常有多种方法,但对超薄的膜厚,要达到较高精确度,且测量手段又较为简洁的,则椭偏仪法是理想的选择。本文对这种测量材料膜厚的光学方法从基本原理、仪器特点、测量过程、样品状态等方面,均作了全面的分析。     

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。     

确定薄膜厚度和光学常数的一种新方法

借助于不同的色散公式,运用改进的单纯形法拟合分光光度计测得的透过率光谱曲线,来获得薄膜的光学常数和厚度。用科契公式分别对电子束蒸发的TiO2和反应磁控溅射的Si3N4,以及用德鲁特公式对电子束蒸发制备的ITO薄膜进行了测试,结果表明测得的光学常数和厚度,与已知的光学常数以及台阶仪测得的结果具有很好的一致性。这种方法不仅简便,而且不需要输入任何初始值,具有全局优化的能力,对厚度较薄的薄膜也可行。采用不同的色散公式可以获得各种不同薄膜的光学常数和厚度,这在光学薄膜、微电子和微光机电系统中具有实际的应用价值。     

可见/红外宽光谱分色片偏振调控的设计

针对光学系统中可见/红外宽光谱分色片的偏振特性,采用诱导透射法设计了满足偏振遥感光学系统能量要求的可见/红外宽光谱分色片,并对其偏振特性进行了分析.通过计算获得了透射带400～900 nm可见/红外宽光谱分色片的偏振情况,采用等效层理论在其基底背面设计了偏振调控膜系,对分色片透射带的偏振度加以调控.使用needle优化...     

投影光学系统中的偏振像差分析

当光束斜入射时,光学薄膜存在一定的偏振效应。在飞利浦棱镜系统中,当一定大小孔径角的照明光束斜入射到分色合色薄膜后,S偏振分量和P偏振分量存在一定的相位差,使得线偏振光变成椭圆偏振光。利用琼斯矩阵偏振光线追迹的方法,分析了投影光学系统中由于两偏振分量相位差引起的偏振像差,以及它与暗态泄漏光强和系统衬比度的关系。得出了系统出瞳面上的光波偏振特性,以及在不同大小孔径角的照明光束入射下偏振像差的变化。分析了膜厚监控误差对光学系统偏振像差的影响,发现膜厚监控误差对偏振像差和系统衬比度有很大的影响。所使用的分析方法可以应用于其他大口径光学系统。     

膜厚监控系统的光谱宽度对窄带滤光片性能的影响

讨论了膜厚监控系统的光谱宽度对波分复用窄带滤光片特性的影响,分析了监控过程中所出现的信号异常现象,其主要原因是控制光光谱宽度以及控制波长与滤光片中心波长不一致,所以控制光光谱分辨率必须小于单个法布里-珀罗滤光片最后2层膜折转点波长宽度的一半,即对100GHz的滤光片,监控系统的光谱宽度必须小于0．2nm。一旦产生中心波长偏离,就必定产生厚度控制误差。讨论了高折射率膜和低折射率膜的信号变化规律,发现当中心波长比监控波长长时,虽然信号变化规律正确,但判读到极值时的膜厚变薄。中心波长偏离越长,厚度将越薄。而当中心波长比监控波长短时,信号将出现反转。中心波长越短,反转量越大。最后指出了监控误差对滤光片Tmax和半峰全宽的影响。     

用准对称波导法测量薄膜参数

本文指出了在棱镜耦合状态下降低平板波导基模截止厚度的途径,用文中提出的准对称波导法测量了薄的MgO膜的折射率和厚度,并给出了测量结果.     

中波红外3 μm～5 μm宽带通滤光片的研制

 中波红外宽带通滤光膜通常膜系层数多,膜层总厚度非常大（厚度达到10 μm左右）,膜层的镀制工艺难度较大。通过分析红外带通滤光片几种设计方法的特点,并结合实际镀制工艺技术,采用了长波通与短波通及非规整薄膜设计技术相结合的方法,设计了以锗材料为基底的中波3 μm～５ μm宽带通滤光膜。该设计大幅度降低了膜层的总厚度（约为8.65 μm）,缩短了膜层的镀制周期,提高了膜层的牢固度;在膜层的镀制工艺过程中,通过改变薄膜材料的蒸发速率、修正蒸发硫化锌材料时电子枪的扫描方式、调整蒸发材料在坩埚中的装载方法,使膜层获得了优异的光谱性能,其通带平均透过率大于96%,截止区域的平均透过率小于1%。