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。     

倾斜入射时偏振分束棱镜的角宽压缩效应

从理论上计算了由于光束倾斜入射产生的棱镜起偏系统角谱宽度的压缩效应,计算结果表明,入射光束相对于棱镜入射面的入射角越大对角谱宽度的压缩就越明显,不同材料的基底折射率的差别对角谱宽度的压缩影响不大。通过举例从膜系设计的角度进一步论证了这一结论。还指明在实际系统中可以保持入射光束的相对角度不变的情况下,通过改变棱镜的形状来达到倾斜入射的目的从而实现角谱宽度的压缩。对如何设计出高性能的宽角宽光谱偏振分束镜具有重大的指导意义。     

溅射过程中粒子能量对钛薄膜表面形貌影响

借助于原子力显微镜研究了离子束溅射沉积工艺中入射离子能量对制备的Ti薄膜表面形貌的影响。对薄膜表面高度数据进行相关运算，发现在此工艺条件下制备的薄膜具有典型的分形特征，利用分形表面高度—高度相关函数的唯象表达形式对不同能量下制备Ti薄膜表面的高度相关函数进行拟合。得到了薄膜表面的分形维数、水平相关长度、标准偏差粗糙度等参量。研究发现，入射Ar离子能量在300—700eV之间薄膜表面的粗糙度随着沉积粒子的能量增加而增大，分形维数随着入射离子能量的增加而减少。另外，在得到的分形维数基础上对不同溅射电压下Ti薄膜的生长机制进行了初步研究。     

基于瑞利-索墨菲积分的大角度激光分束器设计

针对目前激光分束器只能产生小发散角的问题,基于严格的非傍轴近似的衍射积分公式,提出了一种大发散角分束器的设计方法.先对目标光场分布进行坐标和光强修整,再利用改进的GerchbergSaxton迭代算法得到所需分束器的相位分布.分别采用本文设计方法和原有方法设计了发散全角为40°×40°的5×5分束器,仿真和实验结果表明:原有方法设计得到的5×5子光束存在着显著的枕形畸变,并且光强分布不均匀.而本文方法设计得到的子光束呈均匀等间隔排列,并且强度分布更为均匀.     

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。     

用离子束溅射方法制备的钛薄膜表面形貌分析

用离子束溅工艺在K9玻璃基片上沉积Ti薄膜，并用原子力显微镜对其表面形貌进行测量，通过数值相关运算，发现在此工艺条件下薄膜生长界面为各向同性的自仿射分形表面，并用粗糙指数、横向相关长度和标准偏差粗糙度对薄膜样品表面进行定量描述。利用自仿射分形表面的相关函数对数值运算的结果进行拟合，得出Ti薄膜生长界面的粗糙度指数α＝0．72，相应的分形维数Df＝2．28，并由此得到在离子束溅射工艺下Ti薄膜屑于守恒生长的结论，其生长动力学过程可用Kuramoto—Sivashinsky方程来描述。     

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。     

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...     

空穴传输层对有机电致发光器件性能的影响

制备了结构为ITO/MoO₃(40 nm)/空穴传输层/CBP:Ir(ppy)₂acac(8%)(30 nm)/BCP(10 nm)/Alq₃(40 nm)/LiF(1 nm)/Al(100 nm)的器件,其中Ir(ppy)₂acac为绿色磷光染料,空穴传输层分别为TAPC(50 nm)、TAPC(40 nm)/TCTA(10 nm)、NPB(50 nm)、NPB(40 nm)/TCTA(10 nm)。通过使用4种不同结构的空穴传输层,对器件的发光性能进行了研究。结果表明,空穴传输层对器件的发光性能有较大影响。在电压为6 V、电流密度为2 mA/cm²的条件下,4种结构的器件的电流效率分别为52.5,67.8,35.6,56.6 cd/A。其原因是TAPC/TCTA及NPB/TCTA能级结构更有利于空穴对发光层的注入而且TAPC拥有较高的空穴迁移率;另外,TAPC及TCTA拥有较高的LUMO和三线态能量,可以有效地将电子和三线态激子束缚在发光层内,增加绿光染料的复合发光几率。所制备的器件均表现出良好的色坐标稳定性。