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。     

用于投影显示的分色合色膜系的消偏振设计

由于斜入射时,光学薄膜存在一定的偏振效应,将产生S-和P-偏振光的光谱分离.在Philips棱镜系统中,分色合色膜系通常分色时对S-光应用,合色时则对P-光应用.从提高光能利用率、减少杂散光和增加系统对比度等因素综合考虑,要求分色合色膜系的S-和P-偏振光的分离尽可能小.新设计方法采用宽带法布里－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,可实现S-和P-偏振分量的分离几乎为零.     

倾斜入射薄膜滤光片偏振控制的优化算法

利用多层膜的特征矩阵关系式和有效界面法,推导出间隔层的厚度和有效折射率与两个偏振分量的中心波长差值和通带半宽差值之间的三个隐函数表达式.通过调整薄膜滤光片间隔层的厚度和有效折射率,控制两个偏振分量中心波长的相对位置.模拟计算表明:改变间隔层的有效折射率和厚度,可以调整中心波长差值和通带半宽差值,实现两个偏振分量截止偏振不分离或中心波长偏振不分离.优化算法可以实现对倾斜入射薄膜滤光片的偏振控制.     

一种斜入射F-P型薄膜滤光片消偏振设计方法

薄膜滤光片在斜入射使用时,s偏振光和p偏振光的特性会产生分离:两偏振光的中心波长不一致,且s偏振光的通带宽度要小于p偏振光.而采用多种材料且满足特定条件的膜系结构,可使角度入射滤光片两偏振方向的特性趋于一致.通过理论分析,建立了两偏振光反射率的表达式,由表达式可看出非偏振的条件.通过计算,求出相应材料折射率值,从而设计出消偏振的膜系.对一个三腔129层实例膜系进行了计算求解、仿真分析及误差分析.最后的结果验证表明此方法是可行的.     

薄膜法布里-珀罗滤光片的偏振特性

用特征矩阵法研究了薄膜法布里-珀罗滤光片的偏振特性。研究发现:随着入射角增大,s偏振光透射模和p偏振光透射模的波长逐渐分离,但分离的幅度较小;随着入射角增大,s偏振光透射模的透射率作幅度较大的震荡变化,而p偏振光透射模的透射率变化较小;当入射角以1°/100的间隔变化时,可以在透射模波长不变的情况下,使s偏振光透射模的透射率发生显著变化,而p偏振光透射模的透射率基本不变。薄膜法布里-珀罗滤光片的偏振特性可以在角度变化的测量中发挥重要作用。     

无源光接入网单纤三向消偏振截止滤光片的研制

无源光接入网单纤三向技术是实现音频、视频、数据集成传输的关键技术。由于单纤三向滤波要求薄膜器件是大角度入射,因而所造成的偏振分离限制了信道的分离。在单纤三向滤光片的设计中,通过运用消偏振截止设计的方法,经过理论分析,并在莱宝APS1104机上镀膜,研制出了入射角为45°时偏振分量截止位置重合的消偏振截止滤光片,消除了偏振截止分离的影响。     

双通偏振干涉滤光片的研究

研究了等厚度双通偏振干涉滤光片，在此基础上提出了新型双通偏振干涉滤光片，并分析了单通、双通以及新型双通偏振干涉滤光片的光谱特性。结果表明，新型双通偏振干涉滤光片不仅具有更好的光谱特性，而且能进一步减少延迟片数目，具有非常重要的实用价值，可望在基于硅片的液晶投影仪分/合色系统中得到广泛应用。     

琼斯矩阵在偏振干涉滤光片设计中的应用研究

利用琼斯矩阵分析偏振干涉滤光片输出特性,并与给定的期望输出进行比较,可以快速准确地设计出偏振干涉滤光片的各个参量.本文着重利用琼斯矩阵分析了由第一块延迟片厚度为L、光轴与X轴夹角为45°、后面串接偶数个厚度为2L延迟片构成的新型偏振干涉滤光片的输出特性,并从中得出该偏振干涉滤光片的独特性质.     

用于倾斜入射的波分复用薄膜滤光片的特性及改进

对倾斜入射时窄带薄膜滤光片的特性作了描述 ,由于低折射率间隔层的滤光片 ,倾斜入射时 p偏振分量的通带比s分量更移向短波 ,而高折射率间隔层的滤光片则反之 ,因此可把间隔层同时设计成高、低折射率两种材料 ,或选用适当的中间折射率材料 ,使p分量和s分量两个通带的中心波长重合。设计了用于 2 0°入射角的密集波分复用 (DWDM )滤光片 ,并给出了实验结果。     

角度调谐滤光片偏振控制的间隔层折射率寻优算法

斜入射滤光片的S偏振和P偏振的中心波长会发生分离,而通过调整间隔层的有效折射率,可使有角度入射滤光片两个偏振分量的中心波长相重合。由相位关系分析着手,利用多层膜的特征矩阵关系式,推导出间隔层中间折射率和P偏振及S偏振的中心波长的两个隐函数表达式,由此可快速解出所寻找的中间折射率及对应的中心波长数值。单腔和三腔的两个具体实例的模拟计算表明:采用此算法,对于调谐到一特定角度入射的滤光片能很快地求出准确的中间折射率数值,应用此中间折射率即可使P偏振和S偏振的中心波长很好地重合。入射角从0°到30°的实例偏差分析表明此算法的精确度高,这对于减少偏振分量特性之间的分离以及滤光片的宽角度调谐有着良好的意义。     

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。     

双重干涉效应薄膜光学热光调制器的研究

对双重干涉效应反射式薄膜光学热光调制器进行了研究，基于双重干涉效应的分析方法，就相关参数对器件调制特性的影响进行了理论分析，并在实验上进行了有关测试，实际器件获得了高达９２％的调制深度。     

Modeling Thin Film Multilayer Broad-Band-Pass Filters in Visible Spectrum

Multilayer thin-film structures have been used to model and analyze the performance of broad-band-pass interference optical filters in visible spectrum. Starting from nine-layer configuration comprising quarter-wave layers, the number of layers is increased to make the pass band smooth with steep slopes and square band-pass characteristics. The layer materials are also varied to improve the performance of the filters. Further, matching layers are also introduced with incident medium and the substrate to reduce the magnitude of ripples in the pass band. Shift in the peak wavelength is also investigated as a function of angle of incidence.     

Chebychev Response of Thin Film Optical Filters

The power reflection coefficient (reflectance) of linear, periodically homogenous, isotropic, nonabsorbing stack filters is derived using full wave analysis. The well-known ABCD characteristic matrix is used to assess the spectral response of the stack filters. Adopting this method requires a huge number of matrix multiplications as the number of layers increases. An alternative approach of evaluating the whole matrix is suggested which is shown to save computational time. Band reject response far from ideal characteristics, due to the presence of unwanted ripples surrounding the stopband, is obtained. Equating these ripples without changing the length of the structure is undertaken by varying some design parameters related to the layers constituting the filter. Namely, the index of refraction and the physical thickness of individual layers are used as optimization variables. This process requires evaluating the derivative of the reflectance with respect to each design variable while leaving other parameters unchanged. The sensitivity of the derivatives to various design parameters is also addressed, which is sometimes required in manufacturing multilayered dielectric thin films.     

密集型波分复用薄膜干涉滤光片的设计

介绍了波分复用系统对薄膜干涉滤光片的基本要求，为了满足这些要求，一方面需要精心选择基板和薄膜材料，另一方面要寻找性能优良，制造容易的膜系，文中提出了二种适宜于设计这种滤光片的方法。     

微缺陷对薄膜滤光片环境稳定性的影响

用热蒸发方法沉积了薄膜滤光片.并将样品分别在去离子水中浸泡10天和30天.通过分光光度计、光学暗场显微镜、及扫描电子显微镜等多种测试手段,对诱导透射滤光片在潮湿环境下的稳定性进行了研究.实验发现,在潮湿环境下滤光片产生的膜层分离都是从薄膜中微缺陷点处开始发生和发展的,微缺陷是影响滤光片环境稳定性的重要原因之一,其中杂质和针孔是滤光片中两种最常见的微缺陷.EDS能谱分析进一步表明,薄膜中杂质缺陷成分即为Al2O3膜料本身,所以不能推测,薄膜沉积中的喷溅可能是微缺陷产生的根本原因,抑制喷溅可以有效提高薄膜滤光片的环境稳定性.最后还用扩散理论对微缺陷引起滤光片失效的机理进行了分析.     

Optimal Design of Thin Film Filters for IR Integrated Photonic Amplifiers

This paper addresses in the design of thin film filter for IR broadband integrated photonic amplifiers. A cascaded multilayer medium thin film filter structure is presented. This proposed filter consists of some different filtering unit cells with different central wavelength and bandwidth, and each cell can suppress certain peak gain at a specific wavelength. The intrinsical gain spectrum of amplifier is obtained by solving a set of rate and power propagation equations with finite difference time-domain(FDTD)-based overlapping integral-Runge Kutter(RK) method. The effect of transmittance spectrum of the proposed cascaded multilayer medium thin film filter on flattening gain is discussed. The transmission function of the cascaded multilayer medium thin film filter is obtained. Finally, a real device is fabricated, it is shown that the design is valid.     

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。