一种最小化薄膜光学参数表征偏差的椭偏测量系统误差处理技术

基于对椭偏测量数据中难以消除的系统误差的作用机理分析,提出了一种新型的薄膜光学参数表征误差处理技术。建议选取薄膜椭偏角关于折射率和几何厚度的一阶偏导数,对大部分测量入射角满足符号相反或只有其中一个为零的条件的波段,剔除偏导数对全部测量入射角满足符号相同或同时为零的条件的奇点波长附近波段,作为反演表征用的椭偏测量数据采集区域,以最小化椭偏测量系统误差引起的薄膜光学参数反演表征值相对真实值的偏差大小。其本质是通过一阶偏导数筛选测量数据,来最小化椭偏测量系统误差对薄膜光学参数表征的误差传递作用。通过数值模拟实验,对比研究了该技术对不同测量入射角范围的适用性及实施技巧,以可复现的数值实验数据和合理的理论解释支持和验证了这种误差处理技术的可靠性,为薄膜在线表征和镀膜监控提供了一定的参考价值。     

磁控溅射参数对NiOx薄膜光学常数的影响

采用反应性磁控溅射法制备了NiOx薄膜,并结合椭圆偏振仪、XRD和XPS研究了溅射参量对其光学常量的影响.NiOx薄膜的光学常量随着O2/Ar流量比的增大而减小;热退火后,折射率增大而消光系数下降了50%;溅射功率越大折射率也越大,而工作气压越大折射率反而越小.这些变化分别与薄膜中存在间隙O和Ni空位、NiOx分解以及NiOx薄膜的致密度有关.     

薄膜光学常数的模拟退火算法研究

在薄膜的光学参数拟合时，操作者给定的模型初值对拟合结果有很大的关系。采用广泛用于求解复杂系统优化问题的模拟退火算法来求解薄膜光学常数，降低了操作者给定拟合模型初值的要求。通过对常规的模拟退火算法以及非常快速的模拟退火方法(Very Fast Stimulated Annealing，VFSA)分析，针对性地在模型扰动及退火计划上存在的缺陷作了改进，提高了VFSA算法的计算稳健性。通过大量的拟合实践，验证了提出的改进模拟退火方法的有效性。     

薄膜光学参数表征误差处理技术

针对光度测量数据中难以消除的系统误差对薄膜光学参数表征精度的负面影响,提出一种新型的误差处理技术。选取薄膜光谱系数对折射率和几何厚度的一阶偏导数,对大部分测量入射角满足符号相反或只有其中一个为零的条件的波段,剔除偏导数对全部测量入射角满足符号相同或同时为零条件的奇点波长附近波段,作为反演表征用的光度测量数据采集区域,以最小化光度测量系统误差引起的薄膜光学参数反演表征值相对真实值的偏差大小。通过数值模拟实验,对比研究了该技术对不同偏振光和不同测量入射角范围的适用性及实施技巧,以可复现的数值实验数据和合理的理论解释支持和验证了这种误差处理技术的可靠性。     

薄膜光学参数表征误差处理技术

针对光度测量数据中难以消除的系统误差对薄膜光学参数表征精度的负面影响,提出一种新型的误差处理技术。选取薄膜光谱系数对折射率和几何厚度的一阶偏导数,对大部分测量入射角满足符号相反或只有其中一个为零的条件的波段,剔除偏导数对全部测量入射角满足符号相同或同时为零条件的奇点波长附近波段,作为反演表征用的光度测量数据采集区域,以最小化光度测量系统误差引起的薄膜光学参数反演表征值相对真实值的偏差大小。通过数值模拟实验,对比研究了该技术对不同偏振光和不同测量入射角范围的适用性及实施技巧,以可复现的数值实验数据和合理的理论解释支持和验证了这种误差处理技术的可靠性。     

膜层厚度对金属薄膜光学常数的影响

从麦克斯韦方程出发,可以得到超薄金属膜层光学常数n、k与其厚度有关系的理论依据。采用电阻热蒸发和电子束热蒸发的方法在K9玻璃基底上分别沉积了不同厚度的Cu膜、Cr膜、Ag膜,由椭偏法检测、Drude模型拟合,获得了不同厚度Cu膜、Cr膜、Ag膜光学常数n、k随波长λ的变化规律。超薄金属薄膜与块状金属的光学常数相差较大,随着薄膜厚度的增加,n、k值趋近于块状金属。通过对样品膜层吸收、色散特性的分析,发现连续金属薄膜在可见光波段对长波的吸收较大,而且相比于介质薄膜平均色散率高10mn～102nm量级。     

一种有效的色散补偿镜优化设计方法

介绍了一种有效的色散补偿镜优化设计方法.这种方法将广义模拟退火法和最小二乘法结合起来使用.在色散补偿镜的设计过程中,用双啁啾结构作为初始膜系,发现了一些设计双啁啾结构应注意的规律.这种新的优化方法避免了局部陷阱问题,最终结果也比较令人满意.此外,这种优化设计方法还可以应用于设计啁啾光纤光栅.     

一种新的光学鉴频方法

报道一种用光学色散元件进行光学鉴频的新方法。在干涉滤光片构成的实验系统上证实了最初的理论设想。     

ZnO薄膜光学常数测量

利用Kramers-Kronig方法(K-K方法)测量了ZnO薄膜的复介电常数和复折射率(折射率和消光系数)。为了满足K-K方法所要求的条件,光源发出的光束通过一个特殊设计的中间带孔的反射镜垂直投射到ZnO薄膜表面,在ZnO薄膜表面产生的反射光穿过反射镜中间的小孔进入单色仪,从而测量出正入射情况下ZnO薄膜的反射光谱。对有限波段下测量的数据经合理的外推后,得出全波段的薄膜反射谱,然后利用K-K方法计算出ZnO薄膜的复介电常数和复折射率。实验结果表明,氧化锌薄膜在可见光范围内的折射率近似为一常数3．5;在430nm附近出现折射率最大值,而在短波长范围所对应的折射率大大降低,其值在0．5—2．5之间起伏波动。     

一种简易的薄膜光学特性测量装置

基于表面等离子波测量薄膜光学特性的原理 ,应用激光表面等离子波共振方法 ,建立了一种简易的测量薄膜光学特性的装置 ,并对实际的SiO2 薄膜进行了测量 ,实验和理论计算表明 ,薄膜厚度测量准确度可达纳米量级。还对测量系统作了简单的误差分析     

The effects of post-thermal annealing on the optical parameters of indium-doped ZnO thin films

Indium-doped ZnO thin films are deposited on quartz glass slides by RF magnetron sputtering at ambient temper- ature. The as-deposited films are annealed at different temperatures from 400 C to 800 C in air for 1 h. Transmittance spectra are used to determine the optical parameters and the thicknesses of the films before and after annealing using a nonlinear programming method, and the effects of the annealing temperatures on the optical parameters and the thickness are investigated. The optical band gap is determined from the absorption coefficient. The calculated results show that the film thickness and optical parameters both increase first and then decrease with increasing annealing temperature from 400 C to 800 C. The band gap of the as-deposited ZnO:In thin film is 3.28 eV, and it decreases to 3.17 eV after annealing at 400 C. Then the band gap increases from 3.17 eV to 3.23 eV with increasing annealing temperature from 400 C to 800 C.     

半导体光放大器亚皮秒量级超快动态特性的研究

通过考虑脉冲频谱的增益色散，提出了一个分析亚皮秒光脉冲在半导体光放大器(SOA)中传输的新思路.分别对超快光脉冲在时域和频域内进行离散化，建立了一个更为合理的传输数值模型.基于该模型，观察到了脉冲频谱的明显漂移，并探讨了漂移量与脉冲载波波长、脉冲能量、脉冲宽度、SOA长度和注入电流等外部条件之间的关系，从理论上解释了文献没有证实的实验结果.同时，基于交叉增益调制原理，利用双光束结构，描述了载流子加热、光谱烧孔效应和双光子吸收等非线性效应引起的增益压缩.理论分析的结果为改善SOA的动态特性提供了指导. 关键词： 半导体光放大器 超快非线性效应 增益色散性     

半导体光放大器超快折射率变化动态特性的研究

建立了分析半导体光放大器（SOA）飞秒量级超快动态特性的数值模型,考虑了增益色散以及群速度色散,能更精确地反映飞秒级超短脉冲经过SOA时的传输特性.基于该模型,可以分析由载流子密度脉动以及载流子加热对折射率变化的影响.同时,也考虑了不同的工作条件以及SOA的结构参数对折射率的影响.理论分析和模拟实验为优化SOA的结构、改善SOA飞秒量级超高速动态特性提供了理论指导. 关键词： 半导体光放大器 折射率动态特性 增益色散 群速度色散     

Annealing-induced optical and sub-band-gap absorption parameters of Sn-doped CdSe thin films

Thin films of Sn-doped CdSe were prepared by thermal evaporation onto glass substrates in an argon gas atmosphere and annealed at different temperatures. Structural evaluation of the films was carried out using X-ray diffraction and their stoichiometry studied by energy-dispersive X-ray analysis. The films exhibit a preferred orientation along the hexagonal direction of CdSe. The optical transmittance of the films shows a red shift of the absorption edge with annealing. The fundamental absorption edge corresponds to a direct energy gap with a temperature coefficient of 3.34 × 10^?3 eV K^?1. The refractive index, optical conductivity and real and imaginary parts of the dielectric constants were found to increase after annealing. The sub-band gap absorption coefficient was evaluated using the constant photocurrent method. It varies exponentially with photon energy. The Urbach energy, the density of defect states, and the steepness of the density of localized states were evaluated from the sub-band-gap absorption.     

基于透射光谱确定溅射Al2O3薄膜的光学（已撤稿）

基于反应磁控溅射Al₂O₃薄膜的紫外—可见—近红外透射实验光谱,采用Swanepoel方法结合Wemple-DiDomenico色散模型,方便地导出了Al₂O₃薄膜在200—1100 nm波长范围内的光学常数,包括折射率、色散常数、膜层厚度、吸收系数及能量带隙.研究发现反应磁控溅射Al₂O₃薄膜具有高折射率(1.556— 1.76,测试波长为550 nm)、低吸收和直接能量带隙(3.91—4.20 eV)等光学特性,而且其光学常数对薄膜制备过程中的重要工艺参数——膜层后处理温度表现出强烈的依赖性.此外,在膜层的弱吸收和中等吸收光谱区域内,计算得到的折射率色散曲线与分光光度法的测试结果基本符合,说明本实验中所建立的计算方法在确定反应磁控溅射Al₂O₃薄膜光学常数方面的可靠性. 关键词： 光学常数 Swanepoel方法 2O₃薄膜')" href="#">Al₂O₃薄膜 热处理     

光注入下外光反馈半导体激光器输出自相关特性研究

基于半导体激光器(SL)受到外部扰动(光反馈和光注入)下的速率方程组,研究了反馈系数、延迟时间、注入强度和频率失谐对半导体激光器输出混沌信号自相关特性的影响.研究表明：上述四个参量对SL输出混沌信号的自相关函数曲线的半高全宽(FWHM)以及边峰抑制比都有影响;通过合理选择各参量,可以使SL输出的混沌信号具有尖锐的自相关函数曲线分布,其FWHM可降到0.02 ns,比已有相关报道提高了一个数量级. 关键词： 半导体激光器 光反馈 光注入 自相关函数     

Electrical and optical properties of Sb-doped ZnO thin films synthesized by sol–gel method

Sb-doped ZnO thin films with different values of Sb content （from 0 to 1.1 at.%） are deposited by the sol-gel dip- coating method under different sol concentrations. The effects of Sb-doping content, sol concentration, and annealing ambient on the structural, optical, and electrical properties of ZnO films are investigated. The results of the X-ray diffraction and ultraviolet-visible spectroscopy （UV-VIS） spectrophotometer indicate that each of all the films retains the wurtzite ZnO structure and possesses a preferred orientation along the c axis, with high transmittance （〉 90%） in the visible range. The Hall effect measurements show that the vacuum annealed thin films synthesized in the sol concentration of 0.75 mol/L each have an adjustable n-type electrical conductivity by varying Sb-doping density, and the photoluminescence （PL） spectra revealed that the defect emission （around 450 nm） is predominant. However, the thin films prepared by the sol with a concentration of 0.25 mol/L, despite their poor conductivity, have priority in ultraviolet emission, and the PL peak position shows first a blue-shift and then a red-shift with the increase of the Sb doping content.     

集成双波导半导体光放大器光开关实现波长转换的理论研究

建立了基于集成双波导半导体光放大器的光开关(ITG-SOA-Switch)的理论分析模型.与半导体光放大器(SOA)的特性相比较表明，由于ITG-SOA-Switch合并了多种物理效应，故其静态增益饱和曲线在饱和功率点附近具有大幅度陡峭下降的独特性质.理论分析和10 Gbit/s波长转换模拟结果显示，恰当地选择输入抽运光的功率范围，ITG-SOA-Switch波长转换器输出转换光的消光比特性较之输入抽运光会有显著的改善. 关键词： 波长转换 半导体光放大器 集成双波导半导体光放大器 光开关     

Effect of annealing on the optical and electrical properties of ZnO:Er films

The effect of dopant concentration and annealing in the oxidizing atmosphere on the structural, optical, and electrical properties of ZnO:Er films deposited on sapphire substrates by the electron-beam evaporation method is investigated. The optical and electrical properties of these films were studied by UV-VIS-IR absorption and reflection spectroscopy, photoluminescence, and resistivity measurements. Experimental results reveal that as-deposited ZnO:Er films have both high transmittance in the visible range and low electrical resistivity and can be used as efficient transparent conducting oxides (TCOs). These films annealed in the oxidizing atmosphere have a visible emission band which can be used to fabricate light-emitting diodes.     

Fabrication and optical properties of MgxZn1-xO thin films

MgxZn1xO (x ≤ 0.3) thin films have been prepared on silicon substrates by radio frequency magnetron sputtering at room temperature. The thin films have hexagonal wurtzite single-phase structure and a preferred orientation with the c-axis perpendicular to the substrates. The Mg content in the films is slightly larger than that in the targets. The refractive indices of MgxZn1xO films measured at room temperature by spectroscopic ellipsometry (SE) on the wavelength 632.8 nm are systematically decreased with the increasing of Mg content. Optical band gaps of Mg x Zn 1 x O films are determined by the transmittance spectra. With increasing Mg content, the absorption edges of MgxZn1xO films shift to higher energies and band gaps linearly increase from 3.24 eV at x=0 to 3.90 eV at x=0.30.