基于TFCALC软件的薄膜偏光分束镜的设计

根据Macnielle薄膜偏光分束镜的设计原理,利用膜系设计软件对偏光分束镜进行优化设计.总结了偏光镜设计时参考波长、入射角以及膜层数随波长的变化规律,给出了LaK₂基底,ZrO₂和SiO₂为高低膜料的薄膜偏光分束镜优化设计方案,为薄膜偏光分束镜的设计和镀膜工艺提供了参考依据.     

基于双Wollaston棱镜的对称分束角偏光分束镜

给出了基于双Wollaston棱镜的对称分束角偏光分束镜的一种新的设计思想,即通过改变组成棱镜的三部分之一的晶体光轴的方向来实现出射光束的对称分束,并研究了晶体光轴的旋转角与棱镜的结构角以及光波长的关系。结果表明,这种设计不但能实现光束的对称分束,而且还具有良好的偏光性能。     

偏光分束镜分束角的不对称性研究

文中给出了渥拉斯顿棱镜分束角的不对称性,并对通过调整胶合介质层来消除可调分束角棱镜的不对称性进行了分析。     

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。     

Rochon起偏分束棱镜的结构设计

Ｒｏｃｈｏｎ棱镜是一种重要的冰洲石起偏分束器。本文通过分析棱镜结构设计中涉及的切割角、偏向角、半视场角和所用胶合剂的折射率等因素，提出了一种设计方法，并形成计算机程序，不仅可以优化结构参数；还可以对棱镜的若干性能作出预测。     

双向分束角对称的偏光分束镜设计与性能分析

为了获得分束角对称的偏光分束棱镜,在双Wollaston棱镜结构的基础上,通过合理设计棱镜左右两端晶体光轴的取向,使棱镜整体呈中心切面对称;在保证对正向入射的光对称分束的同时,对反向入射光同样可以对称分束,达到了双向对称分束的目的;在此基础上给出了晶体光轴的旋转角δ与棱镜结构角S以及与波长的关系;并分析了对633 nm设计的棱镜用于其他波长时分束角的对称性.结果表明：在±300 nm的光谱范围内,分束角的不对称度均小于0.24°.     

13.9nm软X射线激光用大面积多层膜分束镜研制

基于分束镜反射率和透射率的乘积为衡量标准的原则,设计了13.9nm软X射线激光干涉测量所需的多层膜分束镜,用磁控溅射法在有效面积达10mm×10mm,厚100nm的氮化硅窗口上镀制Mo/Si多层膜,实现了分束镜制作。用表面轮廓仪实测分束镜面形精度达到nm量级,同步辐射反射率计测试表明,分束镜的反射率和透射率乘积约4%。     

13.9nm软X射线激光用大面积多层膜分束镜研制

 基于分束镜反射率和透射率的乘积为衡量标准的原则,设计了13.9nm软X射线激光干涉测量所需的多层膜分束镜，用磁控溅射法在有效面积达10mm×10mm，厚100nm的氮化硅窗口上镀制Mo/Si多层膜,实现了分束镜制作。用表面轮廓仪实测分束镜面形精度达到nm量级，同步辐射反射率计测试表明,分束镜的反射率和透射率乘积约4%。     

基于楔板型分束镜的望远镜系统优化设计北大核心CSCD

研制基于楔板型分束镜的可见-红外光同步成像望远镜系统,通过优化设计分束镜楔角,抑制反射可见光鬼像产生,校正透射红外波段像差,实现对可见光波段与红外波段同时成像。对望远镜系统进行像质检测,主次镜系统RMS为0.093λ(λ=6328nm),可见光支路RMS达到0.120λ,红外光路成像质量满足要求。该系统采用卡塞格林共光路,用楔形板实现对可见光到中红外波段光线同步成像,使得宽波段望远镜设计更加轻便的同时提升装置成像性能。     

偏光棱镜性能参量的求解新法

建立了一个共点三轴系统,给出了相应的角参量关系公式,并利用其得到了任意空间角度入射时可调分束角棱镜的分束角公式,证明了此方法在解决与棱镜结构有关的问题时简单有效.     

晶体膜层效应对棱镜偏光镜透射比影响的理论研究

为满足现代光信息技术对偏光器件各项技术指标的苛刻要求,利用膜层理论推导出线偏振光垂直入射时棱镜偏光镜透射比的数学解析表达式,并对影响棱镜偏光镜技术指标的每个物理参量作了定量分析。通过计算机定量模拟表明：晶体厚度对透射比的影响幅度与中间空气膜层的透射比有着密切的关系,在晶体折射率等参量取某些特定值,中间空气隙的厚度h=26．2μm和27．4μm时,格兰-泰勒（Glan-Taylor）棱镜晶体厚度对总透射比的影响幅度分别为5．934％和7．034％,格兰-傅科（Glan-Foucauh）棱镜晶体的厚度对总透射比的影响分别为1．24％,8．893％;晶体厚度,空气膜层厚度,棱镜结构角共同影响棱镜偏光镜的透射比。这一理论研究克服以前棱镜偏光镜透射比公式不能定量分析晶体厚度对棱镜偏光镜透射比影响的缺点,对偏光器件的的设计,具有重要的应用价值。     

晶体偏光棱镜光强透射比研究

在菲涅耳公式、相位匹配条件和多光束干涉理论的基础上,将晶体偏光棱镜的各参量表示为合理的几何模型,得出了光强透射比随空间入射角的变化关系,并设计了验证光强透射比的实验,实验结果和理论推导相一致.结果表明：胶合层间的多光束干涉对棱镜光强透射比的影响不可忽略,对于空气隙型偏光棱镜,由于空气隙间多光束干涉的影响,光强透射比随任意角度变化较大,而用胶合介质胶合的棱镜,其透射比对空间入射角不是很敏感.     

Glan-Taylor棱镜端面增透膜的研制

为了提高Glan-Taylor棱镜的透射率,改善其使用性能,研究了Glan-Taylor棱镜增透膜的设计、制备及测试.经过多次工艺实验选择了膜料并找到了合适的蒸镀条件,较好的解决了膜层与冰洲石晶体的附着力,用膜系软件进行了优化设计,并利用电子束蒸发方法实际制备了设计的膜系.最后利用岛津UV3101分光光度计测试了棱镜端面增透膜的反射光谱特性,测量结果表明镀膜以后在设计的光谱区域内端面的反射率均小于0.4％,并且膜层牢固.     

Design of Multi-layer Dielectric Thin-film Polarizing Beam Splitters by Adaptive Simulated Annealing Method

Polarizing beam splitters (PBS’s) are essential components in optical systems such as liquid crystal displays, optical communication and optical recording. Adaptive simulated annealing (ASA) method is introduced here to design cubic PBS’s. A cubic PBS used in visual spectral is shown first, which has the characteristics of broadband, wide angular field. Then a cubic PBS used in communication C-band is illustrated, which has the advantage of large polarization extinction ratio. For the designed PBS’s, both the transmittance and reflectance can be utilized. It can be concluded that the ASA method can not only get significantly reasonable results but also show fast convergent speed and less memory occupation for designing PBS’s thin film filters.     

倾斜入射楔形薄膜滤光片的透射光谱研究

角度调谐薄膜滤光片因较大的波长调谐特性和良好的矩形度在密集波分复用系统中得到了广泛的应用。在倾斜入射时薄膜滤光片透射光谱的透射率和半宽不仅受到入射角度的影响,还跟滤光片两端面间的非平行度即楔角的大小有关。详细分析了楔角对对滤光片透射率以及半宽的影响,发现适当的楔角和角度取向能够改善倾斜入射状态下滤光片的透射光谱特性。设计制备了楔角为0.8°的楔形薄膜角度调谐滤光片,实验结果证明保持该楔角的方向与倾斜入射角度相同时会严重的劣化透射光谱的透射率和矩形度,方向相反时则可以提高光谱的透射率以及矩形度,并使器件的波长调谐范围增大约10 nm。     

应用于投影显示系统的偏振分光镜的设计和制备

讨论了应用于投影显示系统的满足宽光谱范围、大的入射角、高的消光比的偏振分光镜的设计和制备。提出了一种偏振分光镜的新的设计方法 :采用多对迈克尼尔对组合来满足宽入射角范围的要求 ,采用多个中心波长不同的λ 4膜堆来满足宽光谱范围。设计的偏振分光镜在 42 0nm～ 6 70nm的波段范围内 ,在 41.34°～ 48.6 6°的入射角范围内 ,达到p偏振光的平均透过率大于 85 % ,p偏振光的平均透过率与s光的平均透过率之比大于 10 0 0。并给出了设计实例和样品的实测结果     

可见光波段及1 064 nm波长处用于Glan-Taylor棱镜减反射膜

为了提高Glan-Taylor棱镜的透射率,研究了Glan-Taylor棱镜在可见光波段及1 064 nm波长处减反射膜膜的设计和制备.为提高薄膜和冰洲石晶体的附着力,采用沉积Al2O3为过渡层,ZrO2作缓冲层的方法,用单纯形优化的方法进行膜系优化设计.用电子束沉积和离子束辅助沉积的方法制备了多层减反射膜,并采用石英晶体振荡法监控膜厚和沉积速率.测量结果表明,在可见光波段及1 064 nm波长处的剩余反射率均小于0.5%经测试薄膜与冰洲石晶体的附着力性能良好.     

可见光波段及1064nm波长处用于Glan-Taylor棱镜减反射膜

为了提高Glan-Taylor棱镜的透射率,研究了Glan-Taylor棱镜在可见光波段及1064nm波长处减反射膜膜的设计和制备．为提高薄膜和冰洲石晶体的附着力,采用沉积Al2O3为过渡层,ZrO2作缓冲层的方法,用单纯形优化的方法进行膜系优化设计．用电子束沉积和离子柬辅助沉积的方法制备了多层减反射膜,并采用石英晶体振荡法监控膜厚和沉积速率．测量结果表明,在可见光波段及1064nm波长处的剩余反射率均小于0．5％经测试薄膜与冰洲石晶体的附着力性能良好．     

激光导星共孔径发射接收的偏振分光效率研究

在地平式折轴望远镜上开展自适应光学瑞利激光导星实验,研究了信标光束同孔径发射和接收偏振分光技术。基于镜面膜层复振幅反射特性,采用琼斯矩阵描述方法,建立了偏振分光物理模型,研究了共孔径发射和接收偏振耦合分光的效率问题,并与实验结果进行了比较。结果表明,由于镜面膜层对s光和p光的相位延迟差异,系统偏振分光效率随着望远镜的方位角旋转会发生周期性的变化,同时也受望远镜天顶角变化的影响。在研究光路反射镜相位延迟对往返分光效率影响规律的基础上,提出了提高地平式折轴望远镜激光导星共孔径发射和接收偏振分光效率,消除受望远镜方位角和天顶角变化影响的技术途径。