中红外带通滤光片的设计与制备

中红外带通滤光片在航天、气象、遥感等领域有着重要的应用,峰值透过率和通带半宽度是带通滤光片的重要指标,主要取决于光学薄膜的膜系结构和具体设计。论述了一种在锗基底上采用锗和硫化锌两种材料设计并成功制备出中红外带通滤光片的方法。详细介绍了镀膜材料的选择以及这种方法的设计理论,给出了膜系结构,运用离子辅助沉积工艺在ZZSX-1100镀膜机上制备出了这种滤光片,测试结果表明:所制备的滤光片峰值透过率达到87%以上,通带半宽度为70 nm,光谱性能稳定,膜层致密,附着力好,膜系结构简单,易于实现。     

多通道窄带滤光片光学特性的测试与修正

多通道窄带滤光片在多光谱成像领域具有重要应用,各通道中心波长、通带半高宽、截止带深度等指标是评价滤光片光学性能的重要参数,准确测试窄带滤光片的光谱特性对镀膜工艺及多光谱成像应用具有重要意义。针对多通道窄带滤光片光谱特性测试过程中存在的光谱串扰问题进行了分析,提出了基于显微镜和光纤光谱仪的多通道窄带滤光片光谱特性测试方法,介绍了测试原理和装置;研究了光谱分辨率对测试结果的影响规律,采用微分算子五点修正法对原始数据修正,并对修正前后的误差进行分析。文章解决了在多通道滤光片测试过程中存在的光谱串扰和光谱分辨率等问题,光谱修正结果可用于指导滤光片的生产以及为光谱成像提供准确的光谱信息。     

星载测风激光雷达355 nm光学鉴频器及闭环控制系统

三通道355 nm光学鉴频器广泛应用在星载测风激光雷达回波信号鉴频过程中,是实现双边缘风速多普勒鉴频的核心元件,其指标与可靠性决定了系统的探测精度。研制了基于压电换能器(piezo-electric transducer, PZT)调谐的355 nm三通道标准具鉴频模块,模块有效口径35 mm,峰值透过率75%,自由光谱范围12.5 GHz,半高宽1.7 GHz。通过三通道测试系统对自由光谱范围、半高宽、峰值透过率、调谐系数等指标进行了测试。结果表明：当外部驱动电压为75 V时,峰值透过率分别为0.859、0.878和0.735,半高全宽分别为1.843 GHz、1.882 GHz和1.611 GHz,调谐系数为1.96 GHz/V、1.93 GHz/V和1.88 GHz/V。针对光学鉴频模块3个通道PZT调谐系数不一致的情况,分析出对风速误差的影响范围为±0.1 m/s。通过对闭环控制系统进行测试,该系统可实现对355 nm激光发射频率的实时锁定,解决了光学鉴频模块每次工作状态初始位置不一致带来的问题,提高了风速鉴频精度,可实现锁定时间长达30 min以上,满足了星载测风激光雷达的应...     

中心波长121.6nm的真空紫外窄带滤光片设计和制备

采用双半波法布里-珀罗(F-P)干涉滤光片结构设计了中心波长在121.6 am的窄带滤光片,其峰值透射率为6.78%,通带半宽度为10.7 nm.通过设计、制备和测量峰值波长在217 nm的滤光片验证了设计用到的光学常数和膜厚定标都比较精确.在此基础上制备了121.6 nm的窄带滤光片,到合肥同步辐射实验室测量的结果是中心波长在120.74 nm,峰值透射率为5.94%,通带半宽度为12 nm.可以看出实际制备的滤光片和预先设计的基本吻合但还是有一定的偏差,最后对实际测量的和理论设计的偏差进行了分析.     

瞬态辐射高温计动态线性响应范围测量

 动态线性是辐射高温计的一项重要技术指标与对高温计的测量精度、测量结果有重要影响。为了解影响辐射高温计动态线性的因素,采用LED脉冲光源和高线性光电探头发展了一种脉冲线性测量方法,并对一种基于光电倍增管（PMT）的瞬态辐射高温计在不同工作条件下的动态线性响应进行了测量。结果表明,PMT的结构、分压器电路和工作电压对动态线性响应范围有显著的影响。测量和研究结果为研制高性能瞬态辐射高温计及其使用提供了重要的设计和参照依据。     

1 550 nm陷波滤光片制备工艺技术研究

陷波滤光片在抗激光损伤、激光防护和光电对抗领域应用广泛,如何提高其通带透过率,降低陷波点透过率是研究热点之一。基于Rugate理论设计了400 nm~2 500 nm波段1 550 nm陷波滤光片,分析了Rugate折射率函数各参数对光谱性能的影响。采用PECVD技术在K9玻璃基底上镀制了单面的1 550 nm陷波滤光片,通带的平均透过率达到88.54%,在1 550 nm处的透过率为3.62%。     

低温对中波红外带通滤光片光谱特性的影响

为考察滤光片在低温环境下的可靠性,镀制了Ge基和宝石基中波带通滤光片,分别实施了5 min、15 min、25 min、35 min、120 min、300 min的液氮低温试验,并测试出其透过率曲线,考察低温对其光谱特性及膜层牢固度的影响。带通滤光片通带区透过率随低温时间增长有逐渐下降趋势,中心波长出现13 nm的微小偏移,是所镀制的膜料高、低折射率相对变化使中心波长和截止波长的比值发生变化所致。Ge基材料对温度更为敏感,在由常温到低温过渡期间,Ge基中波滤光片通带透过率降低幅度比宝石基底的中波带通滤光片大10%。在300 min以内的低温环境下,2种中波红外带通滤光片均未出现膜层脱落现象。     

窄带滤光片胶合中峰值波长移动的分析

以光学厚度为四分之一波长的硫化锌和氟化镁膜组成的十七层二级次滤光片为例,分析了胶合中峰值波长移动的原因,研究了峰值波长移动的规律,给出了防止峰值波长移动的简便可行的方法。一、引言制作窄带滤光片的重要问题之一,是透射峰值波长的定位,即滤光片的通带要能准确地出现在预定的波长位置上。为此,在很长一段时     

微结构窄带滤光片设计及制备工艺研究

为了提升微结构窄带滤光片的光谱透过率,增大微结构单元的制备精度,提出一种新的膜系镀制方法和微结构单元的制备方法。基于法布里-珀罗(F-P)多光束干涉仪原理设计了3种不同中心波长的窄带滤光片,采用光化学掩模分离法和PECVD技术相结合,制备出3种中心波长分别为480 nm、520 nm和590 nm,峰值透过率均大于80%,半宽度30 nm~50 nm,微结构单元的通道面积为50 μm×50 μm的窄带滤光片。光谱透过率得到了提升的同时微结构单元边缘整齐、分界线清晰,精度也得到了有效地增加,达到μm量级。     

用于观察瞄准镜的截止滤光片设计和制备

基于观察瞄准镜系统中胶合目镜对滤光片的使用需求,设计了一种用于瞄准镜光学系统的截止滤光片,消除了滤光片的半波孔,压缩了通带波纹。采用电子束热蒸发技术制备了滤光片并测试其透过率,在400 nm～630 nm的平均透过率为95.76%,在655 nm～800 nm的平均透过率为0.06%,样片通过了盐雾测试和机械牢固度测试,制备结果满足设计需求。     

石英晶体旋光光学滤波器的特征参量

利用Müller矩阵和Stokes参量,从石英晶体旋光光学滤波器的透射比公式,推导出了石英品体旋光光学滤波器特征参量的理论计算公式.研究发现,特征参昼的值与滤波器的级数和滤波器中最薄石英晶体的厚度存在直接联系.计算得到一、二、三级石英晶体旋光光学滤波器在不同透射主峰的特征参量,并对其进行了实验验证.通过对不同透射主峰的特征参量进行比较可以看出,对于确定的滤波器,不同透射主峰处的自由光谱范围和通带半峰伞宽随着波长的增大而增大;同一透射主峰处的通带半峰伞宽随滤波器级数的增大而减小.     

对称双缺陷光子晶体的可调谐滤波特性分析

基于光子晶体的光子局域特性,并利用光子晶体的介观压光效应,提出了一种新型的双通道可调滤波器结构.采用传输矩阵法对该滤波器的光学传输特性进行了理论推导,建立了透射谱与光子晶体结构参数的关系,讨论了介观压光效应对双缺陷光子晶体透射谱的影响,并对所设计的光子晶体结构进行了数值模拟.结果表明:随着入射角度的增大,缺陷峰发生蓝移.随着各介质层折射率或几何厚度的增加,缺陷峰发生红移.当光子晶体发生轴向拉伸应变时,缺陷峰的位置向长波长移动,但缺陷峰的峰值大体不变,从而验证了此滤波器的可调节性.该光子晶体滤波器结构紧凑,可调谐性好,为光子晶体激光器及传感器的设计提供了一定的理论参考.     

Analysis,design and simulation of MIM plasmonic filters with different geometries for technical parameters improvement

In this paper, four optical filter topologies based on metal–insulator–metal waveguides are proposed and the designed structures are investigated numerically using finite-difference timedomain method. Triangular-shaped adjunctions have been added to the filter structures to improve their transmission spectrum. These improved structures consist of air as the insulator and silver as the metal. The relative permittivity of metal has been described via the Drude,Drude–Lorentz, and Palik models. The first filter's transmission spectrum shows an acceptable transmittance. In the second optimized filter, the transmission spectrum has been improved. The transmittance spectrum can be tuned through adjusting the edge of the triangle in these four optimized filters. As a result, the bandwidths of resonance spectra can be adjusted. The theory of such tapered structures will be investigated by the tapered transmission line and will be solved with the transfer matrix method. This method shows a better performance and higher transmission efficiency in comparison with the basic structures. On the other hand, the final filter has been chosen as the best one because of its hexagonal resonator. The main reason for having a better result is due to a longer interaction length in comparison with the circular resonator. This in turn creates much better energy coupling and results in higher transmission.     

超常介质中光轴任意取向时电磁波传播的反常现象研究

当电磁波的传输轴和各向异性超常介质的光轴成任意夹角时,发现在界面处可以产生反常全向全反射和反常负折射现象.导出了电磁波的入射角和能流折射角之间的函数关系,根据此关系可方便地选择合适的介电张量和磁导率张量,使特定入射角所对应的折射是正或是负.此外,发现当入射角小于某一角度时,尤其在垂直入射附近时,透射率最小甚至为零;基于这一特性,提出了一种新型的薄片型高通空间滤波器的构想,和传统的空间滤波系统相比,可以大大减少滤波系统的体积;这一特性也可用于构造空间低频反射器件. 关键词： 超常介质 各向异性 反常传播 空间滤波     

质子辐照对极紫外波段滤光片透过率的影响

 为了检验应用在极紫外波段空间太阳望远镜上Al滤光片在空间辐照环境下透过率的变化情况,用能量100 keV,剂量为6×10¹¹/mm²的质子束对其进行辐照,利用透射电子显微镜分析了质子辐照前后滤光片的微观结构。实验结果表明:由于质子辐照使滤光片受质子侵蚀后,Al原子被击出发生质量损失,表面形态发生了变化,造成滤光片变薄,从而导致透过率由辐照前的12.1%增大到15.0%,且滤光片的薄厚分布不均匀使透过率曲线出现了次级峰,造成其光学性能的退化。     

镜面起伏对1.55μm Si基MEMS光滤波器的影响

用传输矩阵方法,在简化的光学模型基础上,分别讨论了分布式Bragg反射镜DBR(Distributed Bragg Reflector)的生长精度及镜面起伏对1.55 μm Si基MEMS(Micro-Electro-Mechanical-System)可调谐光滤波器透射谱的影响.计算表明:DBR生长误差仅使主透射峰位置发生变化,而镜面起伏是导致主透射峰性能劣化的主要原因,它使得FWHM增大,透射峰强度下降.理论计算结果能较好地解释实验现像.在此基础上,进一步讨论了引起镜面起伏的多种原因,并提出了可能的解决方法.     

壁流式柴油机颗粒过滤体捕集性能的实验研究

过滤压降和过滤效率是评价过滤体性能的重要指标.实验室搭建了捕集柴油机颗粒的发动机台架.通过台架实验,研究了过滤体结构参数对过滤体性能的影响.研究结果表明;随过滤体长度的增加,过滤压降逐渐减小,初始过滤效率先缓慢增加,后急剧下降;增加过滤体的孔隙率有利于降低过滤体初始压降和压降增长率;孔隙率较低的过滤体具有较高的初始过滤效率,但在颗粒层过滤阶段,孔隙率对过滤效率的影响不明显;颗粒层的沉积结构特性受过滤速度的影响,颗粒层比阻与颗粒层堆积厚度乘积的变化率随过滤速度的变化呈非线性关系变化.     

Gradient-index narrow-bandpass filter fabricated with glancing-angle deposition

Glancing-angle deposition (GLAD) is a fabrication method capable of producing thin films with engineered nanoscale porosity variations. GLAD can be used to create optical thin-film interference filters from a single source material by modification of the film refractive index through control of film porosity. We present the effects of introducing a layer of constant low density into the center of a rugate thin-film filter fabricated with the GLAD technique. A rugate filter is characterized by a sinusoidal refractive-index profile. Embedding a layer of constant refractive index, with a thickness equal to one period of the rugate index variation, causes a narrow bandpass to appear within the filter's larger stop band. Transmittance measurements of such a gradient-index narrow-bandpass filter, formed with titanium dioxide, revealed an 83% transmittance peak at a vacuum wavelength of 522 nm, near the center of the stop band, with a FWHM bandwidth of 15 nm.