基于双层金属光栅的中波红外多通道滤光片结构

提出一种多通道平面窄带滤光片阵列结构,该结构由双层金属光栅及其两侧的分布式布拉格反射器（DBRs）组成。所设计的多通道滤光片中心波长范围超过200 nm,每一个通道的中心波长可以通过调节光栅狭缝宽度来调节,从而实现多通道窄带滤光阵列。该结果为中波红外多通道窄带滤光片的设计提供了一条新的路径。     

集成微型杜瓦的研制

随着红外技术的迅速发展和广泛应用,为红外探测器提供低温环境的杜瓦和制冷机技术也有了较大的进展,出现了杜瓦和斯特林制冷机集成体,即IDCA组件。它是将微型杜瓦与斯特林制冷机集成一体,制冷机的冷指与杜瓦的芯柱合二为一,消除了杜瓦芯柱的热传导及制冷机与杜瓦冷头之间的温差,较大程度地降低了系统的能耗,减轻了制冷机重量,使系统结构更紧凑。文中介绍了红外PtSi256×256CCD用0.5W微型IDCA组件中集成微型杜瓦的结构特点和一些实验结果。     

可见-短波红外成像系统色彩恢复滤光片研制

针对当前0.40～2.50 μm宽光谱响应成像系统可见光波段颜色信息丢失,全波段只能灰度成像的问题,设计并制备了用于全天时、可见光色彩恢复、短波红外(Short-Wave Infrared,SWIR)多波段成像的滤光片。使用Essential Macleod膜系设计软件,通过三种设计方案进行参数和性能对比,最终采用短波通基础膜系的两级截止带构造蓝光(B)+SWIR、绿光(G)+SWIR、红光(R)+SWIR负滤光片膜系设计,采用长波通基础膜系实现0.42～2.50 μm通带膜系设计。以上四个滤光片的组合选用Ta₂O₅和SiO₂为高低折射率材料在石英玻璃JGS-1基底上制备,经过测量通带的平均透过率均大于93.6%,通带平均透过率之差小于1.6%。最后用制备的滤光片进行拍照和计算,对色彩恢复功能进行验证。测试结果对宽光谱彩色成像技术的进一步研究具有参考价值。     

激光荧光肺癌诊断图象处理系统滤光片的研制

本文论述用于激光荧光肺癌诊断图象处理系统滤光片的膜系设计,制备这套滤光片所采取的工艺措施,最后给出研制的结果。     

基于光刻工艺的阶跃滤光片式微型分光器件研制

为了消除机械掩模的尺寸限制和阴影效应,采用基于光刻掩膜的组合刻蚀法来制备阶跃滤光片,并成功地实现了16×1通道阶跃滤光片式微型分光器件的制备,该分光器件中滤光片单元的宽度只有90 μm,总体尺寸不到2 mm.各滤光片通道分布在632.4 nm到739.6 nm之间,带宽均小于2.9 nm,透过率均高于70%.这样的阶跃滤光片最小单元尺寸可达微米量级,阴影效应可减小到微米甚至亚微米量级,与电荷耦合器件(CCD)完全匹配,可以作为微型分光器件来构建应用于空间等领域的微型光谱系统,从而促进相应光谱仪器的微型化.     

薄膜滤光片的光学稳定性研究

薄膜滤光片中心波长的稳定性是非常重要的参量.这不仅取决于膜层的聚集密度,而且与薄膜材料和基板的折射率温度系数及线性膨胀系数有着紧密的关系.本文根据滤光片的实验参量,分析计算了它们对滤光片中心波长漂移影响的大小,并提出了改善稳定性的途径.     

红外双波段激光滤光膜的研制

为了满足红外军用仪器的特殊要求,根据薄膜理论进行了红外双波段滤光膜的膜系设计;采用电子束真空镀膜的方法,通过对工艺参数的调整,在多光谱ZnS基底上镀制了1 064nm高反、3～5μm高透的红外双波段滤光膜.利用低能离子轰击,使膜层与基底间的应力明显减小;使用BGS 6341薄膜应力测试仪,采用渐变梯度法,测得其压应力由...     

绿光波段60 pm超窄带滤光片的研制

波长为532 nm的绿色激光在大气层中有较强的穿透能力,可用于自由空间光通信和激光三维测绘,为了抑制背景光的干扰,需要半功率带宽小于100 pm的光谱滤波器。因此,设计并研制了基于光学干涉薄膜的超窄带滤光片。将五氧化二钽(Ta₂O₅)和二氧化硅(SiO₂)分别作为高低折射率膜层材料,将熔石英作为基片,采用双离子束溅射沉积方法制备出所设计的光学薄膜。利用可调谐激光器和功率计测量滤光片的透射光谱,其半功率带宽为(60±2)pm,透过率达到62.6%。     

红外双波段激光滤光膜的研制

为了满足红外军用仪器的特殊要求,根据薄膜理论进行了红外双波段滤光膜的膜系设计;采用电子束真空镀膜的方法,通过对工艺参数的调整,在多光谱ZnS基底上镀制了1 064 nm高反、3～5μm高透的红外双波段滤光膜。利用低能离子轰击,使膜层与基底间的应力明显减小;使用BGS 6341薄膜应力测试仪,采用渐变梯度法,测得其压应力由122 MPa降到51 MPa。另外,通过低能离子轰击和真空退火处理,提高了膜层的抗损伤阈值。结果显示所镀膜层满足红外军用仪器的使用要求。     

屏蔽电磁波和红外的激光滤光片研制

为了研制具有高效电磁屏蔽功能的反红外、透1064nm激光的滤光片,基于金属薄膜诱导理论和多层薄膜的干涉原理,设计了诱导滤光膜的膜系结构,并讨论了金属Ag薄膜厚度误差对滤光片光谱性能的影响。采用离子束辅助沉积的方式制备膜系中的介质薄膜,采用离子束溅射方式制备了金属Ag薄膜;利用放大膜厚控制误差的方法,精确地监控薄层金属Ag膜的沉积厚度,同时避免了Ag膜被氧化。通过工艺实验,制备的滤光片在1064nm激光波长的透射率达到88%以上、中长波红外波段反射率达90%以上,对18～36GHz电磁波屏蔽效能达到23dB以上,具有良好的中长波红外及电磁波屏蔽功能。     

一种新型三端口可调带通滤波器的结构设计及分析

研制了一种基于DWDM角度调谐薄膜滤光片的新型三端口可调带通光学滤波器,它由三个单芯光纤准直器和一片特别设计的角度调谐窄带多腔薄膜滤光片组成.通过一台步进电机控制滤光片的入射角度实现了可调谐滤波,同时对于剩余波长信号没有影响继续传输.对该三端口可调滤波器进行了理论计算和实验研究,并对该器件的串扰特性进行了详细分析与计算.实验中得到的相邻信道隔离度接近30 dB,可调谐范围大于26 nm,与理论设计较为一致.     

跑道形玻璃波导谐振腔滤波器的研制

采用Ag+-Na+离子工艺,在K9玻璃上制备了跑道形波导谐振腔滤波器.测试得到该滤波器自由光谱范围为FSR=0.177 nm,对比对为Cr＝7.5 dB.同时分析得到耦合器的耦合系数为κ=0.916,耦合器和环形腔的损耗因子分别为δ=0.55,γ=0.48.耦合器的两波导几乎相连、条波导边缘不规则和一次离子交换波导表面缺陷是造成该波导滤波器具有较大损耗的主要原因.通过改进工艺技术降低波导损耗,该滤波器可以用于光通信、传感等领域,也可与其它波导结构相结合实现新的功能.     

淬火天然与合成紫黄晶显微中红外光谱研究

紫黄晶是珍贵的水晶变种,其紫-黄色区域分别具有特征的中红外吸收光谱,在不同温度具有不同变化规律,这些规律无法在单次、单点实验中加以总结。实验通过热处理和显微红外光谱技术,对不同温度淬火紫黄晶的紫-黄色区进行线扫描,分析一系列温度、空间变化下的中红外光谱,实验表明水对于紫黄晶的颜色影响不大,在加热过程中谱线会发生规律性变化。紫色区3 585和3 614 cm-1尖锐峰、3 400 cm-1附近宽泛峰同时变化表明宝石在受热过程以结构水变化为主,而受热后紫色区的特征峰减弱及黄区特征峰增强的现象可能与结构水中H+或其他阳离子的移动有关。同时发现对于热处理产生的黄晶,中红外光谱仍保持紫晶特征吸收光谱。     

Fabrication of a binary-phase-only filter (BPOF) on transparency film

A novel method is employed to provide a quick and convenient means for converting a computer generated binary-phase-only filter (BPOF) into a representative optical element that can be tested in the laboratory. Intensity mapped BPOFs are generated using commercial transparency films and later the investigation extends to silver halide emulsions and photopolymers. Our results indicate that this can be a useful process with future applications for optical correlators and optical processors. The generated BPOFs can be made available not only for model verification, but also for direct fabrication of filter elements in an optical system — thus eliminating the need for more expensive alternatives.     

Coupled mode analysis of in-plane channel drop filters with resonant mirrors

A channel drop filter system that consists of two waveguides and three cavities is studied. One cavity couples with both waveguides, while the other two work as resonant mirrors to reflect the selected channel back into the system. The operation of this configuration is analyzed, using coupled mode theory. The conditions to achieve 100% in-plane channel transfer are derived. A method to suppress the side lobes of reflection and backward drop is also proposed. The direct coupling between the cavities is not required. The analysis is verified by two-dimensional finite difference time domain simulations in 2D hexagonal photonic crystals.     

多参量可调谐的Bragg波导光栅滤波器设计(英文)

为了解决基于光纤布喇格光栅和压电陶瓷结构的任意光脉冲整形器在动态调谐时存在不足的问题,提出并设计了一种波长、相位、幅度参量独立可调的Bragg波导光栅滤波器,以实现谐振波长及谐振波相位快速独立的线性调控.理论分析表明:波长和相位的理论调谐效率分别为15.6pm/V和0.2π/V,滤波器的输出光强度可以通过偏振旋转器控制.基于转移矩阵理论的仿真分析发现:该滤波器在蚀刻占空比为1/2时反射率最大,光栅长度为10.869mm,蚀刻深度大于100nm时,可以获得98.4%以上的反射率和大于0.14nm的带宽;增大波长调谐电压会进一步降低滤波带宽.     

近红外宽截止窄带滤光膜的研制

在空间光通信系统中,为满足光学系统对滤光膜的特殊要求,研制出了一种近红外宽截止窄带滤光膜,实现了降低深背景范围内杂散光干扰的要求.通过对薄膜材料特性的研究、膜系设计曲线的不断优化,得到了相对易于制备的窄带滤光膜结构;采用电子束加热蒸发及离子辅助沉积技术制备薄膜,采用光控加晶控同时监控的方法监控膜层厚度,通过不断优化工艺参量,提高中心波长处的透过率,最终成功得到了光谱性能较好的滤光膜.经光谱测试表明:所镀膜层在800~1 530nm、1 600~1 800nm波段平均透过率低于0.3%,1 565nm单点透过率高于92%,通带半带宽为18nm,满足光学系统的使用要求.     

格结构在晶体梳状滤波器设计中的应用

利用数字信号处理中的格滤波器理论,研究了晶体梳状滤波器的设计方法.当传输函数满足对称和功率互补时,分析指出滤波器的阶数是奇数,N阶滤波器只需要(N+1)/2个波片,且所用波片的厚度比为1∶2∶2…2或2∶2…2∶1;提出了对半带滤波器传输函数作谱分解得到光梳状滤波器传输函数的方法.在此基础上总结出根据应用要求设计晶体梳状滤波器传输函数和结构参量的方法,通过设计一个7阶滤波器,表明提出的方法设计过程简单,且设计结果符合梳状滤波特征.     

激光敌我识别系统中滤光膜的研制

根据激光敌我识别系统的使用要求,选择H4和SiO2作为高低折射率材料,借助Macleod和TFCalc软件进行膜系优化设计和分析。采用电子束真空镀膜的方法并加以离子辅助沉积技术,通过正交矩阵实验对材料的工艺参数进行调整和优化,利用基片的正反面分别对带通滤光片的长波反射带和短波反射带进行展宽,解决了单面膜层过厚难以控制的问题,制备了符合要求的激光滤光膜。镀膜后的基片在532,632,905,1064和1550nm波长处的透射率小于0.2%,808nm波长附近的平均透射率大于95%。并在532nm和1064nm波长处具有较高的激光损伤阈值,能承受恶劣的环境测试,满足激光敌我识别系统中光学仪器的使用要求。