Graphical design of millimeter-wave finline bandpass filters

A very simple yet accurate design procedure for the finline bandpass filters at millimeter wavelengths is presented. The technique enables the geometry of finline bandpass filters to be obtained accurately from simple closed-form equations and curves. Using this graphical approach, various millimeter-wave finline bandpass filters have been designed. Results in V-band (50 to 75 GHz) and W-band (75 to 110 GHz) are presented and indicate a good agreement between the calculated and measured performances.     

Design and performance of millimeter-wave end-coupled bandpass filters

The design and performance of millimeter-wave microstrip/suspended-stripline end-coupled bandpass filters are presented. Filters in Ka-band (26.5 to 40 GHz) and W-band (75 to 110 GHz) using suspended-stripline and microstrip have been designed. Good agreement between the experimental results and those predicted theoretically was observed. Measured passband insertion losses of less than 1 and 0.5 dB have been achieved in W- and Ka-band, respectively. An extremely wideband waveguide-to-microstrip transition with an insertion loss of 0.25 dB over the full W-band is also presented.     

包含源与负载耦合的滤波器诊断与调试方法

柯西法目前仅适用于诊断不包含源与负载耦合的带通滤波器。为解决这一问题,提出了一种能够诊断包含源与负载耦合的带通、带阻谐振腔滤波器的方法。利用遗传算法优化获得源与负载耦合系数并移除滤波器输入/输出端口处传输线引起的S参数的相位加载效应;使用柯西法一步确定仿真S参数对应的特征多项式;从获得的源与负载耦合系数和特征多项式中,利用已有的技术诊断出N+2阶耦合矩阵。此方法可用于指导滤波器的调试,通过对比理想的耦合矩阵与提取的耦合矩阵之间的差异,可确定滤波器问题出自何处以及调试的方向,从而加快滤波器的设计与实现。     

溅射制备Ta2O5薄膜的表面形貌与光学特性

在室温条件下利用溅射Ta₂O₅靶材的方法制备了Ta₂O₅薄膜,并采用将薄膜两侧的反射率光谱进行比较的简便方法分析评估薄膜的光吸收,发现溅射制备薄膜的额外光吸收源是溅射引起的缺氧形成的,选择适当的溅射功率和含氧比例的工作气体能有效地消除这些缺陷、不用任何加温处理就可制备得到表面平坦和高致密度的高品质Ta₂O₅薄膜. 关键词： 2O₅薄膜')" href="#">Ta₂O₅薄膜 光吸收 表面形貌 磁控溅射     

空间与频率双性能的薄膜光学滤波器

通过耦合两个掺杂的一维光子晶体，提出了同时兼具频率和空间光学滤波双性能的一维光子晶体异质结结构.在一个宽的频带范围内, 该结构只允许法向入射的确定的一种中心频率光透过，偏离法向此中心频率光全反射; 而在这宽频带范围内其他频率所有的光在任何角方向都全反射. 关键词： 一维光子晶体 光学滤波器 光学薄膜 光通信     

Thickness-dependence of optical constants for Ta2O5 ultrathin films

An effective method for determining the optical constants of Ta₂O₅ thin films deposited on crystal silicon (c-Si) using spectroscopic ellipsometry (SE) measurement with a two-film model (ambient–oxide–interlayer–substrate) was presented. Ta₂O₅ thin films with thickness range of 1–400 nm have been prepared by the electron beam evaporation (EBE) method. We find that the refractive indices of Ta₂O₅ ultrathin films less than 40 nm drop with the decreasing thickness, while the other ones are close to those of bulk Ta₂O₅. This phenomenon was due to the existence of an interfacial oxide region and the surface roughness of the film, which was confirmed by the measurement of atomic force microscopy (AFM). Optical properties of ultrathin film varying with the thickness are useful for the design and manufacture of nano-scaled thin-film devices.     

反应磁控溅射制备TiO2和Nb2O5混合光学薄膜

利用反应磁控溅射技术在BK-7基片上制备了二氧化钛和五氧化二铌均匀混合的光学薄膜.薄膜的内部微结构、表面形貌、化学成分比例以及光学性质等用X射线衍射、高分辨扫描电子显微镜、原子力显微镜、X射线光电子能谱和紫外可见近红外分光光度计进行研究;发现制备的薄膜为非晶结构,薄膜的表面平整、内部结构致密,不存在柱状结构或结晶颗粒的缺陷,TiO2与Nb2O5的成分比例大致是1∶1.54.从光学透射光谱计算的折射率和消光系数显示,在550 nm波长处的折射率为2.34,消光系数为2.0×10－4.结果表明制备的薄膜是TiO2和Nb2O5均匀混合的高质量光学薄膜.     

直线型端口类盒型拓扑结构微带滤波器设计

针对微波带通滤波器小型化、高性能的应用需求,研究了基于双模方形环谐振器的直线型端口的两阶带通滤波器响应特性,进一步提出使用单模谐振器和双模谐振器相结合设计直线型端口的高阶微带带通滤波器。提出的直线型端口双模方形环微带滤波器具有类盒型拓扑结构,能够实现灵活的频率响应特性,而且传输零点的位置可调,能够满足不同的应用需求。由于存在寄生的对角交叉耦合路径,提出的类盒型拓扑结构微带滤波器可以实现一个额外的传输零点。为了验证结构和设计方法的可行性,设计了两款中心频率为5.2 GHz的三阶和五阶带通滤波器,最后进行加工和测试。耦合矩阵响应、仿真和测试结果一致性较好,表明了该结构实现高性能滤波器的可行性。     

TiO2/Al2O3薄膜的原子层沉积和光学性能分析

采用原子层沉积技术在熔石英和BK7玻璃基片上镀制了TiO2/Al2O3薄膜,沉积温度分别为110℃和280℃。利用X射线粉末衍射仪对膜层微观结构进行了分析研究,并在激光损伤平台上进行了抗激光损伤阈值测量。采用Nomarski微分干涉差显微镜和原子力显微镜对激光损伤后的形貌进行了观察分析。结果表明,采用原子层沉积技术镀制的TiO2/Al2O3增透膜的厚度均匀性较好,Φ50 mm样品的膜层厚度均匀性优于99%;光谱增透效果显著,在1 064 nm处的透过率〉99.8%;在熔石英和BK7基片上,TiO2/Al2O3薄膜在110℃时的激光损伤阈值分别为（6.73±0.47）J/cm2和（6.5±0.46）J/cm2,明显高于在280℃时的损伤阈值。     

退火对TiO2薄膜形貌、结构及光学特性影响

利用射频磁控溅射技术在熔融石英基片上制备TiO<,2>薄膜,采用X射线衍射、扫描电子显微镜(SEM)、拉曼光谱以及透过谱研究了退火温度和退火气氛对TiO<,2>薄膜的结构、形貌和光学特性的影响.实验结果表明:在大气环境下退火,退火温度越.高,薄膜晶化越好,晶粒明显长大,温度高于700℃退火的薄膜,金红石相已明显形成.实验还发现,退火气氛对金红石相的形成是非常重要的,拉曼光谱反应出Ar气氛退火,抑制了金红石晶相的发育,薄膜仍以锐钛矿相为主.Ar气氛退火的薄膜在可见光范围内的透过率比大气退火的要低,并且由透过率曲线推知:金红石的光学带隙约为2.8 eV,比锐钛矿的光学带隙小0.2 eV.     

(Ta_2O_5)_(1-x)(TiO_2)_x陶瓷结构相变研究

采用固相反应技术制备了x分别为 0 0 5、0 0 8和 0 1 1的 (Ta2 O5) 1-x(TiO2 ) x 陶瓷 ;在室温至 6 0 0℃范围内 ,测量了这些陶瓷样品的拉曼光谱随温度的变化。随着温度的升高 ,拉曼光谱中位于 35～38cm- 1的最低频移的声子模发生软化 ,并随之发生结构相变。拉曼光谱和实验结果都表明 :组分x分别为0 0 5、0 0 8和 0 1 1的 (Ta2 O5) 1-x(TiO2 ) x 陶瓷分别在 36 0、4 5 0和 5 4 0℃发生了由三斜至单斜相的结构相变。上述结论得到了 (Ta2 O5) 0 92 (TiO2 ) 0 0 8单晶热膨胀系数测量数据的支持。     

Flexible InGaZnO thin film transistors using stacked Y2O3/TiO2/Y2O3 gate dielectrics grown at room temperature

In this Letter, we report a low operation voltage and high mobility flexible InGaZnO thin‐film transistor (TFT) using room‐temperature processed Y₂O₃/TiO₂/Y₂O₃ gate dielectric. The flexible IGZO TFT showed a low threshold voltage of 0.75 V, a small sub‐threshold swing of 137 mV/decade, a good field effect mobility of 32.7 cm²/V s, and a large I_on/I_off ratio of 1.7 × 10⁶. The low operation voltage, small sub‐threshold swing and high mobility could be ascribed to the combination of high‐κ TiO₂ and large band gap Y₂O₃, which provide the potential to meet the requirements of low‐temperature and low‐power portable electronics.

     

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.     

窄带干涉滤光片抗击不同输出方式激光的损伤特性研究

利用Nd∶YAG调Q单脉冲激光和自由脉冲激光对硬膜窄带干涉滤光片进行激光损伤阈值的测试,并且采用表面热透镜技术测量了滤光片的吸收率。实验发现:窄带干涉滤光片的吸收率和激光损伤阈值强烈依赖于辐照激光波长与窄带干涉滤光片通带的相对位置;在调Q单脉冲激光作用下,不同中心波长的滤光片损伤形貌存在明显的差别,而在自由脉冲激光作用下,各滤光片的损伤形貌则趋于相同,均表现为典型的热熔烧蚀破坏。根据实验结果,结合损伤形貌,通过驻波场理论对激光作用下滤光片内电场分布的分析与模拟,探讨了两种激光模式作用下滤光片的损伤特征和损伤机理的不同特点。     

新型负耦合结构在基片集成波导滤波器中的应用

针对高性能交叉耦合基片集成波导带通滤波器的应用,提出一种新型负耦合结构,该耦合结构由两个短路耦合线设计实现,并详细分析了其特性,能够实现较弱或较强的负耦合。总结了基于特征多项式的耦合矩阵综合优化方法,并通过两个滤波器的设计进行说明。基于综合得到的两个耦合矩阵,设计了两个中心频率为10 GHz的四阶交叉耦合基片集成波导带通滤波器,第一个滤波器的归一化相对带宽为3%,负耦合结构提供交叉耦合,用于说明该耦合结构提供相对较弱的耦合强度;第二个滤波器的相对带宽为8%,负耦合结构提供主耦合,用于说明该耦合结构提供较强的负耦合强度。为了验证滤波器的实际性能,对这两款滤波器进行了加工和测试。测试和仿真结果一致性较好,表明了该负耦合结构用于高性能交叉耦合基片集成波导滤波器设计的可行性。最后讨论了弱色散交叉耦合对传输零点位置的影响。     

二氧化钛胶体及其自组装薄膜的光谱分析

水解钛酸四丁酯制备了二氧化钛胶体;采用静电自组装技术制备了聚电解质与二氧化钛胶体的复合薄膜;采用吸收光谱和荧光光谱对二氧化钛胶体及其复合薄膜进行了表征。吸收光谱显示,胶体的吸收带边蓝移,显示出量子尺寸效应,胶体的荧光光谱出现了多个发光带,最短发光波长位于371nm,发光主要集中在蓝光区域内;在252nm光源激发下。复合薄膜的发射谱带具有二氧化钛水溶胶的发射谱带的特征,荧光发射主要来源于二氧化钛,聚电解质的引入对复合薄膜的光致发光特性有一定影响。     

窄带干涉滤光片抗击不同输出方式激光的损伤特性研究

利用Nd∶YAG调Q单脉冲激光和自由脉冲激光对硬膜窄带干涉滤光片进行激光损伤阈值的测试,并且采用表面热透镜技术测量了滤光片的吸收率。实验发现：窄带干涉滤光片的吸收率和激光损伤阈值强烈依赖于辐照激光波长与窄带干涉滤光片通带的相对位置;在调Q单脉冲激光作用下,不同中心波长的滤光片损伤形貌存在明显的差别,而在自由脉冲激光作用下,各滤光片的损伤形貌则趋于相同,均表现为典型的热熔烧蚀破坏。根据实验结果,结合损伤形貌,通过驻波场理论对激光作用下滤光片内电场分布的分析与模拟,探讨了两种激光模式作用下滤光片的损伤特征和损伤机理的不同特点。     

激光烧结(Ta_2O_5)_(1-x)(TiO_2)_x陶瓷的拉曼光谱研究

简介了激光快速烧结陶瓷技术;测量了采用激光快速烧结技术和传统电炉烧结技术制备的(Ta2O5)1-x(TiO2)x陶瓷的相对介电常数和介电损耗;分析了这两类试样的激光拉曼光谱和粉末XRD谱;发现:(Ta2O5)1-x(TiO2)x陶瓷经激光快速烧结后产生了新相,从而导致相对介电常数大幅度提高。     

金属醇盐法制备Ta2O5气凝胶

 以乙醇钽为前驱物,采用金属醇盐溶胶-凝胶技术,获得了Ta₂O₅湿凝胶,分析了不同条件下的溶胶-凝胶过程,并初步探讨了凝胶过程机理。Ta₂O₅的溶胶-凝胶过程主要受到水量、催化剂用量及钽源浓度等因素的影响：体系在强酸性条件下凝胶,且随着酸性的增强,体系凝胶时间明显缩短;当水量较少时,凝胶时间随水量的增加而增加,但当水量增加到一定程度时,体系凝胶时间基本不变;实验证明,通过增大溶剂用量,体系凝胶时间延长,气凝胶理论密度降低。通过对溶胶-凝胶过程的控制,结合超临界干燥技术,获得了密度低至44 mg/cm³的Ta₂O₅气凝胶样品。     

Theoretical analysis on the optical characteristics of pure and N-doped Ta2O5 2D photonic crystals with honeycomb lattice

Density functional theory (DFT) is performed on the structural and optical properties of undoped and N-doped Ta₂O₅. The optimized lattice constants of β-Ta₂O₅ are in good agreement with the experimental values. When O is replaced by N in Ta₂O₅, the substitutional doping of N in Ta₂O₅ clearly increases the refractive indices. The propagation of acoustic wave in two-dimensional (2D) photonic crystal of a honeycomb structure of air cylinder is investigated by the plane wave expansion method (PWEM). Our numerical results show that Ta₂O₅ has incomplete band gaps, indicating that only the TE mode appears. Ta₂O_4.5N_0.5 is more suitable for background material. When a = 338 nm, r/a = 0.46, and Δ = 0.022 (ωa/2πc), a complete band gap appears in the red light range.