基于等效膜层理论的1/4规整膜系薄膜偏光分束镜

为了设计制作1/4规整膜系的高性能薄膜偏光分束镜,根据三层对称膜系结构的等效膜层理论和截止带理论,设计了两种对称膜系结构的偏光分束镜。利用TFCalc薄膜软件对两种膜系结构偏光分束镜的分光光谱特性进行了模拟。利用电子枪蒸镀法分别制备了两种膜系结构的偏光分束镜(580~780 nm),并利用分光光度计和搭建的消光比测试系统,对两种膜系结构偏光分束镜的透射率和消光比进行了测试。结果表明,两种膜系结构的偏光分束镜在设计分光光谱范围内透射率可以达到90%以上,消光比优于3×10-3,与理论设计吻合得很好。     

TiO2纳米薄膜微观结构及光学性能研究

用sol-gel法制备了纳米TiO₂薄膜,用原子力显微镜(AFM)观察了薄膜的表面形貌,测量了薄膜的表面粗糙度(RMS)为2.832 nm;用红外光谱(IR)研究了TiO₂薄膜前驱体溶胶的组成; 探讨了TiO₂薄膜的焙烧温度、层数等制备条件对TiO2光催化活性的影响,结果发现在490℃,8层膜的TiO₂活性最高.     

溶胶-凝胶TiO2和SiO2光学膜的结构

本文研究了TiO₂和SiO₂溶胶-凝胶光学膜在低温热处理下的组分、形貌特征、光散射特性.AES分析结果表明,在TiO₂膜和SiO₂膜的交界面处,Ti和Si相互扩散,从而证实了在多层膜中,膜层之间、膜层和基底之间有Ti-O-Si(或Si-O-Ti,或Si-O-Si)化学键形成.AES和ESCA分析结果显示溶胶-凝胶膜经过低温处理后C的含量较高,这归结为溶胶—凝胶膜的工艺特点.AFM测试结果显示,溶胶—凝胶TiO₂光学膜的表面形貌具有显著的柱状结构,薄膜表面起伏大约是7.5nm.TiO₂,SiO₂单层膜的表面散射率随着热处理温度的提高而变大,对于不同陈化时间的溶液镀制的膜有不同的表面散率.     

脉冲激光辐照光学薄膜的缺陷损伤模型

建立了缺陷吸收升温致薄膜激光损伤模型,该模型从热传导方程出发,考虑了缺陷内部的温度分布以及向薄膜的传导过程,通过引入散射系数简化了Mie散射理论得出的吸收截面.对电子束蒸发沉积的ZrO₂:Y₂O₃单层膜进行了激光破坏实验,薄膜样品的损伤是缺陷引起的,通过辉光放电质谱法对薄膜制备材料的纯度分析发现材料中的主要杂质元素为铂,其含量为0.9％.利用缺陷损伤模型对损伤过程进行了模拟,理论模型和实验结果取得了较好的一致性.     

窄带薄膜偏光分束镜的研制及其性能测试

采用非MacNeille形式的薄膜偏光分束镜的设计,在K9基体上交替镀制了ZrO2和SiO2薄膜,从而在690 nm处实现了P光和S光的偏振分光.搭建了三个偏光测试系统对样品的偏光性能进程了测试,测试结果表明：透射率曲线和理论设计曲线吻合得很好;透射P光的消光比优于1.3×10－3,可以作为优良的起偏镜;入射角变小时其消光比呈变优趋势.     

SnO2:Zr薄膜对SO2气体的光学气敏特性研究

采用双靶反应溅射制得SnO₂:Zr薄膜,并对它作了150°C下SO₂气敏光学特性试验,首次发现在适当工艺条件下制得的SnO₂:Zr薄膜在近红外波段(1.7～3μm)对SO₂气体具有明显的光学气敏特性,在2.65μm附近透过率上升幅度达10%左右.Zr的引入增强了SnO₂薄膜对SO₂的吸附能力.用二次离子质谱对吸附SO₂前后的薄膜作了组分相对含量分析.本实验结果对今后研究高性能SO₂气敏传感器有一定的价值.     

薄膜光学 薄膜材料与器件

O484．41 2005042879 窄带薄膜偏光分束镜的研制及其性能测试=Design and test of narrow wavelength thin film polarizing beam-split- ting prism[刊,中]／孔伟金(曲阜师范大学激光研究所．山东,曲阜(273165)),吴福全…／／光子学报．-2004,33 (11),-1373-1376 采用非MacNeille形式的薄膜偏光分束镜的设计,在 K9基体上交替镀制了ZrO2和SiO2薄膜,从而在690 nm 处实现了p光和s光的偏振分光。搭建了3个偏光测试系     

透射式GaAs光电阴极抗光反射膜的研究

本文计算了在透射式GaAs光电阴极的窗玻璃和GaAlAs缓冲层之间引入Si₃N₄或SiO₂膜使光电阴极的入射光反射率所产生的变化,并测量了Si₃N₄膜、SiO₂膜和SiO₂/Si₃N₄复合膜对阴极反射率的影响。理论计算和测量表明,Si₃N₄膜和SiO₂/Si₃N₄复合膜可有效地降低光电阴极对入射光的反射率。当Si₃N₄膜的厚度约为100nm时,可使光电阴极的反射率降低近60%。本文结果为科学地选择透射式GaAs光电阴极所需的的抗光反射膜提供了依据。     

防离子反馈Al2O3膜对三代夜视成像器件性能的影响

为解决三代微光管寿命问题，采用电子显微镜和质谱仪对微通道板输入面溅射蒸镀的Al₂O₃膜质量进行了分析，研究了膜层对器件性能的影响，并就Al₂O₃给三代微光夜视成像器件带来的成像质量问题进行了讨论。研究结果表明：尽管Al₂O₃薄膜可以有效地防止离子反馈，但给管子成像质量带来了严重影响，使得图像模糊，信噪比降低等。提出了从本质上解决器件寿命问题的有效措施是将光电阴极与显示屏进行真空隔离，以实现光电阴极无离子反馈的轰击。     

1064nm分振幅光偏振测量仪的多层介质分束镜的设计和制备

设计和制备了一种用于1064nm分振幅光偏振测量仪(DOAP)的具有多层介质薄膜结构的差分相移分束镜。通过理论分析该DOAP系统的仪器矩阵参数,得到分束镜的最优参数,并用离子束溅射沉积方法制备了分束镜样品及其背面的减反射膜,其实测结果与设计值吻合较好。与单层薄膜分束镜相比,多层介质薄膜分束镜不受基板、膜层材料,以及入射角和工作波长的限制,具有更广泛的应用。     

基于棱镜扫描法的太阳光谱仪光谱定标

为了标定扫描式棱镜太阳光谱仪的棱镜不同转动角度对应的中心波长和光谱带宽,利用了一种棱镜扫描方法对太阳光谱仪的光谱响应函数进行测量。该方法使用固定的单色光波长,控制棱镜转动实现单色光的像在探测器位置扫描,并通过坐标映射得到响应位置的光谱响应函数。文中根据光谱响应函数的定义,推导出棱镜扫描法与单色仪波长扫描方法波长定标原理上的等效性。之后分别以532 nm固体激光器和632.8 nm氦氖激光器为光源,使用棱镜扫描法测量太阳光谱仪对应波长位置的光谱响应函数,并以单色仪波长扫描法实验作为对比。实验结果表明,对于扫描式棱镜太阳光谱仪,棱镜扫描法测量的中心波长分别为531.86和632.67 nm,其准确度优于单色仪波长扫描法测得的531.39和631.97 nm。由于不受单色仪性能的限制,前者测量的光谱带宽值也优于后者。最后以汞灯为光源使用棱镜扫描法对太阳光谱仪进行了光谱定标实验,实现了特征光谱定标法结合棱镜扫描法对中心波长及光谱带宽的标定。该方法同样可以应用于扫描式光栅光谱仪以及单色仪的光谱定标。     

双沃拉斯顿棱镜光强分束比精确分析

利用折射定律,介质膜两侧折射率不同时多光束干涉理论和菲涅耳公式,精确推导了双沃拉斯顿棱镜的光强分束比的具体表达式。以公式为基础,通过Matlab软件数值模拟作图分析光强分束比随入射角、入射波长和结构角的变化关系曲线。结果表明:在棱镜为介质胶合型时,光强分束比随入射角和入射波长的变化很小,光强分束比基本为1;棱镜为空气胶合型时,光强分束比随入射角,结构角和波长的变化很大。两种情况下,光强分束比随各参量的变化基本呈周期性变化。     

测量光波波长的实验研究

采用三棱镜和光栅测量绿光波长,结果表明三棱镜测量光波波长的精确度比光栅测光波精确度更大,为实验提供了一种更精确测量光波波长的方法。     

双折射器件对机载激光雷达偏振探测影响的研究

根据膜层理论给出了机载激光雷达回波信号垂直入射偏振棱镜时偏振平行分量透过率的数学解析表达式,定量分析了偏振棱镜对机载激光雷达回波信号平行分量透过率的影响,理论计算表明：棱镜晶体厚度、空气膜层厚度及棱镜结构角共同影响回波信号通过偏振棱镜的透过率;当回波信号波长为532 nm,利用1/2石英波片测得的偏振平行通道和偏振垂直通道的增益比k为1.2时,机载激光雷达偏振通道增益比k的真实值在1.003～1.463之间,若不考虑1/2波片对k值的影响,会给退偏振比反演带来较大的系统误差.     

改善外腔半导体激光器调谐特性的新方法

基于原有的Littman结构外腔半导体激光器,提出采用一种新的光学方法来实现波长调谐。该方法采用了包含一个旋转楔形棱镜的“光杠杆”系统来降低调谐的机械要求,提高波长选择精度。通过选择不同的楔形棱镜顶角和光线入射角,机械要求可以降低1～2个数量级,波长选择精度也得到相同量级的提高。该方法使Littman结构外腔半导体激光器的调谐特性得到极大的改善,并大大降低了震动的敏感性。     

汞光谱色散规律的实验研究

在分光计实验中,低压汞灯发出五种不同波长的单色光经玻璃三棱镜后发生色散现象,实验研究表明玻璃三棱镜对汞光源光谱折射率是随波长增大而减小的变化的规律,其中对黄光折射率最小,紫光折射率最大,这种色散属于正常色散,通过这个实验进一步说明了科希公式的正确性.     

An optical method for wavelength fine-selection in optical spectrum analysers

This letter describes a novel optical method for wavelength fine-selection in the optical spectrum analysers(OSAs) for dense wavelength division multiplexing (DWDM) applications. The proposed new method employs a 'refractive optical lever'system consisting of a rotating optical wedge prism.A new OSA system based on Littman-type monochromator is proposed and the wavelength selection accuracy and resolution of OSA that has included such an optical lever system have been improved by a factor of 20 to100 depending on the wedge angle and offset orientation angle of the optical wedge prism. This proposed 'refractive optical lever' may also simplify the rotation mechanism of the mirror in the commercially available OSAs.     

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°.     

消色差的1/4波长延迟器的几何光学设计

在许多光谱学测量和实验研究中,常需要一个消色差1/4波长延迟器来满足各种实验测量条件.这可以通过一个在工作波长范围内折射率变化较小的菱型棱镜来实现.为了使用方便,在光学系统中可设计一个具有三个全内反射面的V型棱镜,其总的相位延迟达90°,同时可避免光路偏差.在实际应用中,需对棱镜的尺寸和通光孔径进行优化设计,以达到最佳效果.在本文中,我们给出了具有这种结构的几何设计例子,还结合不同参量成功地设计研制了一个消色差的1/4波长延迟器,并应用于磁光材料的克尔效应测量中.文中给出了详细计算和误差修正,所给出的计算公式可用于其他尺寸的消色差1/4波长器的设计和研制.