近红外消偏振分光膜设计近红外消偏振分光膜设计

大角度倾斜入射时,光学薄膜表现出强烈的偏振效应。入射光S分量和P分量的反射率和透射率曲线,以及反射或透射引起的两个分量的相位变化都不再相同,彼此有一定的偏振分离。通过对产生偏振效应内在原因的分析,采用一个在近红外波段对于45倾斜入射光的S分量和P分量等效导纳非常接近的膜系结构,结合单纯形法优化算法,设计得到一个1 500～1 600 nm范围内反射率都是50％的近红外消偏振分光膜。结果显示,在45入射时,S分量和P分量的反射率曲线偏振分离小,反射和透射引起的相位变化也控制在很小范围。     

膜截止滤光片的消偏振设计

薄膜截止滤光片在倾斜入射时不可避免地会产生s和 p二个偏振分量的分离,因而在许多应用,特别是光通讯的应用中成为一个棘手的难题。提出了一种新的设计方法,对最常用的45°入射角,实现了长波通和短波通两种截止滤光片的完全消偏振, 在透射率为50%处,其偏振分离分别为0.3 nm和 0.1 nm。基本的设计方法是采用宽带法布里珀罗薄膜干涉滤光片中心波长两侧的干涉带作为长波通或短波通截止滤光片的初始膜系,然后经过适当的优化以提高透射带的透射率。宽带干涉滤光片的间隔层常由半波长厚度的高、低折射率混合膜层组成,如2H2L2H或2L2H2L。由于这种设计的截止区和透射带带宽常嫌不足,故提出了展宽截止区和透射带的方法。对一个典型的短波通截止滤光片,在波长1550 nm,截止区和透射带宽均达到了200 nm。这种设计方法不仅简单、性能优良,而且膜厚控制容差较大,故易于制造。     

8.0 nm反射式偏振膜的设计和制备

讨论了软X射线反射式偏振膜的设计原理和方法,利用设计软件模拟设计了8.0 nm处的Mo/B4C偏振膜.对影响多层膜性能的参量进行了详细的误差分析.利用磁控溅射镀膜机进行了偏振膜的制备研究,X射线小角衍射测量了多层膜的周期厚度,测量数据的拟合结果与设计值吻合很好.     

近红外双波段消偏振分光膜的设计

大角度倾斜入射时,光学薄膜表现出强烈的偏振效应。这一现象在大部分应用场合会带来系统光学性能的劣变,然而控制偏振效应的光学薄膜设计是困难的。分析了产生偏振效应的内在原因,采用由三种全介质材料构成的四层膜堆和等效层结构膜堆组合得到初始膜系,结合单纯形法和共轭梯度法的多级优化,设计了1300～1330nm和1535～1565nm两个波段范围内分光比都为1∶1的近红外双波段消偏振分光膜。结果显示,在45°入射时,在两个工作波段的s分量和p分量的反射率曲线偏振分离小,反射和透射引起的相位变化也控制在很小范围。     

利用等效层的消偏振宽带减反膜设计

分析了倾斜入射条件下导致光学薄膜产生偏振的原因,针对不同偏振态的等效导纳与等效相位进行了分析,并计算了对称膜层在45°入射条件下不同偏振态的等效折射率与等效相位厚度,采用等效层方法设计了光学性能良好的600～900 nm波段消偏振宽带减反膜。最后利用电子束蒸发技术制备了薄膜样品,样品的光谱性能完全能够满足使用要求。其中在600～900 nm波段范围内,平均反射率均小于1．38%,反射率的偏振度均低于0．89%。另外,通过对其理论及实验光学性能、角度敏感性、膜层厚度误差敏感性等方面的分析结果可知,对称膜层组合法是设计消除倾斜入射下宽带减反膜偏振效应的一种行之有效的方法。     

三波长宽角度消偏振平板分光膜的设计

分光膜都是倾斜使用的,不可避免地存在S和P 2个偏振分量的分离。在许多实际应用中,这是一个迫切需要解决的刺手难题。基于Thelen和Costich理论,选择初始膜系材料和结构,并在Needle合成法与Conjugate graduate精炼法的帮助下,采用全介质材料设计了532nm,633nm和1315nm三波长宽角度消偏振平板型分光膜,空气中入射角的变化范围为45°±5°。结果表明：在宽角度范围内,此膜系在(532±10)nm,(633±10)nm和(1315±10)nm范围的偏振分离都能比较好地满足消偏振要求。     

偏振保持光纤的模式双折射

偏振保持光纤是单模光纤的一种特殊类型,其模式双折射与温度、芯和皮折射率差及椭圆度、热膨胀系数、光纤直径、弹性模量、泊松比、频率、波长、拉丝张力等诸多因素有关,对与偏振保持光纤模式双折射相关的上述因素进行分析,指出光纤模式双折射越高,光纤的偏振态保持就越好,为更好地设计新型保偏光纤或合理选择保偏光纤类型奠定了基础.     

用于投影显示的分色合色膜系的消偏振设计

由于斜入射时,光学薄膜存在一定的偏振效应,将产生S-和P-偏振光的光谱分离.在Philips棱镜系统中,分色合色膜系通常分色时对S-光应用,合色时则对P-光应用.从提高光能利用率、减少杂散光和增加系统对比度等因素综合考虑,要求分色合色膜系的S-和P-偏振光的分离尽可能小.新设计方法采用宽带法布里－珀罗薄膜干涉滤光片中心波长两侧的干涉带作为长波通或短波通截止滤光片,可实现S-和P-偏振分量的分离几乎为零.     

全介质三波长消偏振平板型分光膜的设计

 利用Needle合成法与Conjugate graduate精炼法,并基于Thelen和Costich的理论选择初始膜系的材料和结构,设计了532,633和1 315 nm三波长消偏振平板型分光膜。结果表明,此膜系在(532±10), (633±10)和(1 315±10) nm范围内的偏振分离都非常小。对于532,633和1 315 nm 3个波长位置的消偏振要求,入射角的合理变化范围可以是45±2°。     

全介质三波长消偏振平板型分光膜的设计

利用Needle合成法与Conjugate graduate精炼法,并基于Thelen和Costich的理论选择初始膜系的材料和结构,设计了532,633和1 315 nm三波长消偏振平板型分光膜。结果表明,此膜系在(532±10), (633±10)和(1 315±10) nm范围内的偏振分离都非常小。对于532,633和1 315 nm 3个波长位置的消偏振要求,入射角的合理变化范围可以是45±2°。     

薄膜截止滤光片的消偏振设计

薄膜截止滤光片在倾斜入射时不可避免地会产生s和p二个偏振分量的分离,因而在许多应用,特别是光通讯的应用中成为一个棘手的难题。提出了一种新的设计方法,对最常用的45°入射角,实现了长波通和短波通两种截止滤光片的完全消偏振, 在透射率为50%处,其偏振分离分别为0.3 nm和0.1 nm。基本的设计方法是采用宽带法布里珀罗薄膜干涉滤光片中心波长两侧的干涉带作为长波通或短波通截止滤光片的初始膜系,然后经过适当的优化以提高透射带的透射率。宽带干涉滤光片的间隔层常由半波长厚度的高、低折射率混合膜层组成,如2H2L2H或2L2H2L。由于这种设计的截止区和透射带带宽常嫌不足,故提出了展宽截止区和透射带的方法。对一个典型的短波通截止滤光片,在波长1550 nm,截止区和透射带宽均达到了200 nm。这种设计方法不仅简单、性能优良,而且膜厚控制容差较大,故易于制造。     

偏振无关的双折射多波长滤波器的Z域设计

基于双折射铌酸锂晶体的电光效应,设计了一种偏振无关的二端口波导型多波长可调谐滤波器.在非对称干涉仪的上下分支波导上,耦合电极与相移电极周期性交叉级联实现模式的偏振转换.利用琼斯矩阵的Z域分析,求解驱动电压模拟实现多个波长的同时选择.仿真实现了自由光谱范围内分布任意的窄带多波长输出.波长中心处传输率为100%;旁瓣大小受到所选波长个数的影响,三个波长同时滤波的旁瓣可达12 dB.同时得到了梳状滤波输出谱,其通带顶部平坦,旁瓣可达15 dB以上.     

双折射双频激光器偏振特性的分析

用激光原理和晶体光学原理分析了腔内加旋光晶体的激光器输出光的偏振特性，实验和分析表明，激光器输出两束不同频率的垂直线偏振光，激光器两端输出光的偏振面有一夹角ａ，且此夹角与晶轴和传光方向的夹角θ有关。理论计算结果在双折射双频激光器的实验结果符合很好。     

基于针法的平板偏振膜设计

利用针(needle)法优化技术,分别以两种不同厚度的高折射率单层膜为初始膜系,设计得到了平板偏振膜。当入射角为56°时,在中心波长1053 nm附近不小于20 nm的带宽范围内,偏振膜的p光反射率Rp2%,s光反射率Rs99.5%,且消光比(Tp/Ts)200。角度特性分析结果表明,在入射角由53°增大至59°的过程中,两偏振膜的光学性能均满足设计要求,但偏振带却向短波长方向发生了移动,且带宽增大。根据蒙特卡罗容差分析,在各膜层膜厚误差独立的监控方式下,要保证成品率高于90%,则两偏振膜的最大容许膜厚标准偏差分别为1.20%和1.35%。     

双折射光纤中偏振复用技术的三阶色散抑制和补偿

针对三阶色散对零色散波长附近光脉冲偏振复用技术的破坏作用，提出了使用色散平坦光纤来抑制三阶色散的影响。然而用色散平坦光纤只能在脉冲短距离传输时有效，故提出用正负三阶色散交替的光纤补偿三阶色散对光脉冲偏振复用技术的影响。研究发现该补偿方案能有效地抵消线路的总三阶色散，实现了偏振脉冲长距离稳定传输。     

考虑静态双折射和圆二色性的弹光调制器偏振特性

为了进一步理解弹光调制器(PEM)的静态双折射和圆二色性,深入研究了PEM偏振特性。运用Muller矩阵分别描述弹光调制、静态双折射和圆二色性的偏振特性,建立了同时考虑静态双折射和圆二色性的PEM偏振特性模型;对该模型进行理论分析和仿真分析;搭建实验装置并进行了偏振调制实验。实验结果表明理论分析正确合理,PEM的偏振特性应为微小静态双折射、弹光调制和微弱圆二色性效应的组合。此外,还精细测量了其中一个PEM样品的圆二色性值为2.755×10~(-2),静态双折射的相位延迟值b=5.73×10~(-2)rad和方向角α=3.96°。较全面地给出了PEM偏振特性的一般Muller矩阵描述,扩充了弹光偏振调制方面的知识。     

双折射光纤中偏振模色散的抑制

利用双折射光纤中孤子自捕获现象可以抑制偏振模色散,但这种抑制技术对传输参量有严格的限制.本文提出在双折射光纤中周期性地改变快慢轴的方法来抑制偏振模色散. 研究发现,这种方法在一定程度上能有效地抑制偏振模色散,并且光纤间偏振轴的夹角偏差有利于对偏振模色散的进一步抑制.     

微米手性晶粒凝胶玻璃的制备及其消偏振效应

采用干法粉碎法将具有手性特征的块体水晶粉碎成粒径为70μm的手性晶粒，利用溶胶-凝胶法，将粒径为70μm的手性晶粒均匀地撒入凝胶基质中，制成厚度为4mm的含微米手性晶粒的凝胶玻璃，发现其表现出了消偏振效应.而将微米手性晶粒替换成同样尺寸粒径的玻璃粉体，以同样方法制成的相同厚度的含微米玻璃粉体的凝胶玻璃却表现出线偏振保持的性能.分析了此现象发生的原因. 关键词： 手性晶粒 溶胶-凝胶 消偏振     

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