窄带滤光片透射比测量误差分析

分析了窄带滤光片透射比测量的误差原因,讨论了三种不确定度来源,与传统透射比测量的不确定源相比,增加了滤光片峰值波长不确定度源。分析结果表明,半宽越窄的滤光片峰值波长不确定度对透射比测量影响越大。     

波分复用薄膜带通滤光片的中心波长温度稳定性

讨论了影响波分复用薄膜滤光片中心波长漂移的因素 ,着重分析了滤光片的温度稳定性。根据实验结果 ,借助于高桥模型 ,分析计算了滤光片的折射率温度系数、线膨胀系数和泊松比以及它们对温度漂移的影响。得到了Ta2 O5/SiO2 滤光片薄膜的折射率温度系数、线膨胀系数、泊松比分别为 1× 10 -5℃-1,5× 10 -7℃-1和 0 12 ,指出了这三个参量是影响温度稳定性最重要的因素 ,特别是薄膜的折射率温度系数。对特定的基板热膨胀系数 ,通过调节滤光片的干涉级次和间隔层材料 ,可望得到零温度漂移的稳定滤光片。     

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.     

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%。     

深度学习的亚波长窄带陷波滤光片设计

亚波长光栅结构表现出优异的陷波滤光特性,其经典设计是设定亚波长的几何结构参数,求解麦克斯韦方程组,设定优化算法求解出最优解,需要消耗大量的时间和计算资源.提出一种基于深度学习的逆向设计方法,搭建了可以同时实现正向模拟与逆向设计的串联神经网络.基于python语言的Tensorflow库进行网络搭建;优化均匀波导层的高度...     

基于遗传算法的斜入射窄带滤光片膜系优化设计

根据薄膜窄带滤光片在斜入射时的偏振特性,提出了基于遗传算法的斜入射薄膜窄带滤光片膜系优化设计方法.根据开发的程序,设计并制备了一组可用于18°倾斜入射的0.8纳米信道间隔的五腔薄膜窄带滤光片.该滤光片能有效地抑制斜入射时偏振光中心波长的分离现象,降低器件的偏振相关损耗,通过角度调谐能实现选择波长的改变.通过与针法设计的滤光片膜系相比,遗传算法得到的膜系具有更高的矩形度、更大的波长调谐范围以及更低的偏振相关损耗.实验结果表明其满足设计要求并有超过25纳米的波长调谐范围.     

等离子体辅助制备窄带滤光片

研究了采用等离子辅助技术制备窄带滤光片的工艺。介绍了等离子辅助蒸镀系统的基本工作原理,描述了优化膜厚均匀性的过程。在有色玻璃上制备了由多层TiO2和SiO2薄膜组成的窄带滤光片,测试并分析了窄带滤光片的性能。试验结果表明,采用等离子体辅助蒸镀技术能够批量制备具有优良光学性能的窄带滤光片。     

远红外窄带滤光片厚度的鲁棒性分析

鉴于在制备过程中存在介质层厚度的随机扰动,计算了远红外窄带滤光片厚度的鲁棒性。结果表明:当随机度小于0.05时,窄带滤光片全向带隙和带隙率变化不大,但缺陷层的透射率只有原来的1/3左右;当随机度大于0.1时,随着厚度的随机扰动逐渐增大,窄带滤光片的全向带隙和带隙率都逐渐减小;当随机度达到0.2时,窄带滤光片的第一个全向带隙消失,第二个全向带隙向短波方向偏移明显,缺陷层的透射率也只有原来的1/3左右;当随机度达到0.5时,窄带滤光片的两个全向带隙全部消失。制备了一种远红外窄带滤光片,其结果较好地验证了厚度的随机扰动对滤光片的影响。     

远红外窄带滤光片厚度的鲁棒性分析

鉴于在制备过程中存在介质层厚度的随机扰动,计算了远红外窄带滤光片厚度的鲁棒性。结果表明:当随机度小于0.05时,窄带滤光片全向带隙和带隙率变化不大,但缺陷层的透射率只有原来的1/3左右;当随机度大于0.1时,随着厚度的随机扰动逐渐增大,窄带滤光片的全向带隙和带隙率都逐渐减小;当随机度达到0.2时,窄带滤光片的第一个全向带隙消失,第二个全向带隙向短波方向偏移明显,缺陷层的透射率也只有原来的1/3左右;当随机度达到0.5时,窄带滤光片的两个全向带隙全部消失。制备了一种远红外窄带滤光片,其结果较好地验证了厚度的随机扰动对滤光片的影响。     

波长渐变滤光片的镀制

采用常规的真空蒸发镀膜技术,利用自行设计制作的膜厚修正挡板机构,分别在1cm×3cm的条形K9玻璃基底和Si基底上镀制出了波长渐变滤光片。滤光片的波段范围从可见光区直至中红外区。阐述了波长渐变滤光片的镀制工艺及其结果,分析了在实际镀制中膜厚偏差产生的原因,提出了修正系统偏差的可行性方法。     

双离子束溅射制备近红外窄带通滤光片的光谱和表面形貌

为了观测大气层中的水汽含量以及CH₄和CO₂的浓度,在蓝宝石(Al₂O₃)基片上制备了两种窄带通滤光片,其中心波长分别为1375 nm和1610 nm,带宽分别为15 nm和60 nm,透过率均达到了95%。基于法布里-珀罗腔结构设计了带通滤光膜系,并对其进行了优化。与电子束蒸镀薄膜相比,采用双离子束溅射沉积方法制备的Nb₂O₅/SiO₂滤光片薄膜,其表面质量明显改善,缺陷减少,表面粗糙度均方根降低到1 nm以下,显著改善了与光电探测器光耦合时的不均匀性。     

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。     

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。     

全向激光告警系统中窄带滤光片的透射率分析

根据全向激光告警系统的结构特点,阐明了系统中大视场接收和窄带光谱滤波技术之间的矛盾.通过建立法布里-珀罗滤光片的模型,从反射膜的反射率、位相跃变以及间隔层介质所产生的光程差等因素,分析了激光从不同入射角入射时,滤光片具有不同的透射率.给出了激光入射角与透射率之间的关系公式,通过实验验证其有效性.     

角度调谐滤光片特性分析及膜系设计

对窄带滤光片的倾斜入射特性作了分析.斜入射时其透射通带和峰值会向短波方向移动,透射曲线的稳定性跟滤光片的间隔层结构相关,多腔间使用相同的间隔层可以保证斜入射时有稳定的峰值透射率和带宽,利用该特点可以制备角度调谐窄带滤光片.透射光S和P偏振分量的中心波长随入射角度的增大出现分离现象,产生较大的偏振相关损耗.通过搭配不同厚度的高低折射率材料作为间隔层,改变其有效折射率,使其两个偏振分量的中心波长实现重合.设计了符合密集波分复用(Dense Wavelength Division Multiplexing,DWDM)系统要求的低偏振相关损耗四腔窄带角度调谐滤光片膜系,其可调谐范围达20 nm以上,并评估了所设计角度调谐滤光片的调谐性能.     

单腔,双腔窄带干涉滤光片在单色光照射下的光散射

从理论和实验上讨论了单腔、双腔窄带干涉滤光片中的光散射现象，结果表明：光散射主要是由干涉滤不片和腔结构引起的。当波长小球滤光片峰值波长的激光束入射到该滤光片上时，在滤光片两侧形成散射光锥，散射光的散射角等于滤光片峰值紫移到入射光波长时滤光片所转过的角度，理论计算和实验结果符合得很好。     

高斯光束斜入射窄带滤光片的透射光强分布

基于多光束干涉原理,推导了高斯光束斜入射角度调谐窄带滤光片后的透射光强表达式.在此基础上研究了入射角对高斯光束的透射特性的影响.计算和实验结果表明:随着入射角的增大,透射光强的光斑会出现一定程度的展宽现象;当入射角度较小时,输出为单一光斑,但其光强峰值位置产生了一定的偏移,并不在呈现高斯分布;当入射角度较大时,输出则为一系列的离散光斑.     

硅薄膜的短波红外光学特性和1.30μm带通滤光片

在短波红外区域(1～3μm),硅薄膜材料因其具有折射率高、透明性好、膜层应力易匹配等诸多优点而得到广泛应用。基于改进后的Sellmeier模型拟合出了制备的硅薄膜的短波红外光学特性,以此为基础,选用硅和二氧化硅两种材料,设计并制备出中心波长在1.30μm,相对带宽2.46%的带通滤光片。利用了硅薄膜在波长小于1.0μm波段的吸收特性较好地扩展了带外截止范围。测量结果表明,具有2个谐振腔的带通滤光片峰值透射率达到85.8%,半功率带宽控制在约32nm,带外截止范围覆盖了波长小于1.75μm的光谱区域。     

空间外差光谱仪中窄带滤光片的光谱特性研究

高光谱空间外差干涉光谱仪的光谱响应由窄带滤光片的光谱特性决定,由于窄带滤光片的制备水平与理论值存在差距,使得发生光谱展宽或波长漂移等现象,在空间外差光谱仪中形成高频和低频光谱混叠从而导致复原光谱失真。在分析滤光片对仪器光谱响应性能影响的基础上,通过在空间外差光谱仪核心干涉组件光栅的胶合过程中,根据窄带滤光片实测波长透过率曲线,利用可调谐激光器动态监测调整光谱仪基频波长的方法改善对其造成的光谱混叠。结果表明,通过实测滤光片特性调整光栅偏转角度来改变基频波长,可最大程度地有效利用仪器所能覆盖的光谱范围,根据干涉图的复原光谱信号可知试验装置的有效光谱范围从758~770.9 nm增加至756~770.9 nm。     

DWDM用薄膜窄带滤光片的容差特性模拟分析

讨论了用于DWDM系统的薄膜窄带滤光片在镀制过程中的监控方法及误差产生的机理,利用自行建立的计算机膜厚容差模拟程序,分析了多FabryPerot腔窄带滤光片的容差特性.发现多腔窄带滤光片各腔的误差灵敏度与腔的位置有关,且各腔间隔层组成材料不同,其对误差最敏感的膜层位置也不相同.