多层高反膜的理论设计与光学特性研究

利用软件Essential Macloed对光学多层介质反射膜作了理论设计：用packing density的概念模拟了多孔薄膜,实现了材料折射率的可调节;通过计算分析了非四分之一波长膜系的光学特性,得出倍频反射带反射率随高折射率膜层厚度变化的关系,该结果对于特殊膜系的设计具有一定的理论指导意义。     

金属-介质多层膜的光学特性

分析了层结构对含极薄金属膜的金属－介质多层膜光学特性的影响，以及金属膜的光学常数及复合膜的光学特性与膜厚的关系．当金属膜为岛状膜时，多层膜的红外反射特性与岛状膜的几何参数有关，计算所得反射率与实验结果一致     

金属—介质多层膜的光学特性

分析了层结构对含极薄金属膜的金属－介质多层膜光学特性的影响，以及金属膜的光学常数及复合膜的光学特性与膜厚的关系。当金属膜为岛状膜时，多层膜的红外反射特性与岛状膜的几何参数有关，计算所得反射率与实验结果一致。     

多层膜金属狭缝阵列的光学异常透射特性

本文设计了多层膜金属狭缝阵列,并用有限元方法研究了该阵列的透射特性.结果表明,与传统的单层薄膜金属狭缝阵列相比,多层膜金属狭缝阵列可以实现介质层内局域电场增强,并在透射光谱中产生多个透射峰.此外,本文还研究了介质层的厚度、位置周期等对多层膜金属狭缝阵列透射特性的影响,这些结果将对调节透射峰的位置及更深刻理解多层膜金属狭缝的光学异常透射现象具有一定的指导意义.     

增透膜和增反膜

文章首先阐述了在目视光学仪器表面镀一层增透膜的原理，通过计算得出应选择透明介质的折射率和膜的厚度，由单层膜推广到双层膜及多层膜，其次阐述增反膜的原理，通过类比的方式推出多层增反膜时光反射的公式，最后说明了增反膜的应用。     

多层高反膜的理论设计与光学特性分析

从理论上对光学多层介质反射膜作了设计，用堆积密度的概念模拟了溶胶-凝胶法制备的纳米多孔薄膜的折射率；利用反射率增幅分析与膜层制备难度分析来选择理想的膜系设计；通过计算分析了经典四分之一波长膜系的光学特性，包括薄膜膜层的驻波场分布和镀膜过程中的随机误差对膜层反射率曲线的影响，为多层高反膜的化学法制备与实际应用提供了重要依据。     

薄膜光学中的矩阵方法

本文从光学教学的角度出发,用简单、直观的方法,推导出用特征矩阵表示的多层介质膜的振幅反射率和透射半公式。并通过对几种典型膜系的讨论,说明矩阵方法在薄膜光学中的具体应用。     

宽带偏振分光镜及其应用

偏振分光元件是光隔离器、环行器的关键元件之一.本文作者采用在直角棱镜上镀制多层介质偏振分光膜的方法,获得两束相互正交的偏振光,并通过合理地选择膜系结构参数和制备工艺,使两束偏振光的偏振度同时达到最佳,从而研制出一种宽带偏振分光镜.     

提高反射型偏振器反射比的理论分析

用反射法产生偏振光是获取偏振光的方法之一,但反射比比较低.从介质膜的能量反射比R出发,探讨了在各向同性介质表面镀介质膜时,反射光为偏振光的条件.并通过分析表明：选择合适的介质膜材料,可以使反射比大大提高,从而优化反射型偏振器.     

介质层光学厚度为非λ0/4的一维光子晶体透射谱研究

采用光学传输矩阵方法,模拟研究了当一维光子晶体的介质层光学厚度不为λ0/4时,光子晶体的光学传输特性,详细计算并分析了这类光子晶体的透射谱.结果表明,在这种常常被研究者们所忽视的介质层光学厚度为非λ0/4情况下,仅通过适当调节介质层的实际厚度就能够产生一个或多个近完全透射带,这将为光子晶体滤波器的制作提供一种简单的方法.     

介质层光学厚度为非λ0／4的-维光子晶体透射谱研究

采用光学传输矩阵方法，模拟研究了当一维光子晶体的介质层光学厚度不为λ/4时，光子晶体的光学传输特性。详细计算并分析了这类光子晶体的透射谱．结果表明。在这种常常被研究者们所忽视的介质层光学厚度为非λ/4情况下，仅通过适当调节介质层的实际厚度就能够产生一个或多个近完全透射带，这将为光子晶体滤波器的制作提供一种简单的方法．     

透紫外隔热银基复合多层膜的结构设计和光学性能

综合分析材料的能带结构及内光电效应,利用金属膜诱导透射定理设计并制备了几种透紫外隔热纳米多层膜.该多层膜系具有较高的近紫外透过率和优异的红外反射性能,在紫外固化的应用峰值365 nm处透射率高达80%,而对于波长在1 600 nm的红外波段反射率超过了90%,可用于紫外固化中有害热量的防护,提高固化质量.采用传统的真空蒸镀工艺获得较好膜层质量,膜系采用非晶TiO2与金属Ag交替生成TiO2/Ag/TiO2三明治结构.对比分析了膜层结构对其光学性能的影响,并利用变角椭圆偏振仪(VASE)分析了多层膜的界面。结果表明,Ag/TiO2界面明晰,无过渡层和界面反应层.     

三明治型多层膜楔形金属狭缝阵列的宽频透射

基于非共振原理的异常光学透射(Extraordinary Optical Transmission,EOT)现象可以实现宽频带透射,对宽频带光子器件的设计具有重要意义.金属狭缝纳米结构由于结构简单、易于集成、耦合效率高,常在纳米结构器件中用于构建光源.但金属亚波长狭缝结构一直存在透射率低的问题.为实现金属狭缝的宽频带高透射率,本文设计了三明治型多层膜楔形金属狭缝阵列,并应用有限元方法研究了该结构的透射特性.结果表明:与单层膜楔形金属狭缝阵列相比,多层膜楔形金属狭缝阵列在透射光谱中可产生多个透射峰,并且在红外波段可实现增强透射和宽频带透射;由于楔形狭缝从入射口到出射口逐渐变细的结构特点,狭缝从入口到出口阻抗逐渐变化,在介质层内及狭缝出口可实现局域电场增强.此外,本文还研究了楔形狭缝入口宽度、介质层厚度、介质层位置、金属薄膜总厚度及狭缝周期等对多层膜楔形金属狭缝阵列透射特性的影响.研究结果将对设计具有宽频带透射的多层膜结构及在纳米光源设计、集成光路研究、光电子电路应用方面有一定的指导意义.     

AlN／Al多层膜的红外反射谱研究

分析了含极薄金属膜的多层膜的红外反射谱，给出了一般的分析方法，包括：极薄金属膜的光学常数与膜厚的关系；岛状薄膜的光学常数与几何尺寸的关系；并进一步分析了多层膜中的表面电磁振动模及其对反射谱的影响，针对ＡｌＮ／Ａｌ多层膜的计算所得结果与实验相一致。     

AlN/Al多层膜的红外反射谱研究

分析了含极薄金属膜的多层膜的红外反射谱，给出了一般的分析方法，包括：极薄金属膜的光学常数与膜厚的关系；岛状薄膜的光学常数与几何尺寸的关系；并进一步分析了多层膜中的表面电磁振动模及其对反射谱的影响．针对ＡｌＮ／Ａｌ多层膜的计算所得结果与实验相一致     

软X射线多层膜透射式起偏器和检偏器设计

叙述了软X射线波段多层膜透射式起偏器和检偏器的设计原理，提出了设计准则，通过该准则设计的多层膜偏振元件能够同时满足具有较大的光通量和偏振度要求．同时还优化了不同膜厚比情况下软X射线多层膜偏振元件的性能，讨论了在多层膜制作过程中，由于表界面粗糙度和扩散的不同对元件性能的影响，这些工作为制作软X射线多层膜透射式起偏器和检偏器提供了设计基础。     

介质光学厚度对光子晶体透射峰带宽的影响

利用传输矩阵法理论,研究介质光学厚度对一维光子晶体（CBA）,（ABC）,透射峰带宽的影响,结果发现：介质光学厚度对光禁带中的透射峰带宽的影响规律明显,当A层介质的光学厚度增大时,透射峰带宽变宽;当分别增大B或者c层介质光学厚度时,透射峰带宽却均变窄;透射峰带宽对各介质光学厚度的响应灵敏度不同,尤其是对c层介质光学厚度的响应最为灵敏,而对A和B层光学厚度的响应灵敏度相当。介质光学厚度对透射峰带宽的这种影响规律,可为光子晶体设计不同频率范围的高品质光学滤波器和光开关等提供理论指导。     

宽波带高反射率介质膜的研究

本文从多层介质薄膜的特征矩阵方程出发概述了反射率透过率计算的一般理论。对于以λ／４高折射率介质和λ／４低折射率介质为基本周期的膜系的高反射率波带宽度进行了分析。给出利用一个中心波长λ／４膜系迭加另一个中心波长λ／４膜系中间插入补偿层的展宽波带的方法。 理论计算表明，在Ｋ－９玻璃上高折射率介质用硫化锌，低折射率介质用氟化镁，用两个１５层的λ／４膜系中间插入一层补偿层即可得到覆盖可见光区的宽波带高反射率。 在真空镀膜机上研制的膜片实测结果与理论计算基本相符。文中介绍了镀膜工艺的特点。所镀制的宽波带激光反射镜用于氦镉空阴极放电白激光器得到４４１６Ａ，５３Ｔ８Ａ，６３６０Ａ等多谱线激光输出大于５０毫瓦。     

光学介质膜系的计算与自动选择

本文介绍了用国产 X—2型电子计算机计算光学多层介质膜系光谱特性的一种方法,并与样品的实测结果进行了对照。对照的结果是满意的。还介绍了根据给定的要求和条件运用最小二乘法,由电子计算机自动选择多层介质膜系最佳方案的方法。     

关于“增透”的讨论

尽量减少入射光在介质中因反射造成的损失,在现代光学技术中是十分重要的事情。而由光在两种介质分界面上的分振幅干涉的讨论,可知若能按照一定的程序构造出相互匹配的膜系,就有望使光在等效分界面上实现“干涉相消”而降低反射,最终达到所有色光增强透射、部份色光得以全透的目的。