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。     

宽带反射膜的优化设计和性能分析（英文）

宽带反射膜存在着材料折射率有限、反射带宽和反射率不能满足需要、制备过程中薄膜的厚度和折射率难以精确控制等重要的问题。为了满足光学元件对宽光谱反射的要求,采用多个膜堆结构展宽反射带的方法,使用TFCalc优化设计膜系,对膜系结构参数进行不断地改进和调整,设计了带宽为400~900nm、入射角分别为0°和60°的两种全介质多层反射膜并且对其性能进行了分析。结果表明,入射角为0°的宽带反射膜平均反射率达到99.6%,入射角为60°的宽带反射膜平均反射率达到98.6%,这两种反射膜均可以在超宽光谱范围内提高光学仪器的反射率;膜系的中心波长、电场强度分布、平均反射率和反射带宽受入射角度影响,在平均反射率和反射带宽方面,60°入射的膜系比0°入射的膜系受入射角度的影响更大。     

可见光减反膜的设计原则研究

分析了光学零件表面的光能量的反射损失,从膜系选择、膜料选择、膜层厚度,镀制工艺四个方面,对可见光减反膜的膜系设计特点进行了研究,确定了基本的设计原则.     

多层光学透明薄膜的反射性质讨论及应用设计

采用矩阵光学计算方法,对多层光学透明薄膜的反射性质进行了讨论,并通过具体的应用设计得到了比较好的结果及有益的结论,即高反射率膜一定是奇数层;四分之一膜系为奇数层时,层数越多,反射率越大;上述膜系的全部结果只适用于单一波长的情况.     

非线性光学反射膜系的设计与研究

通过对激光反射膜系中的光学损耗的分析 ,提出并设计了应用非线性膜层 ( Ta2 O5/Sio2 )附加在常用的 λ/4膜层 ( Zn S/Mg F2 )上面的新型膜系。旨在减小反射膜系的散射损耗 ,最大限度地提高激光反射镜的反射率。设计结果表明 ,在相同的条件下 ,用非线性膜层 Ta2 O5 和 Si O2 构成的新的组合膜系的激光反射镜与常用的 Zn S/Mg F2 膜系的激光反射镜比较 ,表面散射损耗达到了设计的要求 ,体积散射损耗减小的更多 ,其它的性能也得到了改善。利用本设计制备的超低散射损耗的高反射率激光反射镜 ,对激光技术的应用与发展有着重要的意义     

YAG晶体端面的高反硬膜

YAG 晶体棒端断上的硬质氧化物高反膜是采用TiO:和ZrO:混合物做高折射率材料,SiO_2做低折射率材料,交替λ/4多层硬质介质膜系,以提高激光器使用寿命.现已取得满意结果,并在实际中使用.1 反射原理1.1 如何确定高反射带用折射率高、低交替的λ/4厚度介质膜系,只要层数足够多,能得到近于100%高的反射率.多层介质膜特征矩阵的基本周期矩阵表达式为:     

四结GaAs太阳电池宽带减反射膜的设计与分析

提出了一种可应用于四结GaAs太阳电池的理想减反射膜结构,经计算得出,当窗口层(AlInP)厚度为48.63 nm,三层减反射膜折射率和厚度分别为2.28、1.74、1.32和63.60、83.33、109.85 nm时减反射效果最佳.由TFCalc软件模拟出的反射谱表明,使用该三层减反膜的四结GaAs太阳电池在350-1 800 nm宽光谱范围内可获得1.82%的平均反射率.同时,分析了各膜层折射率和厚度对膜系减反射性能的影响.     

利用无序获得更低折射率比范围内的全向反射

讨论了如何获得较低折射率比 (nH/nL)下的全向反射 .在 1/4波长膜系基础上 ,采用非周期结构 ,设计了在高低折射率分别为 2 .16和 1.4 4下的可见光波段范围内的全向高反膜 ,并对非周期膜系和 1/4波长膜系进行了比较 ,最后实验制备了 5 95～ 6 10nm波段的全向高反膜 .     

一种长波红外宽光谱长波通滤光片的优化设计

长波红外宽光谱长波通滤光片是光谱成像技术中重要的光学元件。论述了设计长波红外宽光谱长波通滤光片的设计原则和方法,并对这种长波红外宽光谱长波通滤光片优化设计进行了研究。根据等效折射率理论,以周期性对称膜系为基础,使用压缩透射区内波纹幅度的部分膜层优化方法,设计了满足性能指标要求的长波红外长波通滤光片。经过优化,所设计的长波红外宽光谱长波通滤光片,高透射波段内平均透射率大于90%,最低透射率高于85%;截止波段内平均透射率小于1%,最高透射率低于5%。研究表明,用部分膜层优化方法设计的膜系,膜层结构简单,有利于膜层厚度的监控,既能克服全自动优化方法给工艺上带来的困难,又弥补了解析法设计膜系时不能调整光谱特性的不足。     

窄带滤光片设计中敏感度的影响因素

窄带滤光片设计中,通过改变一些参数可以设计出性能较好的窄带滤光片,但是有些理论设计却和制备的结果不符.为了揭示它们之间的变化关系,在光学薄膜设计软件Essential Macleod中进行了模拟试验.针对窄带膜系中的高低折射率间隔层、反射层层数、干涉级次和腔数对窄带滤光片设计与制备中敏感度的影响进行了分析.结果表明:增加反射层层数,会使陡度变好,半宽度变窄,矩形度变差,同时无论采用高折射率还是低折射率材料为间隔层都会增加膜系的敏感度,增大制备难度;增加干涉级次,会使陡度变好,半带宽变窄,矩形度变好,窄带滤光片的敏感度不会受到影响,然而当采用低折射率材料作为间隔层时,随着干涉级次的增加,敏感层(间隔层)会增大厚度误差和制作难度;增加腔数,会使陡度变好,半宽度变宽,矩形度变好,若以高折射率材料为间隔层则对膜系的敏感度没有影响,但是若以低折射率材料为间隔层则会增加膜系的敏感度.     

光子晶体全角度反射器件的研究

在总结金属反射镜及多层介质反射镜的优缺点的基础上研究一维光子晶体全角度反射器件．分析了反射带中心波长、边缘波长及带宽对全角度反射器件性能的影响,并对如何避免Brewster角做了定量分析．按照一维光子晶体的设计思想,利用MgF2/ZnS2种材料的λ／4光学膜系来实现在特定波长范围内的全角度反射,达到了设计要求．     

窄带高反膜的研究

结合ｎ≈ｋ的超薄金属膜，Ｆ－Ｐ干涉滤光膜及高反Ａｇ膜的光学特性提出了设计窄带高反膜的一种新方法，给出了可见光区的窄带高反膜的膜系结构，定理地分析了膜系的反射率，反射峰值，反射半波带宽等光谱反射特性，实验证实了理论设施和分析。同时，还提供了设计非可见光波段的窄带高反滤光片的方法。     

薄膜在光学中的應用

引言薄膜在光学中有很多用处,金属膜可以用来製備多光束干涉以及工业和军事用的高反射镜面;而介电膜系(多层膜)则不但可以用来製備高反射镜面,而且在光学工程中广汎地用来製備消反射膜以消除光学仪器种部件表面的反射损耗。在光谱学中金属膜和介电膜的组合或高反射介电膜系和介电膜的组合又广泛地用来製備带宽很狭的高效干涉滤波器.在偏振计方面利用介电膜系可以获得高效的反射式偏振器(效率可以高达90％以上).在位相反襯显微镜中金属和介电膜被用来製備位相膜.以上所学尚非薄膜在光学中应用的全部.在物理学其他部门中,如半导體膜用来做半导體整流子、电子管以及光电池,在原子核物理中薄膜用来研究高能     

可见光消偏振介质分光薄膜的研制

在现代光学测试和光学应用中,基于分束镜的分光效率特点,研制出了一种高稳定性的介质消偏振分光膜。光消偏振介质分光薄膜采用了等效折射率和等效厚度的选材方式,并对高低折射率材料的匹配进行了优化处理,得到了高低折射率材料组合的优选结果。发现了中心波长对消偏振分束镜的反射光与透射光影响的因素,探讨了一种低误差灵敏度的高稳定性介质分光膜设计方法,其特点是膜系结构简单,易于批量生产,并研制出较为理想的宽波段与广角度变化的中性介质分光膜。     

可应用于四结砷化镓太阳电池的ZnS/MgF_2/SiO_2减反射膜的结构设计

在采用磁控溅射方法分别制备单层ZnS、MgF_2、SiO_2薄膜及表征其折射率基础上,以折射率逐渐减小的三层结构(HML结构)思想,采用TFC光学薄膜软件,设计并模拟了可用于四结砷化镓(GaInP/GaAs/GaInAs/GaInAs)太阳电池的三层ZnS/MgF_2/SiO_2减反射膜系.并分析模拟了窗口层厚度、各膜层厚度和折射率以及光入射角对有效反射率的影响.结果表明:窗口层厚度、SiO_2的折射率和ZnS膜层厚度对有效反射率R_e的影响最为显著;在350~1 800nm宽波段,当窗口层厚度为83nm,膜系厚度分别为57nm、37nm和88nm,且光入射角为0°时,有效反射率Re最小可达3.38%.     

晶体硅太阳电池ZnS/MgF2减反射膜的设计与分析

选取ZnS和MgF2两种材料设计了ZnS/MgF2双层减反射膜,并利用TFCalc软件分析了膜层厚度、折射率以及光入射角对双层膜系有效反射率的影响.结果表明:ZnS和MgF2的最佳物理厚度分别为67.86 nm和119.14 nm,此时达到最小有效反射率3.37％;在380～1200 nm波长范围内,ZnS的厚度对有效...     

回归反射玻璃微珠折射率的测量和分析

文章分析了回归反射高折射率玻璃微珠的光学特点以及玻璃微珠回归反射特性与折射率的关系 .用微光学测量系统 ,根据几何光学近轴光线成像原理 ,给出玻璃微珠折射率的测量方法 ,分析和讨论了测量方法的误差 .     

椭偏法研究ZrO2薄膜的宽光谱特性

摘要：为了获得ZrO2薄膜的光学常数,采用了德国SENTECH生产的SE850宽光谱反射式光谱型椭偏仪,测量和分析了用光控自动真空镀膜机沉积在K9玻璃基底上的两个单层ZrO2薄膜样品,得到了ZrO2薄膜在300nm?2500nm宽谱上的光学常数曲线和薄膜厚度。结果表明：样品1采用Cauchy模型和Tauc-Lorentz模型得到的厚度和光学常数结果一致;对样品2把单层ZrO2薄膜分成三层得到的均方差（MSE）比没有分层的均方差少0.381,分层得到的ZrO2薄膜的厚度的测量值与TFCalc软件的计算值非常接近,同时得到薄膜的折射率曲线。该研究结果对应用ZrO2薄膜多层膜膜系设计和制备有参考价值。     

折射率可调SiO2-TiO2太阳能集热器减反膜设计的数值分析

针对折射率可调的无色透明TiO2涂层的最新研究进展,本文通过分析太阳能集热器真空管表面的由SiO2、折射率可调的TiO2组成的三层减反膜的反射损耗,得出了最优化的膜层组合。此SiO2-TiO2-TiO2三层减反膜结构在400～700nm的波段范围内,可见光的透过率可以达到99.5%以上。此结构减反膜以同种材质制备多层不同折射率薄膜,则各膜之间无膜间应力和工艺匹配的限制,为低成本地制备太阳能集热器真空管等的曲面多层减反膜提供了可能。     

一维光子晶体的带隙分析

折射率交错变化的薄膜结构 ,可以作为一维光子晶体来分析 .采用薄膜光学理论 ,分析了光波在该类一维光子晶体中的传播特性 ,探讨了光子晶体膜层的折射率、光学厚度、中心波长等对一维光子晶体光带隙性能的影响 ,从而为一维光子晶体的设计提供参考 .