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。     

X射线能量分辨率与多层膜测量反射率的关系

X射线能量分辨率大小对多层膜测量反射率有影响. 理论上分析了入射光能量分辨率与多层膜测量反射率的关系. 研究结果表明: 入射光为非单色光时, 多层膜测量峰值反射率低于单色光的反射率; 但是在非设计波长处, 非单色光的反射率大于单色光反射率; 设计波长越短的X射线多层膜, 其测量反射率对入射光单色性越敏感; 对确定的多层膜, 入射光能量分辨率存在一个极限值, 如果能量分辨率小于极限值, 多层膜测量反射曲线是直线, 没有反射峰出现.     

钝化硅太阳电池减反射模的研究

从多层膜系在某一波长的反射率的计算原理和计算方法入手，采用等效分界面和权重反射率Ｒｗ的概念，给出了多层膜系优化的普适方法。具体计算了钝化太阳电池的单层减反射膜和双层减反射模的优化设计，给出了常用减反射材料的最佳膜厚值，并得出结论：双层膜的减反效果优于单层膜，平面双层减反射膜的权重反射率Ｒｗ小于６％，加微槽结构后降至２％以下。     

基于光锥结构的红外厚度传感器研究

提出一种基于光锥结构的红外厚度传感器,用于样品厚度的检测.给出输出功率与样品厚度、供电电流及供电频率的理论模型,采用生物地理学优化算法对参数进行多参量系统优化,找出最佳参量条件,与实验数据获得的最佳参量基本吻合.根据面型设计理论及高、低折射率交替镀膜技术制作顶角为20°、长45 mm、内表面反射率高达99％的光锥,实现了红外厚度检测中光线的聚集与准直,提高了光电探测器单位面积上接收的光能量,减少了在传统红外厚度检测中光学镜片结构复杂且成本高的不足.结果表明,实验结果与该模型边界条件基本吻合,通过高、低折射率交替镀膜技术实现了一次曲面光锥内表面反射率达99.45％,防止基底缓慢氧化引起的反射率衰减从而影响测量精度.     

钝化硅太阳电池减反射膜的研究

从多层膜系在某一波长的反射率的计算原理和计算方法入手，采用等效分界面和权重反射率Ｒｗ的概念，给出了多层膜系优化的普适方法．具体计算了钝化太阳电池（含ＳｉＯ２钝化层）的单层减反射膜和双层减反射膜的优化设计，给出了常用减反射材料的最佳膜厚值，并得出结论：双层膜的减反射效果优于单层膜，平面双层减反射膜的权重反射率Ｒｗ小于６％，加微槽结构后降至２％以下（ＳｉＯ２钝化层厚度为２５ｎｍ）．     

银饰表面氧化铝保护膜的防腐蚀性能

为了提高银饰的抗变色能力,采用大腔体原子层沉积设备,以Al_2O_3作为保护膜进行银饰的批量处理。通过在腔体内加入匀气装置,改善了腔体内膜层厚度的均匀性。通过工艺参数的改进,改善了薄膜的表面形貌。实验表明,用洗银水处理后的银饰直接进行处理,银饰表面会变黑。X射线衍射测试表明基底温度为150℃时,获得的薄膜为无定型结构。扫描电镜测试表明薄膜表面致密、均匀。腐蚀试验表明Al_2O_3膜层厚度为30 nm时,有良好的抗变色效果。光谱测试表明,镀膜后银饰的平均反射率略高于未镀膜银饰的平均反射率,镀膜后对银饰的外观基本无影响。     

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。     

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。     

透射光的等厚干涉及条纹分析

介绍一种观察透射光等厚干涉的新方法 ,该方法丰富了等厚干涉的内容 .利用光的干涉理论 ,计算了不同薄膜界面反射率 (光强反射率 <0 .5 )对应的干涉条纹光强分布 .实验中通过镀膜增加玻璃板的反射率 ,提高了条纹的可见度 .并将透射光的条纹与反射光的条纹进行了比较和分析     

反射率极值法监控薄膜淀积的计算机模拟

利用计算机计算薄膜在反射率极值法监控的镀膜系统上淀积时监控片反射率的实时变化并模拟薄膜的实际淀积过程,得出设计膜系在一定制备工艺条件下所获得成膜的膜系结构,根据模拟结果计算的光学特性曲线与实际淀积出的成膜实测值相吻合.     

激光谐振腔光场及远场分布的数值模拟系统

利用数值迭代法和有限元法,对激光圆形镜球面谐振腔的光场分布及远场光束进行数值求解。采用Matlab编写了具备图形化用户界面(GUI)的功能全面的激光谐振腔模拟系统,系统可以选择和设置谐振腔类型及谐振腔参数等。系统运行后给出谐振腔内光场达到稳定状态时的渡越次数、腔镜上光场振幅和相位分布以及远场光强分布的三维图像。对输出镜反射率均匀分布以及输出镜反射率沿径向逐渐降低的激光谐振腔模式及远场光强分布进行模拟并做了对比分析,结果表明,输出镜反射率变化的激光谐振腔模式形成较快,远场光强分布更集中。     

X射线聚焦望远镜镜片装配一体化建模和仿真

针对圆锥嵌套式Wolter-I型X射线聚焦望远镜镜片装配过程,基于Abaqus有限元软件建立了三维自适应一体化建模和仿真算法流程。利用Python语言结合Abaqus脚本接口进行二次开发,提出自适应建模仿真算法,并可精确获取不同工况下镜片的应力分布、面形偏差分布等结果。同时,在此基础上进行图形用户界面(GUI)二次开发,形成了可操作性更好的插件,大大提高了仿真效率和精度,节约了实验和人工成本。仿真结果给出了理想的镜片厚度及最佳装配载荷,并给出了更合理的面形偏差的评估方法,为光路分析以及指导实际装配过程提供了重要的理论依据。     

Sagnac型环形镜理论研究

对基于双折射光纤的Sagnac型环形镜的反射和透射特性进行了理论研究，得出了偏振控制器、耦合比、光纤长度和折射率差对其反射谱线的影响．结论对设计制作不同性能，满足不同要求的Sagnac型环形镜具有参考价值．     

基于VC的自动化镀膜仪控制系统研究

文章针对双光路膜厚监控原理,设计了双锁相放大电路、复合滤波处理和数字判断等一套微弱信号优化处理方案,并在VC 6.0集成开发环境下进行自动化监控。实验结果表明:膜厚监控系统的低反射率膜的反射率显示分辨极限为0.02%,膜厚控制的标准偏差为0.55%;软件控制系统工作可靠,界面设计友好,人机互动性强,图标和状态指示器等特色界面丰富了界面功能和方便了用户。在对监控信号的高稳定和高精度检测基础上用VC实现了镀膜全部工艺过程的自动化,并且性能价格比优于同类镀膜设备系统。     

双复合材料结构基底厚度对薄膜裂纹的影响

针对薄膜-基体双复合材料结构的薄膜裂纹问题,研究了薄膜材料的力学行为,进行了裂纹垂直于薄膜与基底交界面,且尖端未达到交界面情形下问题的分析.基于Beuth理论,把模型简化为平面应变问题,并通过有限元分析程序评价了具有裂纹的薄膜-基底双复合材料结构的断裂机理,得到了薄膜与基底不同的弹性错配及薄膜与基底的不同的厚度比率,对薄膜裂纹应力强度因子的影响.结果表明:随着hs/hf的减小,应力强度有很大幅度的提高,当hs/hf≥10时,基底的厚度对薄膜裂纹的影响较小,可以忽略不计;当薄膜-基底结构退化为单一材料时,应力强度因数趋向于1.     

斜入射时Salisbury屏电磁参数匹配规律研究

利用电磁波传输理论,研究并推导出了电磁波斜入射时Salisbury屏后向反射率公式,使用三维网格法讨论了各个电磁参数、隔离层厚度、入射波频率等同后向反射率之间的关系.研究结果表明:在2～18GHz范围内,角度后向反射率有很大;在f=16GHz时,μ_(r1)和μ_(r2)取值的增加使得材料的磁损耗和储能能力加强,导致材料有很好的吸收效果;然而ε_(r1)和ε_(r2)取值增加时,由于表面反射效应增强,使得吸波效果下降;在2～18GHz频段内后向反射率均可达到4.5dB以上,能够满足军事和民用的要求.     

钝角异型钛酸钡晶体自泵浦相位共轭镜研究

本文以实验现象为依据，将Ｆｅｉｎｂｅｒｇ理论从锐角扩展到钝角，从而设计出钝角异型钛酸钡晶体自泵浦相位共轭镜（ＳＰＰＣＭ），用该自泵浦相位共轭镜获得了大于４０％的相位共轭反射率。文中还给出了部分实验曲线和其它实验结果。     

等厚双层涂层材料受法向集中力作用的三维理论解

基于三维轴对称弹性理论,通过利用镜像点方法和半无限体表面受法向集中力作用的基本解,推导了等厚双层涂层材料受法向集中力作用的显式理论解．该理论解既可用作格林函数进一步求解复杂问题的理论解,也可用作边界元法的基本解以提高数值计算的精度和效率．算例表明,对其无穷多个镜像点只需考虑前3个即可获得足够精度的解．该理论解以固定在各镜像点上局部坐标系下位移函数的形式给出．高阶镜像点的位移函数,可通过递推的方法由对应于低阶镜像点的位移函数求得．