硅基PMMA/SiO2-ZrO2有机-无机复合光波导的制备研究

构建了一种硅基PMMA/SiO2-ZrO2有机-无机复合光波导结构,采用溶胶-凝胶法在硅基底上制备厚度约17μm的PMMA薄膜作为包层材料,在硅基PMMA上制备了具有紫外感光性的SiO2-ZrO2基有机-无机复合芯层薄膜.测得PMMA和SiO2-ZrO2基复合薄膜在光纤常用通讯窗口0.85,1.31,1.55μm波长附近的折射率差比δ分别为4.81%,4.55%,4.50%.利用芯层材料自身的感光性,结合紫外辐照技术,制备了硅基PMMA/SiO2-ZrO2基有机-无机复合光波导阵列图形,其最小宽度约25μm,厚度约5μm,图形规整、边缘清晰.通光实验表明该波导能够将波长1.53~1.55μm的光限制在波导内,实现光的传输和分束.     

用二维全息光栅制作光学时钟分布中的全息光学元件

提出了用二维全息光栅制作自由空间光学时钟分布中的全息光学元件的方法.实验中采用类似于马赫 泽德干涉仪的光路;其中,物光为二维光栅中间的9个衍射级.分析了二维光栅各衍射级的衍射效率、位置及各衍射级之间的间距.初步实验得到了可产生二维3×3输出端的全息光学元件.理论分析表明,该全息光学元件可适用于3×3光敏面半径大于10μm的光探测器阵列.     

阵列波导光栅薄膜的制备及性能

以一种特定成分的有机硅为原料，采用溶胶-凝胶法，在硅基片上制备出用于光波导器件的薄膜．通过折射率和厚度测试及XPS成分测试验证了此薄膜具有较好的均匀性、厚度和光学特性，满足光波导器件的要求．分析了溶胶-凝胶法中常见的龟裂现象的原因以及采预防方法．利用这种薄膜结合微电子加工工艺制备出光波导器件阵列波导光栅．     

光纤Bragg光栅在分离式Hopkinson压杆实验中的应用

光纤Bragg光栅用于高频应变的测试是一个重要研究课题．文中介绍了其高频解调原理,探讨了光纤光栅传感器用于分离式霍布金逊压杆(SHPB)实验装置中应变测试的相关问题；推导了弹性杆中传播的应力波σ与传感光纤光栅中光波相位的变化量Δ(?)之间的关系式,进而建立了含有光纤光栅传感变化量的弹性杆应力波计算公式；构建了基于光纤Bragg光栅的动态应变测试系统,对中心波长分别为1550nm和1545nm的裸光纤光栅传感器以及应变片,两种传感器粘贴在被撞击弹性杆(输入杆)表面测试应变的情形进行了比较研究,给出了实验结果．研究表明,光纤Bragg光栅在高频动态应变测量中具有很好的应用潜力和前景,测试方法和结论对于光纤Bragg光栅在高频动态应变的实际测试中具有积极意义．     

硅气凝胶的结构与改性研究

利用溶胶－凝胶法,结合超临界干燥技术制备出硅气凝胶．通过热分析、红外光谱分析及Ｘ射线衍射,研究了硅气凝胶在热处理过程中的组成及结构变化规律．利用扫描电镜观察其组织形貌随热处理工艺的变化特点,为硅气凝胶的结构改性提供了依据．     

SiO2基nm复合薄膜制备及微区不均匀性研究

采用溶胶－凝胶工艺制备了ＳｉＯ２基ｎｍ复合薄膜．ＦＴ－ＩＲ分析表明，薄膜中羟基（－ＯＨ）的含量随热处理温度的提高而减少；通入ＣＣｌ４热处理，可以使－ＯＨ含量明显降低．ＳＥＭ及电子能谱显示薄膜中存在亚μｍ的不均匀区域，此区域含Ｃ量较高．经８００℃通氧热处理，不均匀区域的含Ｃ量与均匀区域相同．Ｘ射线衍射的掠入射分析表明，随热处理温度的提高，晶粒尺寸沿膜厚方向的差异增大．     

热处理对BaPbO3薄膜化学组成及薄膜电阻的影响

以可溶性无机盐为原料,乙二氨四乙酸、柠檬酸、酒石酸为复合螯合剂,水为溶剂,采用溶胶-凝胶法在Al2O3基片上制备了钙钛矿结构的BaPbO3导电薄膜.利用X射线衍射和能量散射X射线能谱表征方法,并结合薄膜方块电阻的测定,探讨了热处理方式和热处理温度对薄膜化学组成及薄膜电阻的影响.研究表明,与常规热处理技术相比,采用快速热处理工艺制备BaPbO3薄膜需要更高的热处理温度,同时,随着热处理温度的升高,薄膜中的Pb/Ba摩尔比下降,导致薄膜方块电阻上升.采用常规热处理方法,在670℃下保温10min可以制备膜厚约2.5μm、薄膜方块电阻为32Ω/□的BaPbO3薄膜.     

聚合物分散液晶体全息光栅在1550 nm波长处选择性模拟

介绍了制作体全息聚合物分散液晶光栅的基本原理.根据光栅的衍射特性计算公式,利用matlab程序对H PDLC光栅在中心波长为1 550 nm处的波长选择特性进行模拟,并且进一步实现H PDLC动态光强增益均衡器功能.计算结果表明,在光栅条纹法线同光栅表面法线的夹角为150°、光线入射角度为0°、光栅厚度为40μm、折射率调制为0.005时,光栅在1 550 nm处的衍射谱线半宽度能够达到10 nm.     

用3.1 eV光辐射测量法研制光纤Bragg光栅

给出了用3.1 eV(波长400 nm)荧光监测法在载氢商用通信光纤上制作光纤Bragg光栅的实验.采用244 nm SHG(二次谐波振荡):氩离子激光器和振动掩模,在其Bragg中心波长(λ=1 550.65 nm),得到反射率96%和3 dB带宽0.2 nm的光纤光栅.这种光纤光栅在光纤传感系统具有广泛的应用价值.     

用区熔技术改善多晶硅薄膜颗粒硅带衬底的质量

以颗粒硅带为衬底,通过化学气相沉积法制备多晶硅薄膜作为太阳电池的活性层．为了改善硅带衬底的质量,引入区熔再结晶的方法,期望将其表面平整度及结晶质量进一步提高,进而改善以其为衬底的多晶硅薄膜质量．借助台阶仪、X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)等手段对颗粒硅带及多晶硅薄膜进行了表面轮廓、结晶质量和微观形貌的表征．结果表明：区熔后的颗粒硅带表面平整度得到了较好的改善;表面具有[311]择优方向的硅带区熔后都倾向[111]择优;在区熔硅带衬底上沉积的多晶硅薄膜晶粒尺寸在100μm以上,但暂无明显证据证明区熔对薄膜结晶质量有显著提高．     

光纤传感应力检测的相似模拟实验

为定量化研究矿山相似材料模型的岩层移动规律,采用光纤Bragg光栅传感器、百分表和光学全站仪等多种测量手段,建立了基于光纤Bragg光栅传感器的模型应力应变检测系统,模拟采场上覆岩层由于采动引起的移动变形过程。实验室搭建3 m×1.15 m×0.2 m的采场上覆岩层移动的相似材料模型,几何相似比1∶200,模型中埋入3个不锈钢封装和6个醋酸乙烯封装光纤Bragg光栅传感器,1个陶瓷封装的温度光纤光栅传感器用以温度补偿,模型共架设14个百分表和6条全站仪测线。实验结果表明,光纤传感器对模型开挖过程中的应力状态变化形成了监测,光纤传感器的波长漂移量与相应岩层的垮落形态密切相关;模型实际岩层运移影响了光纤传感器波长漂移量曲线的变化,在岩块断裂时引起的FBG04的最大波长漂移量为1 504.24 pm;实验所用的不锈钢封装传感器的平均灵敏度为32.53 pm/mm,醋酸乙烯封装传感器的平均灵敏度为56.32 pm/mm,醋酸乙烯封装的光纤Bragg光栅传感器平均灵敏度是不锈钢封装的1.73倍。     

不同常数电控双折射无刻痕液晶光栅的电光特性研究

本文选取向列相液晶MLC-7700-100制备电控双折射无刻痕液晶光栅,三种液晶光栅的光栅常数分别为200μm,100μm,66.7μm,并采用波长为λ=632.8nm的He-Ne激光为光源,照射液晶光栅。同时对液晶光栅施加频率为f=100Hz的交流信号,在电压驱动下得到不同的衍射光斑,研究电压驱动下第1级衍射光斑的电光特性改变的情况。     

用3.1eV光辐射测量法研制光纤Bragg光栅

给出了用 3.1 e V(波长 40 0 nm)荧光监测法在载氢商用通信光纤上制作光纤 Bragg光栅的实验。采用 2 4 4 nm SHG(二次谐波振荡 ) :氩离子激光器和振动掩模 ,在其 Bragg中心波长 (λ=1 5 5 0 .65 nm) ,得到反射率 96%和 3d B带宽 0 .2 nm的光纤光栅。这种光纤光栅在光纤传感系统具有广泛的应用价值。     

靶材制备工艺与配比对ZrW2O8薄膜制备的影响

分别采用钨酸锆靶（ZrW2O8）和氧化锆（ZrO2）与氧化钨（WO3）的复合靶,在磁控溅射条件下制备钨酸锆（ZrW2O8）薄膜,研究了靶材制备工艺、复合靶成分配比以及热处理温度对薄膜成分的影响,并对薄膜生长方式进行了初步探讨．结果表明：ZrW2O8靶材制备的薄膜在700℃处理后薄膜中ZrW2O8纯度较高,相同配比下,复合靶制备的薄膜经750℃处理后薄膜中ZrW2O8含量最高;以凡（ZrO2）：n（WO3）为1：2．8的复合靶材制备的薄膜经热处理后,结晶度优于凡（ZrO2）：n（WO3）为1：2获得的薄膜,并且ZrW2O8最佳含量的热处理温度较低;热处理时薄膜的生长机制为岛状生长方式;ZrW2O8薄膜在（211）和（220）晶面上的热膨胀系数均为负值．     

衬底对溶胶-凝胶法制备ZnO薄膜晶体结构和发光特性的影响

采用溶胶-凝胶(Sol-Gel)旋涂法在Si(100)和熔石英衬底上制备ZnO薄膜,利用X射线衍射(XRD)、光致发光谱(PL)等手段分析得到ZnO薄膜的晶体结构和发光特性.结果表明,在Si(100)衬底上制备的ZnO薄膜呈现沿各个晶面自由生长的特性,而熔石英衬底上制备的样品呈现沿c轴择优取向生长的特性.     

微米硅粉的基本物性

采用电子探针、扫描电镜、透射电镜 ,X射线衍射、拉曼等技术观察测试了硅太阳能电池切削硅粉为形状不规则、大小不一的单相微米颗粒 ,存在应力应变和非晶态 ;用激光粒度仪测试了微米硅粉粒径呈近正态分布 ,中值为 5 .89μm .经处理后 ,可望作为合成Si3 N4 ,SiC的原料或制备光选择性吸收涂层 .     

基于SP效应的中波量子阱红外探测器光栅优化

从建模、仿真结果出发,加入表面等离激元效应,运用时域有限差分算法(FDTD),研究中波量子阱红外探测器(QWIP)的近场效应和光耦合效率.重点研究在SP效应下QWIP二维光栅的最优参数.计算结果表明,对于4 μm的入射光,当光栅周期为P=1.3 μm,栅孔深度h=0.4 μm,栅孔的占空比为d=0.8时,X-Y平面内Z方向电场值最大,光栅的耦合效率最高.     

多孔硅发光特性的研究

在以氢氟酸为基本组份的腐蚀液中,以单晶硅为阳极采用横向阳极氧化方法,制备了具有光致发光特性的多孔硅,系统地研究了多孔硅薄膜的光学性质;x光衍射分析表明样品具有良好的晶体质量;测量了样品的变波长激光喇曼光谱,光致发光峰值波长和半峰高宽度对电解液组份、电解电流密度及电解时间等量的依赖关系;利用二维量子尺寸效应对上述物理现象作了定性的解释.     

硅衬底高光效GaN基蓝色发光二极管

经过近十年的探索,作者在国际上率先突破了硅衬底高光效Ga N基蓝光LED材料生长技术及其薄膜型芯片制造技术,制备了内量子效率和取光效率均高达80%的单面出光垂直结构Ga N基蓝光LED,并实现了产业化和商品化,成功地应用于路灯、球炮灯、矿灯、筒灯、手电和显示显像等领域.本文就相关关键技术进行全面系统地介绍.发明了选区生长、无掩模微侧向外延等技术,仅用100 nm厚的单一高温Al N作缓冲层,制备了无裂纹、厚度大于3μm的器件级Ga N基LED薄膜材料,位错密度为5×108 cm-2.发明了自成体系的适合硅衬底Ga N基薄膜型LED芯片制造的工艺技术,包括高反射率低接触电阻p型欧姆接触电极、高稳定性低接触电阻n型欧姆接触电极、表面粗化、互补电极、Ga N薄膜应力释放等技术,获得了高光效、高可靠性的硅基LED,蓝光LED(450 nm)在350 m A(35 A/cm2)下,光输出功率达657 m W,外量子效率为68.1%.     

柠檬酸为配位剂对Pr3+掺杂CaTiO3薄膜发光性能的影响

主要研究了配位剂柠檬酸对溶胶-凝胶法制备CaTiO3：Pr^3＋薄膜发光性能的影响．以乙酸、乙二醇甲醚为溶剂,合成了加入柠檬酸为配位剂和未加入柠檬酸的Pr^3＋掺杂CaTiO3溶胶,并使用旋涂法在硅基片上制备了不同退火温度下的CaTiO3：Pr3^3＋发光薄膜．用X射线衍射和原子力显微镜分析了薄膜的相组成及表面形貌,并使用荧光光谱仪对薄膜的发光性能进行表征．研究发现硅基上制备CaTiO3：Pr^3＋薄膜在1000℃发光性能最佳,而柠檬酸的加入有效地改变了薄膜的表面形貌,较高的表面粗糙度和较大的颗粒大小使得CaTiO3：Pr^3＋薄膜具有更好的发光性能．