亚波长微纳光学的前沿研究(一)

材料与结构在微纳米尺度展现了许多不同于宏观尺度的新特征,微纳加工技术已经成为当前科学研究与工业开发的热门领域之一。笔者简要介绍了负折射材料和黑硅这两种微纳光学材料的制备及其特性,展示了微纳光学材料在新技术中的广阔前景和科技创新中的重要作用。     

磁控溅射氧化钛薄膜的光学性能

常温下,通过反应磁控溅射法在K9双面抛光玻璃基底上制备氧化钛薄膜．采用X线衍射（X—ray Diffraction,XRD）、光栅光谱仪和椭偏仪对氧化钛薄膜样品的结构和光学性能进行测试,并拟合分析得到薄膜的折射率和厚度等光学参数．结果表明：氧化钛纳米薄膜呈非晶态,其折射率和消光系数随波长的变化而变化,薄膜的透射率测量结果和理论计算结果在350—800nm光波范围内吻合良好．由于氧化钛薄膜的折射率高且在可见光波段吸收小、呈透明状,是用来构成一维光子晶体的理想组分,有关其光学性能的基础研究对光子晶体的结构设计及其器件的开发应用具有积极的意义．     

溅射功率对氧化铝薄膜结构和光学性能的影响

采用射频反应磁控溅射法,在K9双面抛光玻璃基底上制备了一系列不同溅射功率的Al2O3薄膜,并对部分薄膜进行退火处理.利用X线衍射法对Al2O3薄膜退火前后的晶体结构进行分析,采用椭圆偏振光谱仪对薄膜的厚度、折射率和消光系数进行测试和拟合.实验结果表明:测射功率在100~300 W时,沉积的Al2O3薄膜退火前后均为非晶态;薄膜在可见光范围内具有良好的透光性能,透射率接近90%,为透明膜;薄膜的沉积速率随溅射功率的增大而增大;薄膜在可见光波段的折射率n随波长的增大而减小,平均值随溅射功率的增大呈现出先增大后减小的变化趋势;薄膜消光系数k的平均值亦随溅射功率的增大呈现先增大后减小的变化趋势.     

碱金属硝酸盐在1,2-丙二醇—水混合溶剂中15℃和45℃的溶解行为研究

采用自制的相平衡研究装置,用密度-折光率联合的方法,测定了碱金属硝酸盐在1,2-丙二醇/水(0～1)混合溶剂中15℃和45℃时的平衡溶解度.利用DMA4500密度计和RXA170折光率仪测定了饱和溶液15℃和45℃下的密度和折光率.实验结果表明,随着混合溶剂中1,2-丙二醇含量增加,碱金属硝酸盐的溶解度降低.饱和溶液的密度随着混合溶剂中1,2-丙二醇含量的增加而减小,但折光率却呈现出增加的趋势.用四参数经验关联方程对所有饱和体系的溶解度、折光率及密度数据进行了拟合.盐析率结果表明,1,2-丙二醇对碱金属硝酸盐都有盐析作用,温度升高,盐析率稍微增大.     

临界法测三棱镜的折射率

临界法测三棱镜的折射率不仅方法直观而且精度也较高。本文介绍了用临界法测三棱镜的折射率的基本操作方法,给出了临界法测折射率的计算公式。     

基于等厚干涉原理测量NaCl溶液浓度

溶液浓度是一个重要物理量。溶液浓度的变化会引起折射率变化。根据等厚干涉的原理,提出通过测量溶液的折射率来确定其浓度的光学方法。以NaCl溶液为例,测量误差低于3%。     

横向电光效应感应轴的确定

讨论了LiNbO3横向电光效应晶体的感应轴。横向电光效应有两种外加电场方式,虽然两种电光效应对晶体折射率和输出光强改变相同,但它们的感应轴方向却不相同。所以在光路的调节上就会有所不同。而且也可通过晶体的感应轴来确定晶体的xy轴。     

稀土掺杂对硅酸盐玻璃折射率的影响

固相高温烧结法制备了掺铒、铒镱共掺和铒镱钕共掺硅酸盐玻璃．测量了玻璃样品不同波长光源照射时的折射率,讨论了稀土掺杂成分和浓度对折射率的影响．单掺铒样品为正常色散,铒浓度增高折射率变大．铒镱共掺样品中铒浓度较低时,折射率随掺镱浓度提高而增大,并出现反常色散现象;铒浓度较高时,不仅有反常色散现象,而且镱浓度继续增高,出现两个吸收带．铒镱钕共掺硅酸盐玻璃样品的折射率随钕浓度提高,吸收带向长波方向移动．     

含左手介质的三层介质平板波导的转移矩阵和本征方程的分析

文章对导波层是左手介质,而覆盖层和衬底层是常规介质的三层介质平板波导进行了研究,从TM波的波动方程出发,根据电磁场的边界条件,推导出导波层TM波的转移矩阵和模式本征方程。并通过数值计算得出了这种平板波导有效折射率与厚度的关系图,从而得出它与常规介质波导的不同点。     

非对称量子阱中折射率变化研究

主要研究了一种特殊非对称量子阱中的克尔非线性折射率的改变.首先利用量子力学中的密度矩阵算符理论和迭代方法导出了量子阱中的克尔非线性折射率的改变的表达式,然后以典型的非对称量子阱材料为例作了数值计算.数值结果表明,入射光强以及系统的非对称性对克尔非线性折射率以及总的折射率的影响,从而为实验研究提供理论依据.