用于四结太阳电池的多对TiO2/SiO2减反膜系的研究

随着GaInP/GaInAs/GaInNAs/Ge四结太阳电池的快速发展,设计并镀制可与四结太阳电池更加匹配的光学减反膜系变得尤为重要.实验中通过TFCale软件理论模拟了3对TiO2/SiO2(6层)减反膜系,其中理论模拟膜系与实际镀制膜系反射率曲线重合性良好.实际制备并讨论了离子源功率、薄膜物理厚度等参数对减反膜系反射率的影响.发现得到优异反射率的关键在于对第二层SiO2薄膜物理厚度的控制,尤其是在400～1 000 nm波段内.实验中制备的3对TiO2/SiO2(6层)减反膜系在280～1 400 nm波段内其反射率均小于10％,特别是在影响四结太阳电池限流结的GaInAs/GaInNAs两结波段(670～900 nm/900～1 100 nm)内,其反射率均在5％以下.     

激光预处理中薄膜损伤形貌对预处理效果的影响

采用亚阈值激光能量对光学元件进行激光预处理后,其损伤阈值可以提高两三倍。在激光预处理过程中,不可避免地会使光学元件产生损伤,若产生的损伤不影响光学元件的使用性能,则原则上可以接受。首先介绍了HfO2/SiO2多层高反膜S-on-1损伤阈值测试方法,实验研究了激光预处理过程中光学薄膜元件的损伤过程,分析了预处理过程中薄膜损伤形貌对其光学性能及抗激光损伤阈值的影响。结果表明,对膜系为G/（HL）11H2L/A的HfO2/SiO2多层高反膜进行激光预处理,最外层SiO2层的破坏不影响薄膜整个反射率曲线。相反,由于消除了HfO2层的节瘤缺陷,薄膜的损伤阈值得到大幅度的提高。     

薄膜表面直接四光束激光干涉制备复眼的研究

基于四光束激光干涉光刻技术,在薄膜表面实现 了四光束激光直接干涉光刻制备微纳复眼结 构,为激光干涉 光刻研究提供了一个新的应用方向。对于多层复合薄膜,激光干涉光刻的效果与薄膜的透光 率相关, 即在一定范围内,透光率影响光刻结构的形成。在保持四光束激光干涉光刻系统波长和 入射角度不变 的条件下,通过改变能量得到不同尺寸的周期性孔阵结构,与复眼结构一致,发现透光率分 别为5%、30%和75%的薄膜在20～30mJ曝光时均可形成清晰的周期复眼 结构,且在25mJ时最为明显。在700～1200nm 波段使用反射率测试系统对光刻前后透光 率为5%、30%和75%的薄膜进行了反射率测试,测试结果表明经光刻后形成的结构反射率普遍 降低,可以在薄膜表面实现减反特性。     

355 nm增透膜的设计、制备与性能

用热舟蒸发法结合修正挡板技术制备了355 nm LaF3/MgF2增透膜,并对部分样品进行了真空退火.采用Lambda 900光谱仪测试了增透膜的低反光谱和透射光谱,并考察了其光谱稳定性;使用脉冲8 ns的355 nm激光测试了增透膜的激光损伤阈值(LIDT);采用Normarski显微镜对增透膜的表面缺陷密度和破斑形貌进行了观察.实验结果表明,制备得到的增透膜的剩余反射率较低,光谱稳定性好;真空退火对增透膜的激光损伤阈值没有改善;增透膜的破环形貌为散点形式,结合破斑深度测试表明薄膜的破坏源于薄膜和基底界面的缺陷点.JGSl熔石英基底由于有好的表面状况、固有的高激光损伤阈值和以其为基底的增透膜具有更低的表面场强,使得其上的增透膜有更高的抗激光损伤能力.     

有机物沉积质量对溶胶凝胶减反膜性能的影响规律

真空环境中高功率激光装置光学元件表面的有机物污染是限制其负载能力的原因之一。针对装置中常见的有机物污染和三倍频激光溶胶凝胶减反膜，通过精确控制真空环境中污染源的挥发扩散，制备了有机物质量面密度不同的元件表面，定量研究了有机污染物质量面密度对溶胶凝胶减反膜光学性能及损伤特性的影响规律。实验结果表明：样品表面粗糙度、透过率、损伤阈值等的变化量均与有机物质量面密度成正相关。有机污染物沉积量较少时，由于膜层孔隙被填充，膜层的表面粗糙度略有减小；随着沉积量增加，有机物附着影响表面形貌，粗糙度显著增加。溶胶凝胶减反膜在351 nm波长处的光学透过率随着有机物质量面密度的增加而逐渐降低，这与有机物分子改变溶胶凝胶膜孔隙填充比有关。样品表面的激光损伤阈值变化量和损伤面积随着有机物质量面密度的增加而增加，而且不同有机物沉积量的光学表面的损伤形貌存在显著差异。基于实验结果讨论了有机物影响溶胶凝胶减反膜性能的机理，并探讨了高功率激光系统的洁净度控制方法。     

激光对非λ/4膜系变反射率薄膜的损伤机理

讨论了高功率激光对非λ/4膜层组成的变反射率光学介质薄膜损伤时的场作用和热作用的物理机理,并对实际膜层的激光损伤阈值进行了测试.理论和实验研究结果证明,激光对该种膜系产生损伤的主要原因是膜层吸收激光能量引起的.     

导模共振滤光片表面镀膜对其物理特性的影响

为了研究亚波长光栅表面上薄膜的生长特性,以及镀膜对亚波长光栅物理特性的影响,对亚波长正弦槽形光栅表面上镀的Au膜进行了实验研究和理论分析.实验发现,当光栅槽深为80 nm,Au膜为100 nm时,薄膜的生长是仿形生长,光栅的正弦槽形特征和周期都基本没有发生变化,但镀膜后,出现光栅的正弦占空比增加、槽的深度减小以及槽深的均匀性变差等现象.对引起这种现象的原因进行了分析.提出了由于光栅微结构而给薄膜生长带来的阴影效应现象,并分析了正弦占空比增加对导模共振滤光片光谱特性的影响.     

不连续金属薄膜对短波长软X射线多层膜反射特性的影响

讨论了不连续金属薄膜对软Ｘ射线多层膜反射特性的影响。给出了理论模型，具体计算了在短波段的软Ｘ射线多层膜反射率与不连续金属岛状膜在基底表面覆盖率之间的关系，修正了文献中的评估方法，并建立了新的定性评估包含不连续金属膜层的软Ｘ射线多层膜光学特性分析模型     

位敏探测器表面反射损耗的优化

本文通过计算SiO2单层以及SiO2和Si3N4组成的双层减反膜对不同波长的反射率,给出了位敏探测表面反射损耗的优化。     

界面层对激光减反膜的影响研究

激光技术的发展对减反膜提出了超高透过率的要求,基板的表面特征在高精度减反膜的设计与制造中不可忽略.选择熔融石英为基板,Ta2O5和SiO2为高低折射率膜层材料,针对在0 °入射角下工作的532 nm激光减反膜进行设计与分析,得到膜层内的电场分布.在模拟计算中将基板的表面粗糙度等效为等比例混合膜,计算分析了理想设计条件下...     

柱面光学微结构用于红外激光防护研究

激光防护是一种可广泛应用的技术,论文针对目前红外激光防护技术中存在的可见光波段吸收强、镜面反射造成设备或人员损伤等问题,提出一种形成于光学窗口表面的红外激光非镜面反射光学微结构,具有对可见光透过率影响小,同时对1 064 nm红外激光大角度散射的功能,从而实现激光防护。文中采用光线追迹方法设计具有移位结构的双面微柱透镜阵列,阵列周期T与透镜单元曲率半径R之间需满足0 T R/27的关系。应用Virtual-Lab光学建模软件对设计的柱面微结构进行模拟,模拟结果为:可见光平均透过率下降7%,对实用结果影响很小,并可以通过可见波段镀制增透膜进行弥补;1 064 nm红外激光反射率约为75%,发散角大于30。采用数字掩模光刻技术完成微柱透镜阵列实验,实验结果与模拟结果趋势相同,最终得出结论:微柱透镜阵列能实现大角度散射,能够极大降低激光单一方向反射回波能量,从而达到了激光防护的目的。     

Novel design procedure of broad-band multilayer antireflectioncoatings for optical and optoelectronic devices

A novel design procedure of broad-band multilayer antireflection (AR) coatings for optical and optoelectronic devices is proposed. The design algorithm is based on the optical admittance detuning, with the bandwidth of finite reflectivity as a new merit function. Coating structures consist of only two materials with nonquarter-wave thicknesses. Numerical mappings on the four-layer structure showed four optimizing regions where an optimized four-layer AR coating on 1.55 μm GaInAs-AlGaInAs MQW semiconductor laser facet was predicted to have a broad bandwidth of 106 mm for a reflectivity of less than 10^-5. TiO₂ and SiO₂ were electron-beam (EB) evaporated to form the four-layer AR coating on glass and InP substrates with an ion-beam assist and a real time in situ optical thickness monitor and experimentally verify its broad-band performance     

LD泵浦全固体激光器用光学薄膜的研究进展

介绍了二极管泵浦固体激光器（DPSSL）使用的一系列光学薄膜。由于DPSSL的泵浦波长与输出波长不同，泵浦方式、腔型结构及使用的激光材料种类繁多，因此所涉及的薄膜类型也多种多样，包括许多新型截止滤光片、增透膜、高反膜和偏振膜等。分析了此类薄膜元件设计和制备中的关键技术难题，同时对该领域国内外的研究现状进行了报道。     

空间高效硅太阳电池减反射膜设计与数值分析

结合AM0太阳光谱特性对空间硅太阳电池的减反射膜进行了设计分析,得到了最小反射时的最佳膜厚.分别讨论了单、双、三层减反射膜厚度变化对反射率的影响,并对有钝化层的Si O2 (94 nm) / Ti O2 (6 0 nm)双层减反射膜进行了优化设计,优化后硅太阳电池的短路电流和效率分别提高了2 .1%和1.4 % .     

Fields in extended cavity lasers

The electromagnetic fields for an extended-cavity laser are described precisely and in detail. The extended-cavity laser consists of a semiconductor laser diode with a partially reflecting coating on one facet and an antireflection coating on the other coupled by radiation through a lensed-fiber, single-mode guide to another partially reflecting coating terminating a narrow-wavelength filter. The formulation is based on the Lorentz reciprocity theorem, the fields are described by angular plane-wave spectra, and the equivalent transmission line representation is used to determine the fields reflected and transmitted by partially reflecting and antireflection coatings. The design of antireflection coatings is considered in detail, and a formula which gives the optimum distance from the diode antireflection coating to an inline lensed fiber is derived     

基于半导体光放大器的非相干光源抗反膜的优化设计

对半导体光放大器(SOA)放大的自发发射(ASE)谱进行了实验和理论研究,并且分析了SOA端面反射率对ASE谱的谱宽以及平坦度的影响.结果表明,不恰当的抗反膜会严重减小输出光谱的带宽;而在采用具有宽带材料增益谱的有源区基础上,结合抗反膜的优化设计,则可以获得既宽又平坦的非相干光源.     

Measurement of the modal reflectivity of an antireflection coating on a superluminescent diode

A method for measuring the modal reflectivity of the antireflection coating applied to a laser diode is described and demonstrated. It is based on measurements of the Fabry-Perot modulation depth of the resulting superluminescent diode (SLD) output spectrum at the threshold current of the original laser. A modal reflectivity of less than2 times 10^{-4}has been obtained.     

高亮度半导体激光器腔面膜的研究

要降低半导体激光器阈值电流密度和提高外微分量子效率,其中采取的主要方法之一是在发光芯片的两个端面选取适当的能量反射比。根据光学薄膜的设计理论,优化膜系结构,并采用电子束离子辅助蒸发技术,选取合适的薄膜材料,在条宽100 μm,腔长1 mm的850 nm半导体激光器发光芯片的两个端面沉积光学介质膜。其作用不仅获得一定的光谱特性,而且可以使发光腔面钝化。经过反复实验优化薄膜沉积的工艺参量,可以减少膜层材料的吸收,提高膜层的激光损伤阈值。经测试采用此方法制作出的高亮度半导体激光器使用寿命明显提高,发光芯片的输出功率可达3.7 W,与未镀膜的器件相比功率提高了2.8～3.1倍。