大陡度透镜表面膜层折射率均匀性分析

集成电路与光刻机系统中通常会设计并使用很多小曲率半径的大陡度透镜,以实现大数值孔径,这对镀制于其表面的紫外薄膜的性能提出了很高的要求。本文分析了行星夹具转动过程中大陡度凸透镜从中心到边缘位置的薄膜沉积角度的变化规律,研究了MgF_2膜层的折射率随沉积角度的变化规律,明确了大陡度凸透镜从中心到边缘位置的膜层折射率不均匀性对深紫外增透膜的影响。针对小曲率半径大陡度凸透镜表面的膜层沉积特性,通过升高基底温度提高了折射率分布的均匀性,为大陡度透镜膜层折射率不均匀性修正提供了理论和实验依据。     

基于光线光学的强激光非线性效应仿真与分析

非线性效应会影响强激光系统的性能,为了改善强激光系统的光束质量,基于光线光学提出了强激光非线性效应仿真与分析研究。利用光线光学透镜的相位传递函数,得到透镜的总厚度,根据光线光学透镜的结构参数,构建了光线光学透镜的传递函数模型,基于极化强度与光电场的关系,计算出光传输介质的总折射率,在线性折射率远大于非线性折射率的情况下,计算出强激光非线性折射率,结合强激光非线性效应响应函数,仿真分析了强激光的非线性效应。仿真结果表明,当光束功率密度为2.5*10⁸ W/cm²和0.75*10¹⁰ W/cm²时,强激光的非线性效应都比较弱,从而改善了光束的质量。     

氮化硅在触摸屏中的应用分析(英文)

研究了氮化硅材料在触摸屏领域中的应用,利用等离子体化学气相沉积技术,在一定厚度的玻璃表面沉积不同厚度的氮化硅薄膜。通过理论分析和试验测试的方法得到了氮化硅膜层厚度和折射率对触摸屏透过率以及表面宏观颜色的影响。分析结果表明,氮化硅膜层折射率对触摸屏的平均透过率影响明显,而膜层厚度对触摸屏的平均透过率影响很小,但是膜层厚度的改变对触摸屏特定波长处透过率和膜层宏观颜色影响很明显。在实际生产中可以通过改变沉积条件获得合适折射率及厚度的氮化硅薄膜材料。     

高斯光束通过非线性梯度折射率透镜的传输特性

基于无像差自聚焦理论,使用ABCD定律导出了高斯光束在非线性梯度折射率介质中的解析传输公式。采用矩阵光学方法研究了高斯光束通过非线性梯度折射率透镜的传输特性。结果表明,介质的非线性性和非均匀性、激光功率及入射光束参数影响其传输特性。     

利用复振幅滤波器实现激光作用区温度均匀化的理论分析

理应用连续激光诱导金属膜或氧化膜层的过程中，由于激光焦斑光强呈高斯分布，致使材料表面激光作用区温度场分布成类高斯型，梦或的馥膜厚度正均匀、金属导线加宽，故直接利用高斯光束不能满足激光诱导技术对光束作用区温度均匀性的要求。文中利用复振幅滤波器对人射高斯光束的振幅和相位进行调制实现作用区光场均匀化的结果，模拟了在材料表面产生的温度分布。模拟结果显示，高斯光束通过复振幅滤波器后，光束作用区内温度场的分布均匀性良好，并且光斑半径范围内外温差显著，可以满足诱导技术对光束质量的要求。     

共轴双半椭圆柱透镜准直半导体激光光束特性研究

基于光线传输理论对椭圆柱透镜及共轴双半椭圆柱透镜准直半导体激光光束的特性进行了研究。结果表明：这两种柱透镜的准直效率随折射率的变化不大,这在一定程度上提高了透镜材料选择的灵活性;并且理论上,共轴双半椭圆柱透镜可以将半导体激光光束快轴方向的发散角压缩到0.1 mrad量级。     

非球面透镜组激光光束整形系统

在激光显示等领域常常需要光强均匀分布的激光光束,为此,深入分析了一种非球面透镜组激光光束整形系统的设计方法,该方法可以将入射光束为准直的单模高斯激光光束整形为光强均匀分布的准直平顶激光光束;给出了该非球面透镜组设计的基本过程,主要包括输出光束函数的选择、光线映射函数的确定和非球面参数的确定;最后选择光线映射函数具有解析解形式的匀化洛伦兹函数作为输出光束分布函数,分别确定了伽利略型和开普勒型的非球面透镜组激光光束整形系统的参数。     

具有亚表面损伤层基底表面的激光减反膜设计

光学材料的亚表面损伤层（SSD）是激光光学领域内的研究热点之一。亚表面损伤层的存在将导致其表面薄膜特性发生变化,尤其是在高精度低损耗激光薄膜的设计与制造中亚表面损伤层必须给予考虑。文中研究了亚表面损伤层的物理特性,并借助于椭圆偏振仪测量基底表面的椭偏光谱,反演计算出SSD 的物理厚度和折射率梯度。通过计算得到了亚表面的深度和梯度对激光减反膜反射率光谱的影响,证明了亚表面深度对反射率的影响具有周期效应。在考虑亚表面损伤层的深度和梯度存在的基础上,对激光减反膜的设计进行了理论修正,数值实验结果证明通过膜系的修正可以实现633 nm 处的零反射。     

双半圆柱透镜准直半导体激光光束

柱透镜被广泛运用于准直半导体激光光束,而普通圆柱透镜准直能力并不高,为了克服这一不足,提出一种新的柱透镜结构:双半圆柱透镜(DHCL);基于光线传输理论导出该结构柱透镜准直激光光束的基本公式并给出数值模拟的结果。理论分析和数值模拟均表明:在用于准直半导体激光器输出光束方面,双半圆柱透镜突破了普通圆柱透镜在最佳准直时对透镜材料折射率的限制,提高了结构设计和材料选择的灵活性;特别是在高折射率条件下,双半圆柱透镜对光束的准直能力远远超过了普通圆柱透镜。理论上可以将半导体激光光束快轴方向发散角压缩到0.1 mrad的量级。     

高斯光束经径向梯度折射率透镜的变换特性

本文导出高斯光束经径向梯度折射率透镜的正确变换公式,深入分析变换特性,以探讨对激光仪器设计有实用价值的规律。     

球透镜的改进型涂膜

美国沉积科学公司已实现球透镜工艺的突破。公司以往的球透镜涂膜法产生光滑非均匀单层增透涂层。利用公司专有的ISODyn低压化学蒸汽沉积技术,可在透镜整个表面形成均匀、坚固的多层增透膜。这意味着可用较小、更经济的球透镜替代一些昂贵的大型部件。该公司的ISOSphere球透镜直径300μm～3mm,且有广泛的折射率,可根据光学器件、系统的特殊要求定做。由于透镜整个表面都有均匀涂层,光学仪器中就不必再将其特别取向,这是其它球透镜不具备的优点。该透镜的多层膜对1310nm或1550nm光的反射率低于0.25%,还有用于这两个波长及一些其它波长的…     

非线性介质中的强激光系统自聚焦现象的仿真分析

以强激光系统和自聚焦理论的研究为出发点,主要采用光束传输法和光线追迹法分析了非线性介质下的强激光光束传输过程。并且,基于适合于非线性介质下光线追迹的亚当斯法和基于梯度信息的光强分布的恢复算法,仿真模拟出光强与透镜厚度、介质折射率、透镜曲率半径以及入射光束半径的关系;同时结合光学设计软件,不仅得出了折射率与光强的乘积与焦点位置的变化关系,还通过点列图中的数据直观地反映出系统结果的成像质量,最后对光线追迹法和光束传输法两种光学方法进行了对比分析。仿真分析结果可以判断出系统的哪些部分容易受到自聚焦的影响,进而可以通过改进某些参数的大小,减少并消除其不利影响,找到适合于强激光系统的最优方法。     

基于随机微透镜列阵的激光光束匀化方法

利用微透镜列阵实现光束的分割和叠加是一种典型的光束匀化方法。而在微透镜列阵实现激光光束匀化时,由于微透镜列阵的周期性和激光的相干性,匀化光斑会产生周期性点阵分布现象,降低了光束匀化质量。提出一种利用中心离轴型随机微透镜列阵消除点阵效应以实现激光光束的匀化方法。在分析光束经过微透镜列阵的传播特性基础上,设计列阵中各个子透镜单元的几何中心偏离其光轴,利用中心离轴量的随机性打破微透镜列阵的周期性,消除目标面处的点阵现象,实现高均匀性的光斑分布。采用移动掩模技术制备随机微透镜列阵,并开展激光光束匀化实验。结果表明,该方法能够有效提高激光光束的均匀性,有望在激光加工、医疗和照明等方向有较大的应用前景。     

电子束蒸发沉积工艺条件对ZrO2薄膜性能的影响

在电子束蒸发沉积制备ZrO2薄膜的过程中，采用石英晶体振荡法监控膜厚和沉积速率。用NKD7000分光光度计测量了ZrO2薄膜的折射率和膜厚，用原子力显微镜分别观测了不同工作气压和沉积速率下薄膜的表面形貌、均方根粗糙度。结果表明，随着工作气压的升高，膜层的结构变疏松，薄膜的折射率和均方根粗糙度都随之减小。随着沉积速率的增大，膜层的结构变致密，薄膜的折射率和均方根粗糙度都随之增大。并且从工具因子(TF)的角度得到了证实。实际镀膜过程中应该根据激光薄膜的应用需要选用合适的工艺条件，在允许的均方根粗糙度范围内提高膜层的结构致密性和折射率。     

肖特公司推出新型光束成形器

通常激光器产生的光点都必须采用透镜和反射镜等光学仪器进行调节才能使其达到理想的圆型形状和均匀分布。以满足激光手术刀医生和利用激光进行DVD光盘刻录的制造商的需要。然而，上述调节过程极其复杂，难度极高。为此，肖特公司成功研发出了一种新型光束成形器，这种新型光束成形器可以简单有效地将单个激光二极管或激光二极管阵列产生的发散光换成为截面为圆形的光束，并且令光波均匀分布。     

平顶绿光晶化制备多晶硅薄膜

利用倍频Nd∶YAG激光器使玻璃基底上沉积的非晶硅薄膜成功实现了晶化.YAG激光器的倍频绿光经蝇眼透镜阵列整形后得到一光强均匀分布的平顶光束,并用此光束对非晶硅薄膜进行扫描晶化处理.分别测量了激光晶化前后薄膜的拉曼谱和表面形貌.测量结果表明,非晶硅实现了到多晶硅的相变,且晶化处理后表面起伏度明显增大.根据拉曼谱的数据计算了不同激光能量密度下薄膜的粒度大小和结晶度.结果表明,在一定能量密度(400～850 mJcm2)范围内,结晶膜的晶粒粒度和结晶度随激光能量密度升高而增大.然而能量密度大于1000 mJ/cm2后,检测不到明显的多晶硅特征峰.激光能量密度在850 mJ/cm2左右可得到最佳晶化效果.     

基片表面状态对Pb1-xGexTe薄膜红外光学性能的影响

在高真空中用热蒸发的方法沉积了碲锗铅Pb1-xGexTe薄膜。分析了基片表面状态(粗糙度、 晶向、温度)对膜层结构和红外光学特性的影响,发现光滑表面容易得到致密膜层和高红外折射率; 随着沉积温度的增加,膜层的短波吸收边(λc)往长波方向移动。     

Yb:YAG板条激光器谐振腔设计与光束质量测量

为了提高二极管抽运Yb:YAG/YAG复合板条激光器的输出光束质量,研究了复合板条内的热透镜效应,分析了复合板条在宽度和厚度方向的热透镜焦距,以及热透镜对谐振腔模式的影响,设计了混合谐振腔,并对该谐振腔输出光束质量进行了分析。采用角抽运复合板条方法,实现了千瓦级Yb:YAG/YAG复合板条激光器连续运转。采用CCD照相法测量了输出激光的光束质量,在500W连续输出时,光束质量M2因子在板条宽度方向和厚度方向分别优于20和5。实验结果表明,在复合板条激光器中可以采用混合谐振腔获得较好光束质量的激光输出。     

宽截止高Q值带通滤光片研究

选取TiO₂和SiO₂作为高、低折射率材料，采用传统设计方法(将长波通膜系和短波通膜系分别镀制于基底两侧，厚度分别为1.67μm和8.67μm)设计了蓝宝石基底宽截止高Q值带通滤光片。为避免膜厚差值过大导致的滤光片面形变化较大问题，重新调配了基底两侧的膜系，优化后两侧膜层的数量分别为49层和50层，膜层厚度分别为5.73μm和4.22μm。采用电子束蒸发物理气相沉积法镀制薄膜，并用分光光度计测试了样品的透过率。实验结果表明，样品在通带(521～596 nm)内的平均透过率达到96.59%，在截止区域的平均透过率为0.076%，通带矩形度为0.95，通带两边过渡带的陡度均为0.89%，具有高Q值的滤光片特性。此外，实验曲线和设计曲线的一致性较好，验证了优化两侧膜系结构的有效性。     

双侧对称抽运横流液体激光器的光束质量分析

为了提高横流液体激光器的光束质量,采用ANAYS软件分析了双侧抽运液体激光器的液体介质的温度分布,对不同流速条件下的非稳腔光场分布和光束质量M~2因子进行了数值计算。结果表明,存在一个使光束质量M~2因子较优的液体流速,并针对该类激光系统中增益和折射率梯度分布都关于抽运方向对称分布的特点,采用柱透镜补偿波前畸变效应,将光束质量因子由24降低到12.5,说明柱透镜补偿位相畸变能有效地提高液体输出光束质量。