紫外全息闪耀光栅的制作

通过理论计算研究了影响闪耀光栅衍射效率的因素,并利用离子束刻蚀模拟程序模拟刻蚀闪耀光栅来确定闪耀光栅的制作参数。以理论计算的闪耀光栅参数为依据,以刻蚀模拟程序为指导,基于全息-离子束刻蚀工艺制作了闪耀波长分别为250nm和330nm,光栅尺寸分别为85mm×85mm,60mm×60mm,线密度均为1200lp/mm的闪耀光栅。第一种光栅闪耀角为8.54°,非闪耀角为72°,其250nm波长自准直入射时的-1级衍射光衍射效率约为81%;第二种光栅闪耀角为11.68°,非闪耀角为74°,330nm波长自准直入射时的-1级衍射光衍射效率约为80%。实验结果表明,提出的方法可以在制作闪耀光栅的过程中实现对闪耀角的精确控制,获得的实验结果与理论计算结果符合较好。利用该方法能够在大尺寸基底上获得衍射效率>75%的紫外闪耀光栅。

闪耀全息光栅离子束刻蚀工艺模拟及实验验证

依据特征曲线法推导了非晶体表面的离子束刻蚀模拟方程,结合全息光栅的刻蚀特点开发出离子束刻蚀模拟程序,并通过实验数据分析并优化了非晶体材料刻蚀速率与离子束入射角的关系方程,最后利用离子束刻蚀实验对所开发的离子束刻蚀模拟程序进行了实验验证。调节掩模与基底材料的刻蚀速率比为2∶1至1∶2,制作了线密度为1 200l/mm,闪耀角为～8.6°,非闪耀角为34°～98°的4种闪耀光栅,与刻蚀模拟程序的结果进行对比,模拟误差<5%;控制离子束刻蚀时间为6～14min,制作了线密度为1 200l/mm,闪耀角为～8.6°,顶角平台横向尺寸为0～211nm的6种光栅,与刻蚀模拟程序的模拟结果进行对比,模拟误差<1%。比较实验及离子束刻蚀模拟结果表明,离子束刻蚀模拟程序获得的模拟刻蚀轮廓曲线与实际刻蚀轮廓曲线的误差<5%;模拟刻蚀截止点与实际刻蚀截止点误差<1%。实验表明,提出的模拟方程可以准确地描述不同工艺过程和工艺参数对最终刻蚀结果的影响,进而可预知和控制离子束刻蚀过程。

用于分频的闪耀光栅设计及衍射行为研究

详细地介绍了用于分频的闪耀光栅设计方法 ;推导了影响元件性能的衍射效率公式 ;并研究了纵横向工艺误差对其衍射行为的影响。模拟结果显示在 8%和 5%纵横向相对误差范围内 ,该闪耀光栅具有良好的分色效果。

标量衍射理论模拟蚀刻衍射光栅

讨论用于光通信的集成波分复用/解复用器件蚀刻衍射光栅(EDG),它是波分复用光通信的核心器件的一种。EDG基于平面波导的Rowland圆结构,光栅面是平面。光栅的每一个齿面都垂直于齿面中心和输入波导端点的连线。基于标量散射场满足的Hemholtz方程,推导出Rowland圆上场分布的精确表达式。利用这个模型对设计好的器件参数进行了模场形状、谱响应、色散等复用性能的模拟,并对插入损耗和串扰进行了简要分析。

高效平面全息衍射光栅的获取方法

从全息衍射光栅的制作原理出发 ,介绍了全息光栅的主要制作方法 ,并与刻划光栅对比分析了全息衍射光栅的诸多优点。通过利用光栅设计的耦合波理论对全息衍射光栅槽型、槽深及槽间距等进行了优化设计 ,同时利用离子束刻蚀技术获得了高效率全息光栅。

用于共孔径相干合成的衍射光学元件设计

分析了衍射光学元件实现共孔径相干合成的物理过程,建立了基于衍射光学元件的共孔径相干合成数学模型,推导了合成光束复振幅与入射光束和衍射光学元件相位分布之间的关系。提出用合成光束强度分布的均匀性作为评价函数的优化方法,获得了一维衍射合束器的相位分布。与文献报道的衍射光学元件分束器相比,可获得更高的合成效率。采用模拟退火算法结合随机并行梯度下降算法优化合束器设计,提高了计算效率,获得了多束衍射合束器的相位分布和合成效率。分析了单子束失效及合束器像差对合成效率的影响,结果表明:随着合束数量的增加,单子束失效对合成效率的影响逐渐减小;若使合成效率退化小于5%,衍射光学元件的波像差均方根值应控制在λ/28以内。

双层纳米光栅微位移检测仿真

针对现有光栅位移传感器分辨率和精度难以提高、体积较大的难题,设计了面内和离面位移检测的双层纳米级光栅结构。用严格耦合波理论分析了单层纳米光栅的衍射特性,通过Gsolver软件对面内和离面的双层纳米光栅结构进行模拟仿真。仿真结果表明:这2种双层纳米光栅结构的0级透射光和反射光的衍射效率随第二层纳米光栅结构的位移移动量周期性变化,通过探测纳米光栅的衍射效率来获得面内或者离面的位移移动量。

菲涅耳透镜制作及其在CCD相机中的应用

衍射光学元件在国防、生产及科研等领域起着越来越重要的作用．使用薄膜沉积法和离子束刻蚀法制作１６阶菲涅耳透镜，应用于折衍混合ＣＣＤ相机．进行ＣＣＤ相机光学系统成像质量评价和室外成像实验．该透镜的引入，不仅改善系统成像质量，而且实现了系统的轻量化、小型化，增加了系统设计的自由度．

用光栅的正负一级能量之比测体积相位全息光栅参量

提出利用光栅衍射级次正负一级的能量之比(w+1/w-1),结合模拟退火优化算法来反演出光栅参量的一种方法.用正负一级的能量之比来弱化实际光栅表面存在的粗糙、周期畸变、介质折射率分布不均匀等误差,保证光栅参量的准确反演.在反演体积相位全息光栅参量的实验中,反演出的光栅参量与真值的误差不超过1%.证明了该法的正确性和可行性.同时此方法具有非破坏性,测量简单,操作方便,稳定性好等特点.

二元光学法在微透镜制作中的应用

对二元光学的产生和发展作了介绍,并阐述了二元光学元件之一的微透镜(microlenses)的设计、制作和测试方法以及它们的主要应用。微透镜的设计是基于已成熟的标量衍射理论;而其制作过程包括:计算机设计波面相位、产生掩模版、光刻或离子(束)蚀刻以及复制产生微透镜,其关键技术蚀刻方法有等离子蚀刻技术和反应离子蚀刻RIE(Reactive Ion Etching)技术;微透镜的测试主要包括衍射效率(diffractive efficiency)和点扩散函数(PSF)的测试,有直接法和间接法两种测试方法。微透镜可以微型化与阵列化,并且可以同微电子器件一起集成化,具有广泛的应用前景。

刻蚀衍射光栅像差特性分析

对作为波分复用关键器件之一的刻蚀衍射光栅 (EDG)的像差特性提出了一种简单方便的计算方法 ,分析了像差对刻蚀衍射光栅频谱响应的影响 .理论推导了基于基尔霍夫衍射、角谱衍射以及快速傅里叶变换等方法 .最终证明彗差会造成谱形失称 ,明显降低耦合效率 ;而球差则会明显地增加串扰 .并指出当像差存在时通过输出端加ta per结构 ,并不能显著改善器件的串扰特性 .

线宽误差对菲涅耳透镜衍射效率的影响

基于标量衍射理论，首先得出存在线宽误差情况下４阶菲涅耳透镜衍射效率的解析式；并以 ４阶、８阶和１６阶菲涅耳透镜为例，进行计算机模拟计算并系统分析线宽误差对菲涅耳透镜衍射效率的影响．通过实验测量１６阶菲涅耳透镜的线宽误差，分析其对１６阶菲涅耳透镜衍射效率的影响．模拟计算结果对多阶菲涅耳透镜的制作提供重要的理论指导．

微透镜及其应用简介

对二元光学的产生和发展作了介绍 ,并阐述了二元光学元件之一的微透镜 (microlenses)的设计、制作和测试方法以及它们的主要应用。微透镜的设计是基于已成熟的标量衍射理论 ;而其制作过程包括 :计算机设计波面相位、产生掩膜板、光刻或离子 (束 )蚀刻以及复制产生微透镜 ,其关键技术蚀刻方法有等离子蚀刻技术和反应离子蚀刻RIE(ReactiveIonEtching)技术 ;微透镜的测试主要包括衍射效率(diffractiveefficiency)和点扩散函数 (PSF)的测试 ,有直接法和间接法两种测试方法。微透镜可以微型化与阵列化 ,并且可以同微电子器件一起集成化 。

用光栅正负一级衍射效率之比反演光栅参数的数值模拟

用衍射光栅的正负一级的能量之比来弱化衍射光栅表面的粗燥,周期的细微畸变,介质分布不均匀等带给实际光栅与理想光栅之间的差异,弥补实际光栅单一级次信息在实验测量中在反应光栅结构参数的缺陷。文中用数值模拟的方法优化反演了几种浮雕面型光栅的结构参数,反演结果较理想,数值论证了该法的可行性。

离子束刻蚀法制作菲涅耳透镜

由于衍射光学元件独特的色散特性及体积小、重量轻可进行复制等优点 ,它在国防、生产及科研等领域的作用越来越重要 ,应用于光学成像系统 ,不仅能改善系统成像质量 ,而且能实现系统的轻量化、小型化 ,增加系统设计的自由度。使用离子束刻蚀法制作的 1 6阶菲涅耳透镜应用于折衍混合CCD相机 ;测量菲涅耳透镜的衍射效率并分析了影响衍射效率的因素。

二元光学元件──微透镜

介绍了二元光学的产生和发展，着重阐述了二元光学元件之一的微透镜的设计、制作和测试方法以及它们的主要应用。

离子束刻蚀过程中台阶侧壁倾斜现象研究

从标量衍射理论出发 ,在傅立叶光学的基础上 ,建立一个数学模型 ,分析台阶侧壁倾斜对多阶菲涅耳透镜衍射效率的影响。并通过实验 ,分析影响台阶侧壁倾斜、表面粗糙度和刻蚀速率的因素 ,确定离子束刻蚀菲涅耳透镜的最佳工艺参数。

非对称全息方法制作闪耀光栅的模拟与分析

为了实现全息方法制作闪耀光栅,在对称全息光栅制作方法的墓础上,设计了一种非对称光路进行曝光。模拟了特定显影条件下光栅槽形及其衍射效率光谱,并与理想三角形闪耀光栅比较。结果表明:模拟槽形具备闪耀光栅槽形特征,其正一级衍射效率谱线与相应闪耀光栅非常接近。

InGaAs/InP分别限制量子阱激光器的阱数优化设计和实验制备

根据对InGaAsP－InP分别限制量子阱激光器结构的注入效率的分析和利用X射线衍射对InGaAsP－InP20个周期的多量子阱结构异质界面的研究，设计、制备了4个阱的InGaAsP－InP分别限制量子阱激光器结构。利用质子轰击制得条形激光器。阈值电流为100mA，直流室温连续工作。单面输出外微分量子效率为36％。

有源光缆的硅基90°转向芯片设计与制备

从垂直腔激光器阵列到光纤阵列的高效耦合一直是高速有源光缆制备过程中的挑战。基于界面光波传输的相位匹配,根据界面的折射率的分布及波动传输方程,设计了41°转向角度的微反射镜。基于各向异性晶体蚀刻仿真,得到具有特定晶体取向的硅基微结构。在研究制备工艺的方法中,通过在含异丙醇有机添加剂的氢氧化钾溶液中硅各向异性湿法蚀刻制备了具有41°微反射镜的V型槽阵列,异丙醇表面活性剂在氢氧化钾溶液蚀刻硅过程中起关键作用。然后对获得的芯片进行表面粗糙度、轮廓和反射率的表征及测试,探索了膜层(TFCalc)的SiO_(2)/Si高反射率介电膜的作用及效果,测试结果表明:所研制的芯片的反射率近100%,最高耦合效率在762 nm处,达92%。