掺钨VO_(2)纳米粉双相界面自组装成膜及微结构的光学性质

VO_(2)的相变温度68℃限制了其在室温环境中的应用和安全性,采用W^(6+)离子掺杂的方法可有效降低VO_(2)相变温度。利用涂有真空硅脂的聚苯乙烯模具和添加表面活性剂的W_(x)V_(1-x)O_(2)纳米溶液,在玻璃基底上通过双相界面自组装方法将水热法合成的W_(x)V_(1-x)O_(2)纳米粉末制备成薄膜,在此基础上加装直径1μm的聚乙烯线制备W_(x)V_(1-x)O_(2)/glass微结构。直接观察到液/固双相界面上毛细管流的运动过程,以及微结构两侧对称出现半月形的现象。液-固-气系统复杂的动态变化的过程,遵循流体动力学和热力学的规律。X射线衍射表征结果表明,自组装W_(x)V_(1-x)O_(2)薄膜为多晶结构,主要成分为M相VO_(2)和少量钒的其他价态氧化物及少量钨钒的氧化物(WVO_4);近红外透过率测试显示W_(x)V_(1-x)O_(2)/glass薄膜随温度变化规律与理论模拟计算的趋势吻合;其温度-透过率曲线“突变”特性优于旋涂法制备的薄膜;可见光的微结构衍射图样类似光栅衍射图样,表明此种薄膜和微结构制备方法可行。研究结果可应用于防护涂层制备和微结构光学调控领域。

不同离子束参数诱导单晶硅纳米微结构与光学性能

使用微波回旋共振离子源，研究了低能Ar＋离子束正入射时不同离子柬能量和束流密度对单晶硅（100）表面的刻蚀效果及光学性能。结果表明，当离子柬能量为1000eV，束流密度为88-310μA／cm2时，样品表面出现自组装纳米点状结构，且随着离子柬流密度增加排列紧密而有序；粗糙度呈现先减小后迅速增大的趋势，在160~A／cm2附近达到极小值；刻蚀后，近红外波段内平均透过率由53％提高到57％以上，且随着纳米自组装结构有序性的提高而增大。当束流密度为270μA／cm2，能量为500～l500eV时。样品表面出现纳米点状结构，且随着离子束能量的增加趋于密集有序；粗糙度呈现先缓慢增加，在l100ev附近达到极大值，之后粗糙度迅速下降；刻蚀后样品透过率明显提高，且平均透过率随着点状结构有序性的提高而增大；刻蚀速率与离子束能量的平方成正比。自组织纳米结构的转变是溅射粗糙化和表面驰豫机制相互作用的结果。

低能斜入射离子束诱导单晶硅纳米结构与光学性能研究

为了研究低能Ar＋离子束在不同入射角度下对单晶硅表面的刻蚀效果及光学性能,使用微波回旋共振离子源,对单晶Si（100）表面进行刻蚀,采用原子力显微镜、非接触式表面测量仪和傅里叶变换红外光谱仪对刻蚀后硅片的表面形貌、粗糙度和光学透过率进行了测量。实验结果表明：当离子束能量为1000 eV、束流密度为265μA.cm-2、刻蚀时间为30 min时,离子束入射角度从0°增加到30°,样品表面出现条纹状结构。入射角度在0°~15°,随着角度增加,样品表面粗糙度增加,条纹周期减小,光学透过率提高;而在15°~30°范围内,随着角度增加,粗糙度开始减小,条纹周期增大,同时光学透过率降低。继续增加入射角度,条纹状结构逐渐消失,入射角度到45°时,粗糙度和光学透过率达到最小值;增加入射角度到55°,样品表面出现自组织点状结构,表面粗糙度急剧增大,光学透过率随着角度增加开始增加;继续增加离子束入射角度到80°,表面粗糙度和光学透过率继续增加,样品表面呈现出均匀有序的自组织柱状结构;此后,随着入射角度的增加,表面粗糙度又开始减小,光学透过率降低。自组织条纹结构到柱状结构的转变是溅射粗糙化和表面驰豫机制相互作用的结果。

参数化计算海洋上空大气漫射透过率

精确计算大气漫射透过率和下列面反射率是任何一种卫星反演气溶胶特性的方法的关键所在.相关文献已经给出了计算海洋上空的大气漫射透过率经验公式,利用该公式计算MODIS第一波段到第七波段的海洋上空的大气漫射透过率,发现无论是在瑞利———气溶胶双层大气还是在纯瑞利大气下其精度都是有限的;在观测角00到400范围内,气溶胶为无吸收或弱吸收性且光学厚度最大0.4的情况下,其误差是3%-4%;误差随着气溶胶吸收性、气溶胶光学厚度和观测角度的增大而增大,随着波长的减小而减小.为了提高计算精度和适用范围,用一个简单的数学方法来改写该公式.在观测角θ≤60°、多种成份气溶胶且光学厚度τa≤0.6时,改写后的公式计算的MODIS第一波段到第七波段的海洋上空的大气漫射透过率,其误差小于1%.该参数公式的确立,对精确反演海岸带的气溶胶光学特性和水色有重要意义.

金属光子晶体结构对其透光率强度和曲线宽度的影响

将金属光子晶体(Metal photonic crystals,MPCs)应用于电子设备的可视部位,有望实现可视和电磁屏蔽的兼容。如何在不降低金属膜厚比的前提下,同时提高和拓宽MPCs的可见光透光率强度和宽度是目前需解决的关键问题。鉴于此,本工作构建了由金属Ag和In_(2)O_(3)∶SnO_(2)(ITO)膜呈周期分布的MPCs,采用时域有限元差分法(Finite difference time domain,FDTD)和Bragg衍射定律分别研究了其周期对其透光率影响规律和物理机制。研究结果表明,高透光的MPCs周期(即相邻的ITO和Ag膜厚之和)需大于58 nm。同时,通过FDTD对MPCs的SPP(Surface plasmon polariton)能带计算,发现ITO膜为40 nm时,SPP较弱,致使可见光透光率较低。随金属膜厚比降低,SPP色散能带相应变宽,可见光透光率曲线相应变宽。本工作提出一种(pqp)^(N)型MPCs,采用该结构可同时提高MPCs的可见光透光率强度和拓宽其宽度。

基于VCSEL的光发射模块的研究与设计

概述了近年来发展迅速的以垂直腔面发射激光器(VCSEL)作为发光器件的发射模块的结构,以及半导体激光器的特性。在了解了半导体激光器驱动电路的基本功能和设计要求后,重点介绍采用美国MAXIM公司生产的VCSEL驱动器MAX3740来设计基于VCSEL的光发射模块。

一种提高频率选择表面通带透射比的新方法

为得到带宽较窄且透射比较高的频率选择表面(FSS)结构,以Y环单元为基础提出了一种提高通带透射比的新方法,即在周期单元内设置圆形孔径,运用谱域Galerkin方法对这种结构的传输特性进行了数值分析,确定R=0.4 mm,单元周期内圆孔个数为12,中心频点15 GHz的透射比提高0.12 dB;采用镀膜与光刻相结合的技术制备了相应的试验件,并进行了微波测试,测试值与计算值基本一致。结果表明,开圆孔Y环的中心频点透射比在电磁波垂直入射的情况下为-0.69 dB,比对应Y环提高0.16 dB,而在30°和45°倾斜入射的情况下,TE波的透射比分别为-0.64 dB和-0.78 dB,比对应Y环分别提高了0.345 dB和0.31 dB,-3 dB带宽分别为1.26 GHz和0.97 GHz,两种结构的带宽基本一致。因此这种方法是大周期下提高通带透射比的有效方法。

低能离子束诱导单晶硅点状纳米结构与光学性能研究

使用微波回旋共振离子源,研究了低能Ar+束在不同入射角度下对旋转单晶硅(100)表面的刻蚀效果及其光学性能。结果表明:样品旋转、离子束能量为1000eV、束流密度为265μA/cm2、刻蚀时间为60min时,在不同入射角度下,刻蚀后的样品表面可形成均匀的自组装点状结构。入射角度为0°～25°时,随着角度增加,样品表面粗糙度增大,点状结构有序性更强,光学透射率提高;继续增加入射角度,样品表面粗糙度及点状结构尺寸开始减小,光学透射率降低;增加入射角度到45$时,自组装点状结构消失,粗糙度和平均光学透射率达到最小值分别为0.83nm和55.05%;进一步增加入射角度,样品表面再次出现自组织装点状结构,表面粗糙度急剧增大,入射角度在65$时,平均光学透射率达到极大值64.59%;此后,随着离子束入射角度的增加,表面粗糙度缓慢减小,光学透射率降低。自组织结构变化是溅射粗糙化和表面弛豫机制相互作用的结果。

二维动态海面-气泡层中蓝绿激光的透射特性

为研究气-海跨介质的蓝绿激光传输特性,针对气-海跨介质界面及海面下气泡层,依据基尔霍夫近似、Mie理论与Beer理论建立了蓝绿激光通过海面-气泡层的下行传输模型。充分考虑了受风速影响的海面高度起伏、海水中气泡浓度变化、海水中洁净气泡和有薄膜覆盖气泡的混合等因素,数值计算了蓝绿激光经过海面-气泡层的透过率随风速、海水中的传输深度以及接收平面与发射平面夹角的变化关系。结果表明,蓝绿激光通过气-海界面及海水中的透过率主要取决于风速的大小与激光在海水中的传输深度;随着风速的增大,海面粗糙度与上层海洋中气泡浓度增大,激光透过率降低;与海水相比,气泡层对激光透过率的影响会随着深度的增加而降低;对于半径大于10μm的气泡,蛋白质薄膜的覆盖对蓝绿激光的衰减影响不大。

二维金属矩形光栅的偏振控制及其透射特性

基于一维亚波长金属光栅结构的双折射效应,将等效介质理论(EMT)推广到二维亚波长结构,对一种特定的金属矩形光栅结构进行了分析,实现输入线偏振到输出任意偏振态的控制。利用时域有限差分(FDTD)算法对输出光偏振态及其透射特性进行了仿真。仿真结果表明:通过空间角调制的方法,得到输出光的偏振态理论上可实现全庞加莱球覆盖,并具有较高的透射率。