基于响应面法的Ni60/WC涂层表面织构皮秒分束工艺参数预测研究

目的实现六分束激光在Ni60/WC涂层表面烧蚀目标织构激光加工工艺参数的精确选择。方法基于CCD响应面法,设计在不同的激光工艺参数下对Ni60/WC涂层表面进行织构烧蚀试验,以激光频率、扫描次数、扫描速度为影响因素,以圆凹坑织构直径、深度及由其直径和深度综合加权所得的综合目标为响应目标,建立目标织构所需激光工艺参数的预测模型,以织构直径、深度及综合目标作为优化条件,对预测模型进行实验验证。结果扫描次数对织构直径的影响最显著,单个脉冲光斑上所聚集的能量大小是影响织构直径误差的关键因素。对织构深度影响最显著为扫描次数和频率,织构深度与扫描次数、频率呈正相关,不同因素间的交互作用是影响织构加工结果的关键。通过对预测模型所优选的参数进行实验验证发现,以织构直径和深度、综合目标建立的预测模型优选工艺参数所加工圆凹坑织构的质量评价指标与其预测指标的误差率分别为19.37%、3.57%。功率为6 W时,六分束激光加工最优工艺参数为速度5500 mm/s、频率400 kHz、扫描2次。结论通过综合目标建立的Ni60/WC涂层表面圆凹坑织构六分束激光加工参数优选预测模型精确程度较高,能够实现Ni60/WC涂层表面加工所需织构激光参数的准确预测,为涂层表面织构加工激光参数精确选择提供了理论依据。

可见光宽入射角度金属偏振分束光栅的消光比特性研究

设计出一种工作在可见光波段宽入射角度范围具有高消光比的金属偏振分束光栅。采用等效介质理论对金属偏振分束光栅原理进行定性分析,利用严格耦合波理论和时域有限差分法对金属Al光栅进行数值仿真并详细分析了结构参数中周期、高度以及光波长和入射角度等参数对偏振特性的影响。结果表明:当Al光栅占空比为0.5,周期为0.15μm,光栅脊高度为0.15μm时,在0.4~0.7μm波段和45°±10°入射角范围内,该金属偏振光栅对TM波高透射,对TE波高反射,光栅透射消光比平均35 dB,反射消光比平均12 dB,最后对制作的金属偏振光栅进行消光比测量,验证了设计结果的正确性。该研究结果对设计和制备高衍射效率、高消光比、宽波段宽入射角度范围的偏振分束器具有较好的实践指导价值。

基于二维叉形光栅的涡旋光束分束阵列产生

首先设计了一种二维叉形光栅结构,并基于夫琅禾费衍射理论,得到了高斯光束通过该光栅的焦平面场分布表达式。数值模拟结果表明,当高斯光束通过二维叉形光栅调制后,在焦平面处产生了由不同拓扑荷涡旋光束组成的3×3涡旋光束阵列,且各个子光斑的拓扑荷数与光栅结构、衍射级次有关。其次,进行了实验验证。将二维叉形光栅相位图加载到空间光调制器SLM上,当高斯光束经SLM反射后,在焦平面处同样接收到3×3涡旋光束阵列,且与数值模拟的结果相符。研究结果表明,利用二维叉形光栅结构可实现涡旋光束分数阵列的产生,这将为不同拓扑荷涡旋光束的模式复用,实现光通信容量的增加技术支持,在光通信领域具有应用潜力。

分束李普奇与分束汤普逊棱镜性能的比较分析

为了更好地设计和选择使用分束李普奇棱镜和分束格兰-汤普逊棱镜,从理论上分析了分束李普奇棱镜与分束格兰-汤普逊棱镜的分束角、分离角和光强分束比。结果表明,分束李普奇棱镜和分束格兰-汤普逊棱镜的分束角和光强分束比与棱镜的结构角和副结构角有关;对于相同的结构角和副结构角,两种棱镜的分束角相同,但它们的光强分束比不同。出射的o光与e′光的分离角与副结构角有关;对于o光垂直出射的需要,选用分束李普奇棱镜设计为好;对于大分束角的需要,选用分束格兰-汤普逊棱镜设计为好。选用最佳设计方案可以分别实现两种棱镜光强的对称分束,实验结果与理论计算相符。

基于PSO算法的硅基C波段低损耗紧凑型偏振分束旋转器

提出了一种基于模式演变原理的紧凑型偏振分束旋转器(Polarization Splitter Rotator,PSR)。该器件由锥型TM0-TE1模式转换器与非对称定向耦合(Asymmetric Directional Coupler,ADC)结构的模式分束器组成,经粒子群算法(Particle Swarm Optimization,PSO)和样条插值原理优化后的器件总长度仅为45μm。利用时域有限差分法(Finite Difference Time Domain method,FDTD)对器件进行仿真,数值结果表明:输入TE0模式时,在100 nm(1500~1600 nm)带宽内具有低插入损耗(<0.007 dB)、低串扰(<-28.7 dB)、高偏振消光比(>49.1 dB);输入TM0模式时,在整个C波段内具有低插入损耗(<0.34 dB),低串扰(<-47.1 dB),高偏振消光比(>15.5 dB),且在中心波长1550 nm处插入损耗值仅为0.06 dB。此外,对器件的公差进行了分析,结果表明该器件具有良好的鲁棒性。所设计的PSR具备低损耗、小尺寸以及低串扰特性,在未来大规模光子集成领域具有重要应用价值。

Wollaston式对称分束偏光棱镜

基于Wollaston棱镜的结构,给出了对称分束偏光棱镜的一种新的设计,即通过修正光束的出射端面来实现对称分束。给出了出射端面的修正角与棱镜的结构角之间的关系式。以632.8nm波长为例分析了出射端面的修正角与棱镜的结构角之间的关系曲线,并且分析了此修正角与波长的关系曲线。

格兰式偏光分束棱镜光强分束比的入射角效应

为了分析自然光斜入射格兰式分束棱镜时光强分束比随入射角度、棱镜结构角及入射波长的变化关系,根据几何关系、菲涅耳公式及相位匹配条件从理论上推导出光强分束比的数学表达式,并通过了实验验证。结果表明,光强分束比随入射角度、棱镜结构角及波长变化呈非线性关系。所得结果为格兰式棱镜在光学器件应用中提供了有用的信息。

Wollaston棱镜分束角的光谱特性

提要:为了了解Wollaston棱镜分束角随入射光波长的变化规律,我们对其分束角的光谱特性从理论上进行了分析,并进行了实验测试,结果表明:入射光波长对Wollaston棱镜的分束角有一定的影响,其规律为:棱镜的结构角越大,入射光波长对分束角的影响越大:紫外光谱区的影响大于可见和红外光谱区。对于Wollaston棱镜分束角的对称性,其特点为:棱镜结构角越大,入射光波长越短,对称性越差。

分束格兰·汤普逊棱镜o光出射端面对棱镜性能影响的分析

为了更好地设计和应用分束格兰.汤普逊棱镜,根据该棱镜的设计结构分析研究了其o光出射端面对棱镜的分束角Ψ、o光及同端面出射的少量e′光的夹角φ和棱镜的光强分束比的影响。结果表明:分束结构角S′越大,分束角越大;S′等于起偏结构角S时,e′光和o光分不开,将影响o光的消光比,但此种情况下Ψ不受入射光波长的影响,具有消色差性;S′对棱镜光强分束比的影响不大,Ie/Io在1±0.03之间变化。

改进型对称分束偏光棱镜

为了得到对称分束的偏光棱镜,采用了对常规渥拉斯顿棱镜进行改进的方法,即通过修正o光束的出射端面来实现对称分束。得到了o光束出射端面的修正角与棱镜的结构角之间的关系式。以632.8nm波长为例分析了o光束出射端面的修正角与棱镜的结构角之间的关系曲线和修正角与波长的关系曲线。结果表明,此种设计既可实现对称输出,并且具有设计简单,加工方便等特点。

90°分束偏光镜光强分束比研究

给出了９０°分束偏光镜的ｅ，ｏ光光强分束比的计算公式，以及光强分束比随光波长的变化曲线；在６３２８Ａ测得的光强分束比与计算值是一致的。

钒酸钇偏光分束棱镜光强分束比的入射角效应

为了分析He-Ne激光斜入射钒酸钇偏光分束棱镜时光强分束比随入射角度的变化关系,根据几何关系、菲涅耳公式及相位匹配条件从理论上推导出光强分束比的数学表达式,通过实验验证,发现理论值和实验值相符合,并对存在的误差进行了分析。这为钒酸钇棱镜在偏光器件中的应用提供了重要的参考价值。

一种新颖的超大点阵分束实现方法

首次提出了一种实现超大卢、阵光束分束的新方法，它是利用位相迭加原理和ＶＬＳＩ技术将光栅分束器和位相型菲涅耳微透镜列阵集成为一体，构成了一种新型的光束分束列阵器件—一菲涅耳计算机源生全息分来器（ＣＧＦＢＳ），以实现１２８×１２８，甚至更高卢、阵数的光点分束。

高度对称分束角的偏光棱镜的设计

给出了基于Wollaston棱镜的对称分束角偏光分束镜的一种新的设计思路,即通过在Wollaston棱镜后加两块三角形晶体来实现出射光束的对称分束。并以632.8nm波长为例,研究了结构角为35°时两块晶体的角度与分束角的关系。结果表明,这种设计不但能实现光束的对称分束,而且还可以扩大分束角的范围。

13．9nm Laminar 分束光栅的研制

利用全息-离子束刻蚀工艺制作了工作波长为13.9 nm的Laminar分束光栅。光栅的线密度为1 000 lp/mm,槽深13 nm,占宽比0.43,Au膜厚度为40 nm左右;当工作波长为13.9 nm,入射角为81.2°时,其0级与-1级衍射光衍射效率乘积的最大值为8.1%,同时0级与-1级衍射效率亦接近,约为27%和30%。实验结果表明,研制的Laminar光栅可用于13.9 nm激光的分束,能够获得>7%的分束效率。

冰洲石-玻璃组合三元结构平行分束偏光镜

为了既节省稀有昂贵的冰洲石晶体材料,又实现偏振光的大剪切差输出,采用冰洲石晶体与光学玻璃组合的方法,给出一种新型平行分束偏光镜的设计。该棱镜为ZBaF3玻璃中间夹冰洲石晶体薄片的三元结构,并由大折射率液态胶合剂溴代萘胶合而成。理论分析和实验测试表明,该棱镜消光比优于10-3,且可以实现大的横向剪切。

可调剪切差平行分束偏光器设计

给出一种可调剪切差的平行分束偏光器设计方法,它调整方便,可获得较大平行分束剪切差,为现代偏光技术提供了一种新型偏光平行分束器件。

800 nm亚波长夹层式金属偏振分束光栅

为获得高性能的偏振分束光栅,设计了一种亚波长夹层式金属光栅结构,通过严格耦合波分析和遗传算法优化出最佳光栅结构。所设计的光栅在波长为800 nm时,0级衍射级次上TM偏振波的透射率和TE偏振波的反射率分别为98%和96.5%。在波长747 nm<λ<854 nm,以及入射角-27°<θ<27°范围内,光栅的透射和反射消光比都大于20 d B,达到了高衍射效率、高消光比、宽带宽及大角度的要求,数值分析表明该光栅对周期、槽深、覆盖层厚度具有优良的工艺容差。该光栅结构简单,性能稳定,对入射光损耗低,偏振分束效果明显,在光学偏振器件、激光器系统、偏振成像等领域具有广泛的应用前景。

分束结扎脾蒂法预防脾切除术后脾热34例分析

笔者通过改良传统脾切除手术方式 ,在条件许可的情况下 ,切脾时进行分束结扎脾蒂 ,以探讨预防和减轻术后脾热的方法。 59例脾切除患者 ,随机分为手术改良组 (34例 )和对照组 (2 5例 ) ,通过比较手术后 3d内和 3d后发热程度 ,发热例数 ,发热持续时间等指标 ,发现手术改良组仅有 8例 (2 3 .5 % ,8/ 34)体温仍有不同程度的升高 ,平均为 38.1℃ ,持续时间平均为 5d ;对照组体温升高仍较明显 ,发热 2 0例(80 .0 % ,2 0 / 2 5) ,平均体温 39.2℃ ,且持续时间为 1 0d。两组发热率及程度对比均有显著性差异 (P <0 .0 1 )。提示分束结扎脾蒂进行脾切除对于预防和减轻术后脾热的发生有较大的临床意义。

锥形光纤的连接与分束

采用熔拉法获得锥形光纤。提出了锥形传输与耦合光纤(一或多根)在锥形部分(发光区)互相耦合,从而形成光纤连接分束系统的设计方案。对锥形光纤的传输与耦合特性进行了分析,同时从实验上进行了测定。综合考虑了输出光纤形状,耦合光纤形状,以及其相对位置对锥形光纤的连接与分束耦合性能的影响。理论和实验均表明锥形光纤的锥角度在3°到12°,轴线间夹角尽量小,锥尖重叠区约为十几微米时连接分束系统的匹配最佳。