光学薄膜激光损伤阈值测量不确定度

光学薄膜的激光损伤阈值是评价其激光耐受性能好坏的一个重要指标。对薄膜激光损伤阈值的准确评价和测定,是判断其激光耐受性能和进行相互比对的基础。通过对激光损伤阈值测试系统误差的溯源分析和计算机模拟,给出了优化测试系统的方向。研究结果表明:在激光光斑确定的情况下,激光能量越高,能量密度的误差越大。因此在满足需要的情况下,应该尽可能选取较低的激光能量。在激光能量确定的情况下,存在一个临界光斑,当小于临界光斑时,能量密度误差变化非常剧烈,光斑越小,能量密度误差越大。测试系统的激光光斑大于临界光斑时系统的误差较小,小于临界光斑时系统的误差急剧变大。因此,在激光损伤阈值测试系统中,应该优选临界光斑或者大于临界光斑。激光损伤阈值拟合产生的最大误差为最大能级的激光能量误差,因此要尽可能降低激光器的脉冲能量。由此可见,设计合理的系统参数,可以最大程度降低测量结果的不确定度。

离子束反应溅射沉积SiO_2薄膜的光学特性

主要研究采用离子束反应溅射(RIBS)制备SiO2薄膜的折射率、消光系数、化学计量比与氧气在氩氧混合工作气体中含量及其沉积速率的关系。研究结果表明:RIBS制备的SiO2薄膜在0.63μm处折射率n=1.48,消光系数小于10-5;随着沉积速率的增加,薄膜的折射率和消光系数随之变大,当沉积速率超过0.3 nm/s,即使是在纯氧环境溅射,折射率值也不低于1.5;通过对红外透射光谱的主吸收峰位置研究得到沉积的SiO2薄膜为缺氧型,化学计量比不超过1.8,且红外吸收峰位置和SiO2折射率存在对应关系,因此在不加热衬底情况下使用RIBS制备SiO2薄膜时,会限制沉积速率的提高。

热蒸发沉积TiO_2薄膜的光学及激光损伤特性

采用电子束热蒸发技术,用不同沉积速率制备了TiO_2薄膜。根据透射率谱计算了薄膜的光学带隙,采用椭偏法测量了薄膜的折射率、消光系数及厚度,分析了薄膜内部的电场强度分布,对其激光损伤特性进行了研究。结果表明,在所研究的工艺参数范围内,TiO_2薄膜的光学带隙比较稳定,随沉积速率的变化并不显著,其值大小在3.95eV-3.97eV。当沉积速率从0.088nm/s,0.128nm/s增加到0.18nm/s时,薄膜折射率从1.9782,1.9928,升高到2.0021(波长1064nm),但当沉积速率继续增加到0.327nm/s时,折射率反而降低到1.9663,薄膜的消光系数随着沉积速率的增加单调增加。采用同一高能激光损伤薄膜后,当沉积速率较低时制备薄膜的损伤斑大小基本一致,但以0.327nm/s较高速率制备的薄膜,其损伤斑明显增大。高沉积速率下制备的TiO_2薄膜的吸收较大,激光损伤阈值较低。

比较2种溅射方法镀制的氧化硅薄膜

比较了磁控反应溅射（RMS）法与离子束反应溅射（RIBS）法沉积得到的氧化硅薄膜的光学特性,并确定了其对折射率n、消光系数k、沉积速率和混合工作气体Ar/O2中氧含量的依赖性关系。工作气体中O2含量大于15%时通过RMS法沉积的氧化硅薄膜在0.63μm波长折射率约为1.52-1.55,消光系数低于10^-5。当O2含量在80%以上时RIBS方法沉积氧化硅薄膜的折射率n=1.52-1.6,消光系数低于10^-5。用RMS沉积SiO2薄膜,当氧气量超过15%时发生反应模式,此时沉积速率下降近5倍。而用RIBS时,沉积速率并不依赖氧气在混合工作气体中的含量。

辐照激光能量对SiO_2薄膜特性及结构的影响

为了认识SiO2薄膜在激光辐照下的变化,本文以K9玻璃为基底,采用电子束热蒸发方法制备了SiO2薄膜,并将此组在相同实验条件下制备的薄膜加以不同能量的激光辐照,研究在激光辐照前后样片的透射率、折射率、消光系数、膜厚、表面形貌及激光损伤阈值(LIDT)的变化。结果表明,样片膜厚随激光能量的增加而减小,辐照激光能改善薄膜表面形貌,并使样片LIDT值提高,最终能使样片的LIDT值从16.96J/cm2提高至18.8J/cm2。

多层介质滤光片的制备及激光损伤特性

为了获得具有较高激光损伤阈值的短波通截止滤光片,使用TFCalc膜系软件设计了多层膜的光谱曲线和电场强度曲线,采用电子束热蒸发技术在K9基底上制备了LaTiO_3/SiO_2组合膜堆的滤光片,通过激光辐照预处理工艺尝试提高多层膜的激光损伤阈值(LIDT),测试并讨论了激光预处理对滤光片LIDT的影响.研究结果表明:通过分析滤光片的电场强度,得到优化后的膜系是G|(HL)10 H0.5L|A,制备后滤光片的LIDT为11.7J·cm^(-2)(1 064nm,10ns);当辐照激光能量为滤光片LIDT的80%时,辐照后滤光片的LIDT为14.3J·cm^(-2)(1 064nm,10ns),较原值提高22.2%;当辐照能量为80%,采用不同辐照次数实验时,发现辐照3次后滤光片的LIDT为16.1J·cm^(-2)(1 064nm,10ns),较原值提高了37.6%.激光预处理后滤光片的表面粗糙度都有下降的趋势.

系统级电磁兼容分析的离散技术及应用综述

介绍了一种系统级电磁兼容(EMC)分析技术—离散非线性分析(Discrete Nonlinear Analysis,DNA)的发展现状,该技术起源于线性离散EMC分析技术,后者是为开发系统内电磁兼容分析程序(IntrasystemElectromagnetic Compatibility Analysis Program,IEMCAP)所提出的方法。DNA技术可应用于以下方面:在极端恶劣电磁环境(EME)中(调制信号数目高达100 000)对无线电发射和接收建模;在一次仿真中需要综合考虑各种效应,包括线性(增益、衰减、滤波等)和非线性(互调、减敏、交调、相互混频、调幅调相转换等)效应以及高阶的非线性响应(25阶或更高);进行快速EMC分析(电磁环境越复杂,非线性效应阶数越高,DNA方法相对于传统方法的计算优势越大;自动搜寻非线性干扰源。

雷电电磁环境对高速列车影响分析方法研究

通过研究雷电与地表间的放电通道及其电流,针对近地区域提出了一种保守估计的快速计算模型,即针对雷电所产生电磁环境的最坏情况模型。该模型能够分析雷电的电场和磁场矢量强度,可用于分析间接雷对高速列车的复杂电子电气系统电磁兼容快速分析和敏感度分析。通过与实测数据对比,所开发的最坏情况模型得到了验证,并在某高速列车的电磁仿真分析中加以了实际应用,比较了头车为普通复合材料与电磁屏蔽型复合材料时车内电磁环境的区别。

“动中通”卫星通信系统与同址电台干扰问题研究

“动中通”卫星通信技术目前广泛应用于民用和军用领域,但其对星伺服机构的控制相比“静中通”系统更加复杂、电磁频谱更加丰富,产生的电磁能量会对同址其他通信系统造成干扰。因此,以一个典型的“动中通”卫星通信车为例,研究线缆及布线对系统电磁兼容性的影响,逐步确定了干扰源和主要干扰途径,并通过建立伺服系统线缆的电磁模型,对线-天线的耦合进行仿真分析,提出了“动中通”卫星通信系统对同址电台产生干扰的优化解决方案,最终以实测验证了该手段的有效性。

沉积速率对H4膜光学带隙及激光损伤特性的影响

采用电子束热蒸发技术在石英基底上制备了H4薄膜,并对其光学和激光损伤特性进行了研究。根据透射率谱计算出薄膜的光学带隙发现,光学带隙随着沉积速率的降低而增大,其值大小在4.66～4.73eV。椭偏测试结果表明,当沉积速率从0.92nm/s、0.17nm/s、0.08nm/s降低到0.03nm/s时,薄膜折射率从1.955 2、1.919 8、1.901 8降低到1.895 4（1 064nm）。所有样品的消光系数量级均优于10-5,说明薄膜表现出极小的吸收。薄膜的激光损伤形貌和激光损伤阈值（LIDT）受沉积速率的影响不大,同一激光能量作用下,薄膜的损伤斑大小基本一致,但0.92nm/s时制备的薄膜,其损伤区与未损伤区存在相互交错现象。当沉积速率从0.03nm/s变化到0.92nm/s时,薄膜激光损伤阈值在16～17J/cm^2（1 064nm,10ns）之间。