华南师范大学 物理与电信工程学院 量子信息技术实验室, 广州 510006
为了研究冰醋酸溶液和酒精溶液的折射率与体积分数的关系, 采用全反射的方法测量了不同体积分数的冰醋酸溶液与酒精溶液的折射率, 得到了溶液折射率与体积分数的关系曲线。结果表明, 冰醋酸水溶液和酒精水溶液的折射率与体积分数均不存在简单的线性关系, 而是呈现出类抛物线型的变化关系。开始体积分数随折射率的增大而增大, 但在某一中间体积分数处折射率有一最大值, 即冰醋酸在体积分数为0.90附近存在最大折射率, 酒精在体积分数为0.80附近存在最大折射率。这一结果对于全面认识溶液折射率与体积分数的关系是有帮助的。
物理光学 折射率 全反射 冰醋酸 酒精 physical optics refractive index total reflection glacial acetic acid alcohol
1 华南师范大学物理与电信工程学院, 广东 广州 510006
2 中国移动韶关分公司, 广东 韶关 512000
斯托克斯椭偏仪可以快速测量薄膜材料的光学参数，其仪器矩阵的精确度直接影响系统对薄膜反射光线斯托克斯参量的测量，间接限制了薄膜参数的测量精度。对线偏振光与标准薄膜片产生不同偏振态的机制进行理论推导，并根据四点定标法原理，利用线偏振光与标准薄膜片组合的在位定标方法实现对斯托克斯椭偏仪仪器矩阵的精确测量，有效避免了传统定标方法中光学元件方位角及其不完美产生的误差，进而提高了薄膜光学参数的测量精度。实验表明，采用在位定标方法，薄膜反射光线的斯托克斯参量的测量精度达0.6%，薄膜厚度及折射率的测量偏差分别小于0.2 nm及0.003。
测量 斯托克斯椭偏仪 在位定标 仪器矩阵 薄膜厚度 折射率
华南师范大学物理与电信工程学院量子信息技术实验室, 广东 广州 510006
依据全反射原理和自准直测角法，实现了对棱镜折射率的精确测量。通过使用高准直半导体激光器将激光入射到棱镜内部与空气分界面上，逐步旋转棱镜或改变棱镜的入射角，得到待测棱镜的反射光强随入射角变化曲线。在曲线左侧收尾处出现一个台阶，其反射光强随入射角增大迅速衰减。全反射临界点，对应的入射角为全反射角。用两次自准直测角法精确测量棱镜底角。通过该方法，分别对两块不同棱镜的折射率进行了测量，测量棱镜折射率精度为±1.24×10-4。
测量 折射率 棱镜 全反射 准直 激光与光电子学进展
2013, 50(1): 011201
华南师范大学物理与电信工程学院量子信息技术实验室, 广东 广州 510006
依据线偏振光反射原理，实现了对介质折射率的测量。使用高准直半导体激光器激光入射到待测样品表面，逐步旋转样品或改变样品表面的入射角，得到待测样品反射光强随入射角变化的关系曲线；当用p线偏振光入射时，曲线上有一光强随入射角的变化趋近于零的点，其对应入射角为布儒斯特角，由线偏振光反射原理可求得样品折射率。用此方法测量了玻璃和棱镜的折射率，测量的结果偏差控制在1×10-3量级，测量的重复性比较好。
测量 折射率 偏振光 反射光强 激光与光电子学进展
2012, 49(12): 121204
华南师范大学物理与电信工程学院量子信息技术实验室, 广东 广州 510006
依据偏振光反射原理和多角度测量的多点拟合算法，实现了对薄膜材料折射率和厚度的精确测量。将高准直半导体激光入射到薄膜样品与空气分界面上，逐步旋转样品或改变样品表面的入射角，得到待测样品的反射率随入射角变化曲线。在曲线上取不同入射角处所对应的反射率，根据计算公式求解出多组薄膜厚度和折射率。利用已测量的多组反射率与求解出的薄膜参数相应反射率拟合后可确定出薄膜参数最优解。在求出的薄膜参数附近拓展一定范围再次拟合，可求出更精确的薄膜参数。基于此方法测量了SiO2薄膜的折射率和厚度，测量折射率误差不超过0.3%，厚度误差不超过0.07%。
薄膜 折射率 厚度 偏振光 反射 中国激光
2012, 39(12): 1207002
华南师范大学物理与电信工程学院量子信息技术实验室， 广东 广州 510006
根据偏振光反射原理和多角度测量的多点拟合算法，研究了薄膜材料的厚度、实际测量中的噪声、特殊入射角三个因素对薄膜参数测量精度的影响。对SiO2薄膜样品进行数值模拟分析，结果表明，薄膜厚度大于150 nm时的反演误差较小，50 nm以下的薄膜反演误差较大；噪声越小测量精度越高；SiO2薄膜存在特殊的入射角，该角选为初始入射角将出现较大误差甚至错误，测量时应避开。若初始入射角的选取偏离特殊角±2°，即可消除特殊点所带来的影响。
测量 薄膜 折射率 偏振光 反射 激光与光电子学进展
2012, 49(12): 121201
华南师范大学物理与电信工程学院量子信息技术实验室, 广东 广州 510006
依据全反射理论和棱镜耦合原理，实现了对棱镜折射率及波导薄膜材料折射率和厚度的同步测量。使用高准直半导体激光器激光入射到棱镜内部与波导膜的分界面上,逐步旋转棱镜或改变棱镜的入射角，得到棱镜耦合M线，曲线前面几组的波谷为波导模激发，在M线左侧收尾处有一个不完整波峰，其反射光强随入射角迅速衰减，为全反射时的临界点，由此可实现棱镜及波导薄膜参数的同步测量；用此法测量了棱镜耦合一体化平面波导棱镜的折射率和聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)聚合物波导薄膜的折射率和厚度。测量棱镜折射率精度为±1.9×10-4，波导薄膜折射率和厚度的精度分别为±6.2×10-4 μm和±1.6×10-2 μm。
测量 平面波导 折射率 棱镜耦合 全反射 M线 厚度 光学学报
2012, 32(12): 1212001
